中国气候变冷对北京地区强震的影响：严格的一一对应

                             杨学祥，杨冬红（吉林大学）

       关键提示：近2000年的地震和气象资料显示，北京地区强震集中发生在中国气候寒冷期：公元200-300年，1000-1200年，1400-1900年。对应北半球历史平均气温的小冰期时期。中国气候变冷对北京地区强震的影响明显：强冷和强震严格的一一对应，对地震预测有重要意义。15-17世纪小冰期结束以来，北京地区强震处于休眠期，休眠期将持续到24世纪变暖高峰。而下次北京地区的强震活跃期将发生在下次小冰期，其高峰时期在3107-3452年。

       关键词:  气候变化, 地震周期, 地壳均衡, 太阳黑子超长极小期，小冰期

1.  小冰期的气候变化幅度

       学者叶山认为，明清小冰期的气候变化幅度具体是怎样的，目前根据不同的研究方式和数值模拟方式，并无定论。首先我们可以看看王会昌（1992）《中国文化地理》中的气温vs朝代的图表：

 图1  近5000年中国气候变化

       图1是中国历史地理界非常经典的图，最初来源是竺可桢的研究，其中的冷IV期就是明清小冰期。我们可以看到，这次低温期如果从广义上来看，其实从宋末就开始了。如果再推广一点，说它从唐末五代开始的也不为过。唐朝后期，中国历史上的暖III期步入尾声，气温开始下滑、降水量也在下滑，到了宋朝，中国进入了冷III期，最著名的记载就是公元1111年太湖完全结冰。宋朝长期面临北部边界的压力（来自辽、西夏、金等），其实和北方气候转冷、游牧民族必须南下定居、甚至建立汉化的中原王朝不无关系。南宋后期到元朝，有一段气温回升的暖IV期，但这个温暖期是否存在其实是有争议的，就算存在，也只是相对温暖，和商朝、秦汉、隋唐这前三个温暖期比，它的温度并不高。在元朝，气候再度转冷，进入了冷IV期。不过，这一寒冷期的开始时间发生在欧洲人的殖民以前，它开始的时候，欧洲还是中世纪，因此它肯定是和殖民活动无关的。如果把条件稍微控制得严格一点，我们也可以说明清小冰期的高潮部分是明朝后期开始的。上面的图中，我们可以发现气温曲线在1600年前后（万历年间）有个明显的下行。这一次的气候变化也在一定程度上导致了明朝的灭亡，也确实是和欧洲人在美洲的殖民活动，在时间上是吻合的。

       根据这张图，明清小冰期的降温幅度在1-2摄氏度之间。如果按照比较基准线（现在的温度），明清小冰期的最大降温幅度在2度左右，如果只看1600年前后的那次降温，降温幅度在1摄氏度左右。另外，明末这次降温的速度非常的快，短短四五十年，气温就下降了1摄氏度。

      上面这张图是中国的气温，那世界其他区域的呢？

Loehle and McCulloch, 2008

图2  2000年来北半球历史平均气温

      这是从12个不同地方的数据构建的北半球历史平均气温。蓝线是平均气温走势，红线是95%置信区间。根据这张图，我们也确实能明显看到中世纪结束之后的“小冰期”，而且气温曲线的大致走势也和中国的相同：在1000年前后，气温开始下行，到1200年左右有一次小回升，然后继续下跌，在1600年前后到达谷地。不过北半球的平均走势，到达低谷的时间比中国的似乎要早一些，根据这张图，小冰期的高潮部分大致在1500年左右（弘治年间）就开始了。如果看气温变化的幅度，北半球的平均变化似乎没有中国的变化这么大，按照基准线，北半球平均的最大降温幅度只有0.6度，就算加上置信区间也只有不到1度。如果看降温速度，北半球平均曲线下跌最快的部分是在1400年到1450年之间，50年间大约下跌了0.5摄氏度。而在1600年前也有比较快速的下跌，在100年间大约下跌了0.4度（这和欧洲殖民美洲的时间比较吻合）。

https://www.zhihu.com/question/298097650

2.    近5000年的气候可以分为四个温暖期和四个寒冷期

     著名气象学家竺可桢先生于1972在《考古学报》上发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文，他利用出土文物和长时期的历史记载，对我国近5000年来的气候变迁进行讨论，并绘制出“近5000年来中国气温变迁图”。根据竺可桢的研究，近5000年的气候可以分为四个温暖期和四个寒冷期，变化周期平均为1250年：

从大约公元前3000年到公元前1100年为第一个温暖期，竺可桢推测这一时期“比现在年平均温度高2℃左右，正月份的温度高3 5℃。”（此处的“现在”，指1950年前后的数据，下同。2000年的平均气温比1950年约高0.5℃。）当时竹类植物分布在黄河流域。在这一温暖期，我国各地的新石器文化蓬勃发展起来。

