三大基础科学创新决胜2014年厄尔尼诺预测

                        杨学祥，杨冬红

直到2014年9月8日，中外著名气象机构都认为2014年不会发生最强厄尔尼诺事件，5月份我们关于2014年不会发生最强厄尔尼诺的预测几乎得到了公认。基础理论PK模拟模型取得了初步胜利。

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一、拉马德雷冷位相灾害链抑制厄尔尼诺

正当全球变暖的证据铺天盖地而来之际，地球变冷的信息悄然而至。透过表面现象看本质，地球气候变化的动力机制已发生重大的变化，预示一场类似20世纪50-70年代的变冷过程正在到来。

许靖华根据历史上的全球气候变化周期中人类社会发展的历程，证明全球小气候最适期人类社会繁荣发展而全球小冰期导致农业减产，饥荒和民族大迁移[11]。据任振球的研究，木星、土星、天王星和海王星使地球冬至时的公转半径发生相当稳定的准周期变化，与全球尤其北半球气温变化的间隔60年振动相一致。在本世纪初的低温期和60~70年代相对偏冷期，当时（1901和1960年）地球冬至时的公转半径分别延长了94(相当于日地距离的0.6%)和57万km；在30~40年代和80年代后的暖期，地球冬至时的公转半径（1940和2000年）分别缩短了76和44万km。2000~2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，他推测2020年前后全球气候将进入相对冷期[12]。

我在2004年指出，2000年“拉马德雷”进入“冷位相”再次提醒人们：警惕全球迅速变冷！

“拉马德雷”是一种高空气压流，亦称为太平洋十年涛动 (PDO)。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890年至1924年，而1925年至1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年，1977年至2000年为“暖位相”。如果“暖位相”的“拉马德雷”与“厄尔尼诺”相遇，将使其更强烈，出现的次数更频繁；假如“冷位相”的“拉马德雷”与“拉尼娜”现象相遇，那么“拉尼娜”将显示强劲的势头，出现频繁。

在20世纪的气候记录中有两段时期全球气温明显变暖：1925年到1944年，1978年至2000年。20世纪的两段变暖时期(1925-1944年，1978-2000年)与“拉马德雷”的“暖位相”对应，但是它们都明显地滞后于东太平洋海温变化和南极海冰变化。

http://www.envir.gov.cn/forum/20042732.htm

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-534189.html

20世纪最强的两次厄尔尼诺事件发生在1997-1998年和1982年，处于1977-1999年拉马德雷暖位相时期；在2000-2030年拉马德雷冷位相时期，直至2014年都没有发生最强厄尔尼诺事件。

理论和实践表明，厄尔尼诺在拉马德雷暖位相得到增强，在拉马德雷冷位相受到抑制。

参考文献

杨冬红，杨学祥。“拉马德雷”冷位相时期的全球强震和灾害。西北地震学报。2006，28（1）：95-96

杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

杨学祥，杨冬红。“太平洋十年涛动”冷位相时期的全球飓风等灾害。海洋预报。2006，23（3）：30-35

杨学祥。全球变暖还是变冷。科技潮，2006，（9）：20-22

杨学祥，杨冬红。拉马德雷冷位相时期的灾害链。见：高建国主编，苏门答腊地震海啸影响中国华南天气的初步研究——中国首届灾害链学术研讨会论文集。气象出版社，2007：200-204。

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.

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.

