9级特大地震周期的探讨

                                杨学祥，杨冬红

2011年3月11日日本9级地震发生后指出，9级地震继续发生的预测成为热点。9级地震是否可以连续发生？我们应该注重历史的资料和规律。

1.       9级特大地震的发生规律

郭增建等人对9级以上巨形大地震做了很好的总结，它们的时间分布是分段集中的。按照阿部胜征的研究，其集中期为1837-1841年和1868-1877年；按照金森博雄的研究，20世纪的集中其在1952-1964年。地震目录如下：

本段地震具有4年周期

1833年11月24日苏门答腊9级地震；

1837年11月7日智利瓦尔迪维亚9.25级地震；

1841年5月17日勘察加9级地震

本段地震间隔9年

1868年8月13日智利阿利卡9级地震；

1877年5月10日智利伊基克9级地震；

本段地震具有准4年周期

1952年11月4日堪察加发生9级地震；

1957年3月9日阿拉斯加阿留申群岛发生9.1级地震；

1960年5月22日智利发生9.5级地震；

1964年3月28日阿拉斯加威廉王子海峡发生9.2级地震^[1]。

2.       9级特大地震发生规律的地球物理机制

20世纪共有4次9级以上特大地震都发生在一个很短的时期内：1952年11月4日堪察加发生9级地震，1957年3月9日阿拉斯加阿留申群岛发生9.1级地震，1960年5月22日智利发生9.5级地震，1964年3月28日阿拉斯加威廉王子海峡发生9.2级地震^[1]。

图 2 1956-1969年地球转速季度平均值的变化（据傅承义，1976）
Fig. 2  The average velocity change of earth rotation from 1956 to 1969(after Fu Chengyi,1976)

从1955年以后，用近代仪器观测到，地球自转加速度约每四年就有一次突然的变化。根据美国华盛顿和理士满（Richmond）两地测得的地球转速季度平均值的变化，可用一条折线近似地表示，其转折点各在1957.79，1961.93和1965.61。在这些点上加速度的变化是急剧的，但速度是连续的^[2]。地球自转加速度约每四年就有一次突然的变化不仅与最强和较强潮汐相对应，而且与1952年、1957年、1960年、1964年4场特大地震相对应。

1953年、1957年、1961年和1965年都在1月17日（地球近日点附近）有月亮近地潮和日月大潮的叠加，形成最大和较大潮汐形变，影响地球自转速度，对应准四年变化周期（见表1）。1952年、1957年、1960年、1964年4场特大地震就发生在1947-1976年拉马德雷冷位相时期中的前18年。2000年进入拉马德雷冷位相，2004年12月26日印尼地震海啸发生，特大地震可能发生在2000-2030年拉马德雷冷位相时期中的前18年左右。2004年12月26日爆发的印尼地震海啸并非偶然，它和1952年11月4日堪察加发生9级地震一样，拉开了特大地震集中爆发的序幕。这是地震与地球扁率变化和自转速度变化相对应的原因，也是强潮汐激发地震火山活动的原因^[3-6]。

表 1 最强潮汐准四年周期
Table 1 The strongest tides in cycle of Quasi-four years

3.       9级特大地震的预测实践

1952、1957、1960、1964年4次9级大震具有4年准周期^{[4, 5]}，发生在1947年进入PDO冷位相时期后的第5年，2004年的9级大震发生在2000年进入PDO冷位相时期后的第4年，3-4年后分别发生了1955和2008年长江中下游冬季最大连续冰冻天数的高峰值。两组数据再现了PDO冷位相、9级大震和低温事件相互关系的可重复性。

