构造活动和气候变化的一致性

                                 杨学祥，杨冬红

关键词：太阳活动，构造活动，气候变化，地球自转，地磁变化

0 引言

Whyte指出，在过去4.5亿年中地球旋转速率、地磁轴视极移、洋脊的活动、海平面和气候变化有伴随出现的现象。地球旋转加速时期主要对应了正极性时期，而旋转减慢时期主要对应了负极性时期，前者如志留纪至早泥盆纪和中生代，这阶段由于地球旋转速度加快，使地磁极具正极性、洋脊活动增强、全球性海侵和古气候变暖。自晚泥盆纪至二叠纪和新生代，是地球旋转速度减慢时期，表现为负极性为主、洋脊活动减弱、全球性海退、气候剧烈变化和出现大冰期。这些资料表明，在几亿年时间尺度上，各种地质旋回有一定程度的相关性存在，与地球自转速度变化相对应^[1]。我们讨论了地球自转速度变化、构造运动、地磁极性倒转和灾害性气候相互对应的地球物理机制^{[2, 3, 4-9]}。

表1  地球自转周期、地质旋回和地磁极性倒转^[6，7，10]

除了亿年周期的大尺度变化，我们在10万年和55年周期上也可以看到类似的一致性。

1 10万年冰期周期

根据米兰科维奇的天文冰期理论，地球轨道偏心率的变化导致10 万年冰期和间冰期周期变化。其实，构造活动也参与其中。

在末次冰期，地球表面130米的海水层变为两极厚达2000米的冰盖，由于地壳均衡运动，两极地壳下降700米，赤道地壳上升43米，在赤道地区形成260米宽直达两极的裂缝，导致强烈的地震活动，喷发出的热量和温室气体是间冰期形成的重要能源和因素。

图1 两极冰盖压裂地壳喷出温室气体和热量

2       200年冷暖周期

过去5000年间，太阳活动较弱或没有的时期与历史记录中的冷期相对应。太阳活动减弱的主要时期有：奥特极小期，沃尔夫极小期，史玻勒尔极小期和蒙德极小期。最近发现，潮汐、火山活动与太阳活动有相同的200a的周期，与200a气候周期相对应。

表2 太阳活动、火山喷发、强潮汐和低温期的对应关系

现代火山活动有明显致冷的记录: 小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。因为火山灰和二氧化硫等火山喷发物到达平流层后，较小的气溶胶可在数月内传播到全球，并可在平流层内持续漂浮1-3年，使太阳直接辐射减弱，造成大气降温。最新发表的研究报告显示火山喷发导致了“小冰期”的到来。研究报告称，1275年到1300年之间，热带地区经历过四次大规模火山喷发，喷发出来的大量硫酸盐颗粒进入大气层上空反射了太阳辐射，使地球气温降低；1430年到1450年，也发生了一轮大规模火山喷发。

3       55年拉马德雷周期

2002年郭增建提出，海洋及其周边地区的巨震会产生海啸，可使海洋深处冷水迁到海面，从而使地球降温20年^[27]。全球变暖导致冰盖融化海平面上升，破坏了原有的地壳均衡，导致海洋地壳均衡沉降，引发环太平洋地震带频发的地震活动。深海巨震的降温作用使全球气候变冷，形成自然的冷暖自调节作用，其能源来自太阳辐射变化造成的冰水转换。

表3  1890年以特大地震和PDO冷位相对应关系

注: 括号内为1900年以来国外数据，？表示预测

郭增建等人指出，9级和9级以上地震与北半球和我国的冷气候有很好的相关性。表3给出了验证“深海巨震降温说”的统计数据，该表最初在2005年发表^{[21, 29]}。截止2012年5月，2000年以来8.5级以上地震已由2005年前的1个增加到6个，与2000年，特别是2006年开始的极端低温事件频发相对应，理论得到实践的证实，有很好的预测效果。

美国宇航局科学家分析显示，2011年日本8.9级地震加速地球旋转，每天缩短1.8微秒。这种加速是由于地球质量分布迁移所致，多数质量朝向赤道方向移动。此外，2004年苏门答腊岛地震导致每天时间缩短0.0000068秒。

http://roll.sohu.com/20140506/n399189282.shtml

与此相反，两极冰盖融化导致全球海平面上升，地球转动惯量变大，自转变慢。

4        结论

全球气候变化不仅与太阳活动相关，与地球的构造运动也密切相关，与地球自转和地磁变化密切相关。我们可以从构造运动、地球自转和地磁变化看到气候变化的轨迹。

参考文献

1．  Whyte M A. Turning points inPhanerozoic history. Nature, 1977, 267: 679-682.

2．  杨学祥, 陈殿友.地球差异旋转动力学. 长春:吉林大学出版社, 1998, 2, 27-33,79,120-122,196-198.

3．  徐道一, 杨正宗,张勤文等. 天文地质学概论. 北京: 地质出版社,1983. 38, 181-195, 224.

4．  杨学祥, 王成金,郑文瑞等. 地球节律的成因. 地学前缘, 1997, 4(3): 101-107.

5．  杨学祥, 安玉萍.离极力、向极力与大陆车阀假说. 地壳形变与地震, 1996, 16(2): 78-84.

6．  杨冬红, 杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,2011, 30(3): 474-480.

7．  杨冬红, 杨学祥.地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013，28（1）：58-70。

8．  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.

9．  杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.

10．             SteinerJ. The sequence of geological events and the dynamics of the Milk Way galaxy. Jour. Geol. Soc.Australia. 1967, 14: 99-131

11．             地震的十大惊人事实：加快地球自转(图)2014年05月06日08:44 http://roll.sohu.com/20140506/n399189282.shtml