二、地球自转速度变化决定厄尔尼诺季节性异常

地球潮汐形变引起的地球自转速度变化，是中短期地球自转变化的主要原因。当地球由远日点运动到近日点时，太阳引潮力的强度增加10%，日长增量0.07ms，这使地球自转具有一年的变化周期。太阳相对地球在南北回归线之间的摆动，使地球扁率在秋分和春分变为最大，自转速度最慢，日长增量0.27ms。实际上，每年4月9日-7月28日及11月18日-1月23日为地球自转加速阶段，有利于厄尔尼诺的形成；1月25日-4月7日及7月30日-11月6日为地球自转减速阶段，有利于拉尼娜的形成。计算表明，由于气圈、水圈和固体地球扁率变化不同，所以产生不同圈层的差异旋转^{[1, 31-33]}。月亮赤纬角最大值变化的18.6年周期增强或减弱这一效应。

当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，高潮区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次，大气和海洋的南北震荡将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比其他周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。太阳在南北回归线时也会产生潮汐南北震荡运动。1998年是最热的年份，1995-1997年月亮赤纬角最小值产生的弱潮汐南北震荡是原因之一；自1998年以后，全球气温呈波动下降趋势，2005-2007年月亮赤纬角最大值产生的强潮汐南北震荡是原因之一。2014-2016年月亮赤纬角最小值有利于全球变暖。

在6月末或12月末（夏至6月21或22日，冬至12月21-23日）日月大潮发生在南北回归线附近，地球各圈层自转加快。以岩石圈为参照，水圈相对加快最少，气圈相对加快最多。这导致赤道东风减弱，赤道太平洋热水回流到东太平洋，有利于厄尔尼诺事件的形成，对应时间为6月末或12月末，与季节性厄尔尼诺现象发生在12月25日圣诞节附近的季节性特征相符。

季节性厄尔尼诺现象发生在12月末的原因还在于，每年1月3日或4日为地球轨道近日点，太阳引潮力增大10.2%，与11月18日—1月23日（66天）地球自转加速阶段相对应。冬至为12月22日或23日，离地球轨道近日点1月3日或4日很近，太阳潮最强。引起地球扁率变化也最显著。日食发生时，日、地、月成一线排列，潮汐强度最大，对厄尔尼诺和拉尼娜的影响也最大。

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。2008Vol. 23 (6): 1813～1818

杨冬红，杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010，29（4）：652-657.

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。

三、南极半岛德雷克海峡海冰的气候开关作用

南极半岛在3月达到平均最小海冰覆盖面积，在9月达到最大的海冰覆盖面积。南半球和北半球的季节是相反的。南半球在2月达到它夏天的最低点，而北半球则在9月。

南极半岛海冰增多使西风漂流在德雷克海峡受阻，导致环南极大陆水流速度变慢和南太平洋环流速度变快，部分受阻水流北上，加强秘鲁寒流，使东太平洋表面海水变冷，有利于拉尼娜的形成，加强沃克环流及增强赤道太平洋热流与南极环流的热交换，增温的南极环流使南极半岛的海冰减少；南极半岛的海冰减少使德雷克海峡水流通量增加，导致环南极大陆水流速度变快和南太平洋环流速度变慢，使部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡，造成秘鲁海流变弱和东太平洋表面海水变暖，有利于厄尔尼诺的形成，减弱沃克环流；结果使堆积在太平洋西部的暖水东流，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使南极半岛海冰增加。

 2014年3月南极半岛在3月达到平均最小海冰覆盖面积，导致厄尔尼诺现象在3月增强，而在9月达到最大的海冰覆盖面积将导致厄尔尼诺现象减弱，除非9月南极半岛海冰增多受到抑制。

图1.全球气候的三个海冰启动开关示意图

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-805496.html

杨学祥.  厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 2002, 24（4）：367-370

杨学祥. 2003, 太平洋环流速度减慢的原因.世界地质, 22(4): 380-384

杨学祥. 大气、海洋与固体地球的能量交换. 世界地质, 2004, 23(1): 28-34

杨学祥. 厄尔尼诺事件产生的原因与验证.  自然杂志. 2004,26（3）: 151－155

杨学祥，杨冬红，安刚，沈柏竹。连续18年“暖冬”终结的原因。吉林大学学报（地球科学版），2005，35（地球探测科学与技术论文集）：137-140

杨冬红，杨学祥。澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关。地球物理学进展。2007，22（5）：1680-1685。