表4 最强潮汐准4年周期

Table 4  The strongest tides in cycles of Quasi –four years

            近地点                       日   月    潮汐强度   厄尔尼诺年（E）

   年  月  日   时    农历   日食  月食  大   潮    弱w  强s   拉尼那年（L）

2003  1  24    6.6   22                    3   18        www

2004  1  20    3.4   29                   22    7        s          E

2005  1  10   18.1   1                    10   25        sss      特大地震

2006  1  02    6.8   3                    31(上年12月)    s          E

2007  1  22   20.6   4                    19    3        0          L

2008  1  19   16.5   12                    8   22        0

2009  1  10   18.8   15    26             26   11        ss          E

2010  1  02    4.6   18    15       1     15    1        ss       L特大地震

注：当日同时发生月亮近地潮和日月大潮为最强潮汐sss，相差一天为较强潮汐ss，相差两天为强潮汐s，相差三天为一般潮汐0，相差四天为弱潮汐w，相差五天为较弱潮汐ww，相差六天以上为最弱潮汐www。特大地震为当年最强潮汐附近发生8.8级以上地震.

根据前一次拉马德雷冷位相时期特大地震发生特征，2010年（可能的拉尼娜年）及其前一年、2014年（可能的拉尼娜年）及其前一年（可能的拉尼娜年）、2018年（可能的厄尔尼诺年）及其前一年（可能的拉尼娜年）爆发特大强震的可能性大。由于2010年、2014年、2018年1月2日为月亮近地点，与地球近日点1月3日或4日相差不过2天，叠加后的最强潮汐和较强潮汐强度相对较大，激发出的特大强震也会相当强烈。这是杨冬红在2009年博士论文中的预测，2010年2月27日智利8.8级地震验证了特大强震的准4年周期^[6]。由于智利地震小于9级，2011年3月11日日本9级地震又做了补偿。

统计表明，厄尔尼诺事件发生在地震活跃年，其形成机制为太平洋地壳的跷跷板运动。在拉尼娜事件和厄尔尼诺事件的转换中，赤道东风和西风的转换使东西太平洋海面高差反向升降40-60厘米，破坏了原有的地壳均衡，使洋壳反向升降13-20厘米，形成环太平洋地震带的地壳跷跷板运动。季风的转换进一步增强海面高差，使中国强震多发生在1月和7月^[4]。

1976年7月28日唐山发生7.8级地震，1975年2月4日海城发生7.3级强烈地震，1966年3月8日5时29分，河北省邢台发生6.8级地震。与此对应的是，1965年5月至1966年3月发生了厄尔尼诺事件，1974年9月至1976年2月发生了拉尼娜事件，1976年6月至1977年3月发生了厄尔尼诺事件。中国东部强震与拉尼娜事件和厄尔尼诺事件也有很好的对应关系。

按照9级特大地震的发生规律，下一次9级地震可能在2014年发生。

4.       结论

根据历史资料，9级特大地震没有连续发生的记录，最小间隔为4年，并具有准4年的可间断的周期，或称为分段周期。

潮汐准4年周期是特大地震准4年周期产生的主导因素，厄尔尼诺事件和拉尼娜事件也有贡献。

根据日食-厄尔尼诺系数理论^[7]，2012年、2015年和2018年可能发生厄尔尼诺事件，2013-2014年、2016-2017年可能发生拉尼娜事件。最强潮汐将发生在2014年和2018年的1月2日。

综合因素表明，2014和2018年是下两次9级地震最可能的发生年份。

参考文献（References）：

1.       郭增建，郭安宁，周可兴。地球物理灾害链[M]。西安地图出版社，2007：111～114，146～158。

2.       傅承义。地球十讲[M]。北京：科学出版社，1976。55～57。

3.       杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008 Vol. 23 (6): 1813～1818

4.       杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. http://www.geophy.cn/CN/volumn/home.shtml

5.       杨学祥, 杨冬红. 全球进入特大地震频发期. 百科知识2008.07上,《百科知识》2008/07上, 8-9. http://www.jllib.cn/library/magazine/20080707k.htm

6.       杨学祥，韩延本，陈震，乔琪源。强潮汐激发地震火山活动的新证据[J]。地球物理学报，2004，47（4）：616～621。

7.       林振山, 赵佩章, 赵文桐. 1999, 日食-厄尔尼诺系数及其应用. 地球物理学报, 42（6）: 732－738