       从大约公元前1100年到公元前850前的西周前期是第一个短暂的寒冷期。

从大约公元前770年到公元初的秦汉时期是第二个温暖期，这一时期的年平均气温大约比现在要高2℃，这一时期我国的文化十分繁荣。

       从大约公元初到公元600年的南北朝时期，进入第二个寒冷期，在这一寒冷期，北方游牧民族不断南下，汉族政权不得不偏安于江南。

       从大约公元600年到公元1000年的隋唐时期是第三个温暖期，此时长安（现在的西安）的冬天无冰无雪，而且还种有柑桔。汉民族在这个温暖期又一次达到了强盛的高峰。

       从大约公元1000年到公元1200年的两宋时期，进入第三个寒冷期，这一时期年平均温度比现在约低2℃。

      经过公元1200年到公元1300年短暂的第四个温暖期后，从公元1400年到现在，中国的气候又进入了一个较长的寒冷期。在最后一个寒冷期，从事农业的汉民族的发展走下坡路，而北方游牧民族不断南下。

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

3.  太阳活动事件、北京地区强震和气候变迁的对应性

表1  太阳活动事件大概的区间

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1248386.html

表2  太阳活动、强潮汐、低温期和北京地区地震的对应关系(表1订正)

Table 2 The relation of solar activity, volcanic eruption, tides，lower temperature and earthquakes in Peking

注：本文刊登在《2019天灾预测总结研讨学术会议文集》127-132页，天灾预测专业委员会、翁文波基金、北京工业大学地震研究所，2019年11月，北京。

4.       北京地区的强震集中在小冰期时期发生

       中科院院士马宗晋指出，在十五世纪至十七世纪的二百余年内，全球强震发生频繁，其它自然灾害也很集中，如瘟疫流行，低温冻害严重，被称为小冰期时期。这个时期也正是太阳黑子蒙德极小值时期[1]，太阳活动处于低值状态，有人把它看作是小冰期气候产生的原因。事实上，小冰期是太阳活动、强潮汐、地震火山活动共同作用的结果（表1-3，图1-3）。

       北京地区处于华北平原地震带、山西地震带和张家口-渤海地震带交汇之处，历史上曾发生过294年延庆东6级、1057年大兴南6.8级、1484年延庆6.8级、1536年通县南6级、1665年通县6.5级、1679年三河-平谷8级和1730年京西颐和园6.5级等一系列破坏性地震。北京中心城区也曾发生1076年5级地震、1627年5级地震。其中，三河-平谷8级地震伤亡近10万人，大兴6.8级地震死亡2.5万人，颐和园6.5级地震伤亡457人。

http://www.kepu.net.cn/gb/ydrhcz/ydrhcz_zpzs/ydrh_201904/201904/t20190416_32580.html

       北京地区强震集中发生在欧洲小冰期时期，与中国寒冷期对应更好：对应——（见图1-2，表2）。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1199018.html

       2000年查尔斯•季林（Keeling）提出，强潮汐把海洋深处的冷水带到海面，使全球气候变冷，形成的全球气候波动周期大约为1800年。在十五世纪小冰期时期，潮汐强度为最大值，以后开始减弱，直到3100年潮汐强度又将达到最大值。潮汐调温效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到二十四世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷。潮汐高低潮还有200年左右的明显周期变化。其中，1425年、1629年两次峰值对应小冰期时期，1770年的峰值对应18世纪的低温，1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷。特别是潮汐54-56年周期（与太平洋十年涛动的50-70年周期对应），在全球气候变化中有非常明显的作用。

图3  潮汐强度1800年气候变化周期（据查尔斯•季林，2000）

5.       冰川地壳均衡运动是北京强震频发的主因 

       北京地区6级以上地震的统计规律是发生在小冰期时期和太阳黑子延长极小期的概率最大，值得相关部门关注。小冰期造成的冰盖增大和海平面下降，将产生洋壳上升和载冰陆壳下降，形成规模不等的地壳均衡运动，是地震发生的主要力源。中国气候变冷对北京地区强震的影响明显：强冷和强震严格的一一对应，对地震预测有重要意义。

       同理，温暖期造成的冰盖融化和海平面上升，将产生加载的海洋地壳下沉，卸载的原冰盖陆壳上升，形成洋壳下降和陆壳上升的均衡运动。青藏高原冰川的融化是中国西部地震频发的主导力源。

参考文献

1.       马宗晋, 杜品仁. 现今地壳运动问题[M]. 北京: 地质出版社, 1995, 10: 99-102.

2.       Keeling C D, Whorf T P. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change [J]. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819.

3.       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. Yang D H, Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climate changes. Chinese Journal of geophysics (in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

4.       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.

5.       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. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.