|
|
预测中国巨灾的综合效应
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
广告招租，e-mail:yesize@hotmail.com 摘要： 中国巨灾是由多种效应叠加而成，是局部地壳均衡累加为整体地壳均衡的产物。剥蚀沉积、冰雪消长、地热梯度变化、地下水位变化、气压变化、海平面变化、潮汐振荡、旱涝交替、水库蓄水量变化和大城市建设等微力累加作用不可忽视。 关键词：大洋地壳跷跷板效应,陆海地壳的跷跷板效应,海震调温效应,德雷克海峡海冰气候开关效应 1． 大洋地壳跷跷板效应 1990年战淑芸根据地震统计资料得出赤道东太平洋海水增暖的年份全球地震增多的结论。1950~1979年期间，共有15个暖水年，其中12年均发生了8级以上强震，几率高达80%。 赤道信风使暖水集中在赤道西太平洋，冷水集中在赤道东太平洋，温差为3-6oC，高差为40cm。当厄尔尼诺到来时，情况发生逆转。由于地壳均衡原理和水均衡作用，东西太平洋地壳在厄尔尼诺前后将分别升降13cm，引发地震活动和火山活动。厄尔尼诺引发的地壳均衡运动具有东西太平洋地壳反向升降的特点，我们称之为太平洋地壳“跷跷板运动” [1]。大西洋和印度洋也有类似现象，但强度较弱。由于力在跷跷板上的累加，异常海面变化在太平洋壳两端分别施加的反向力为6.67×106 kg，足以使海隆张裂和闭合，使海沟下沉[2]。 证据显示，从1964到1987年南方涛动五个最低值和沿东太平洋隆起从20oS 到 40oS插入式的地震活动之间相关。Daniel A. Walker (1995) 发现，两个截然不同的现象——厄尔尼诺和地震群——不顾它们无规律的循环速率和周期，看上去几乎是同时发生的。潮汐引起的海面变化也同样可以产生大洋地壳跷跷板运动。根据2002年厄尔尼诺发展情况和2003年3-6月强潮汐条件，我们预测2003年5月大洋地壳跷跷板运动将导致强烈的火山和地震活动[1]。 2． 陆海地壳的跷跷板效应 由于剥蚀沉积使陆海地壳高度发生反向变化，质量的增加使海洋地壳下降，质量的减少使大陆地壳上升；大陆地壳和海洋地壳在合力矩的作用下发生旋转，形成跷跷板运动。施加在陆海地壳两端的力矩M = 4.36×1014N•m；相当于在陆海地壳两端施加的反向力p = 4.36×108 N。以大陆平均每年被削去1mm计算，青藏高原被削平5cm大约需要50年。因此，十年际的地震周期活动可用陆海地壳跷跷板运动来解释。大洋地壳的跷跷板运动与之相互加强，强潮汐和厄尔尼诺事件起激发作用。1951年11月18日西藏当雄附近的8级地震和2001年11月14日青海昆仑山口的8.2级地震都是在厄尔尼诺形成过程中发生的。 3． 海震调温效应 从15至17世纪的200余年内，世界上强震很多，其它自然灾害也很集中，这也正是蒙德极小值期。这个时期太阳活动处于极小值,人们往往把它当作小冰期气候产生的原因。实际上，单凭太阳辐射能量变化不足以解释气候的巨大波动。Eddy等人估计，气候响应与正常发生的变化相比是很小的——太阳常数的变化至多使地球表面的温度受到零点几度的扰动，问题的关键是能够激发低层大气发生变化的机制。郭增建最近提出的海震调温假说就是一个很有说服力的机制[3]。 太阳活动低值使气温降低，极地冰盖开始向中低纬度扩展。由于一部分赤道区域的海水通过雨雪转变为高纬度大陆的冰川，从而产生地表物质从赤道向两极的大规模迁移。根据地壳均衡和水均衡原理，两极冰盖增加的地壳加载下沉，赤道海洋海水减少的地壳卸载上升。这是多强震与小冰期对应的原因。海洋及其周边地区的强 震可使海洋深处冷水迁到海面，使水面降温，冷水吸收较多的二氧化碳，从而使地球降温。这个机制放大了太阳活动低值的降温效果，使更多赤道地区的海水转变为两极地区的冰盖。在第四纪最末一次冰期与间冰期交替中，海洋有130m厚的水层曾转变为两极的冰盖，海洋地壳相应有43m的升降运动。 4． 德雷克海峡海冰的全球气候开关效应 地质资料表明，南极洲和南美洲之间的德雷克通道在气候变化中起决定性的作用。一个可能的模式是：冰进导致德雷克海峡水流通量减少水位增高，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，加强沃克环流，引发拉尼娜冷事件，增强赤道太平洋热流与南极环流(即西风漂流)的热交换，增温的南极环流使德雷克海峡冰退；冰退导致德雷克海峡水流通量增加水位降低，部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡，使秘鲁寒流变弱，使东太平洋表面海水变暖，减弱沃克环流，使堆积在太平洋西部的暖水东流，引发厄尔尼诺暖事件，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使德雷克海峡冰进。南极海冰扩大导致南半球的海洋西风漂流和赤道辐合带北移，加强本格拉寒流、西澳大利亚寒流和秘鲁寒流，引发拉尼娜事件；反之，则引发厄尔尼诺事件。东西太平洋海平面的反向升降和两极冰盖的消长将引起强烈的火山地震活动和太平洋地壳跷跷板运动。这就是德雷克海峡的海冰变化调控厄尔尼诺事件的机制，我们称之为德雷克海峡海冰的全球气候开关效应[1，2]。 南极海冰季节性变化幅度较大。海冰净冰面积在2月最小，为2.3×106km2，在9月最大，为15.4×106km2，最大值约是最小值的6.5倍。南极海冰的长期趋势变化从70年代到90年代海冰有两个突变，一次发生在1975年底1976年(厄尔尼诺年)初，海冰由偏多迅速转变为偏少，另一次发生在1988年(拉尼娜年)，是海冰由偏少缓缓转向偏多。海冰减少与厄尔尼诺有很好的对应关系。南太平洋低纬度的海温，历年在3月附近为最暖，9月附近为最冷。1973年南半球冬季海冰的范围比夏季大大扩展；最小的出现在2月10日，最大的出现在7月16日 (与9月出现最大值的一般情况相比是特殊的异常现象)。与其相关的是，1972年4月~1973年2月是厄尔尼诺事件时期，1973年6月~1974年4月是拉尼那事件时期。对比两者的变化趋势可以看出，南极海冰和南太平洋的海温具有明显的相关性，即德雷克海峡冰冻线的季节性北移，关闭了德雷克海峡的“海冰开关”，导致秘鲁寒流的对应增强，是拉尼那事件发生和秘鲁沿海表层水季节性降温的主要原因[1，2]。 本研究由国家自然科学基金项目(No.49774228)资助。 参考文献 1. 杨学祥. 科学技术与工程. 3(2),2003. 2. Yang Xuexiang, et.al. J. Geosci. Res. NE Asia, 6 (1), 2003. 3. 郭增建. 西北地震学报. 24(3), 2002
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加入最爱
热门小游戏分类 
