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【笨方法】如何从视频中截取gif动态图片,如何保存ppt中的gif动态图片以及如何裁剪gif动态图: 热度 1 JerryYe 2019-11-5 21:37; 【1】从视频中截取动态图的方法: 1. 利用迅雷视频播放器打开视频'perpetual_ocean_1080p30.mp4'，点击工具里的“GIF截图” 2. 调整gif的时长，然后“保存”，便能得到gif格式的动态图片。视频来源： https://svs.gsfc.nasa.gov/3827 https://svs.gsfc.nasa.gov/10841 【2】裁剪gif格式的动态图片 1. 利用Photoshop打开gif格式的动态图片，利用“裁剪”工具对gif格式的图片进行裁剪 2. 裁剪完成后，点击“文件”--“存储为Web和设备所用格式” 3. 设置图片存储格式为“GIF”，然后点击“存储”即可。【3】如何保存ppt中的gif格式的动态图片方法：将包含gif格式动态图片的ppt后缀名“.ppt”或者“.pptx”修改为“.zip”或者“.rar”，然后解压缩文件会得到三个文件夹，打开“ppt”文件夹中“media”文件夹，即可找到ppt文件中包含的所有图片（包括gif格式的动态图片）。; 个人分类: 笨方法|6943 次阅读|1 个评论

拉尼娜为什么常带来冷冬？海洋热交换使两极变暖赤道变冷: 热度 2 杨学祥 2016-11-5 14:19; 拉尼娜为什么常带来冷冬？海洋热交换使两极变暖赤道变冷杨学祥，杨冬红 1 吉林大学古生物学与地层学研究中心 , 长春 130026 2 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室 , 长春 130026 3 吉林大学地球探测科学与技术学院 , 长春 130026 摘要：本文讨论了潮汐变化引起的大气圈、海洋圈和岩石圈差异旋转。在地球扁率变大时，赤道面的高速气流和洋流产生与地球自转方向相反的由东向西运动，类似赤道东风带；在地球扁率变小时，大气和海洋赤道突起减小并向两极流动，在南北纬 35 度线以上的中高纬度地区，形成两极突起，南北纬 62 度线为最高值，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全球风带分布完全符合。综合分析表明，太阳在赤道面，赤道东风加强，海洋南北赤道暖流加强，有利于拉尼娜的形成；太阳在南北回归线（ 22.5 度），赤道东风减弱，赤道和 35 度线以上的西风带加强，纬度 60 度左右南北两个多风暴带活动强烈，海洋的中纬度西风漂流带加强，有利于厄尔尼诺的形成。月亮潮周期地增强或减弱了这一效应，形成厄尔尼诺和拉尼娜的交替发生。厄尔尼诺是热事件，阻碍赤道和两极热交换，导致两极变冷，赤道变暖；拉尼娜冷事件，加强赤道和两极热交换，导致两极变暖，赤道变冷。南极海冰开关控制了全球的温盐循环和太平洋热循环。这是厄尔尼诺常带来暖冬和拉尼娜常带来冷冬的原因。关键词：潮汐形变，地球自转，厄尔尼诺，大气环流，海洋环流 1. 2016 年的气候特征其一，厄尔尼诺结束拉尼娜又要来 2016-7-29 11:44:13 来源 : 新华社作者 : 张淼新华社日内瓦 2016 年 7 月 28 日电世界气象组织 28 日在日内瓦发布公报说， 2015 年至 2016 年强厄尔尼诺已于今年 5 月结束，但今年第三季度将可能出现弱拉尼娜事件。世界气象组织说， 2015 年至 2016 年的厄尔尼诺事件是有气象记录以来最强的厄尔尼诺事件之一，其增温效应助长了全球气温不断创新高。 2016 年前 6 个月已成为有记录以来最热的半年，即使下半年出现有降温作用的拉尼娜事件，今年全年也很可能成为有记录以来最热的年份。作者 : 张淼 http://news.eastday.com/eastday/13news/auto/news/world/20160729/u7ai5880839.html 其二、根据美国国家冰雪中心的数据，今年 9 月北极海冰大幅偏少， 15% 密度海冰覆盖面积比常年偏少 200 万平方公里以上。 http://news.163.com/16/1104/06/C50O55LT000187VE.html 2016 年年初由于北极海冰覆盖面积减少，北大西洋暖流疯狂冲进北冰洋，北极涡旋被捅下来，超级寒潮袭击我国，广州城区甚至飘起了雪花。自 2016 年 7 月开始，赤道中东太平洋已进入拉尼娜状态； 2016 年 9 月北极海冰大幅偏少，北极变暖比其他地区更加明显。气象科普公号“中国气象爱好者”表示，根据美国国家冰雪中心数据， 2016 年 9 月北极海冰大幅偏少， 15% 密度海冰覆盖面积比常年偏少 200 万平方公里以上。北极海冰在加速融化，北极变暖比其他地区更加明显，极涡分裂，会导致北美、东亚、欧洲等地出现寒冷气候。其三、 2016 年 9 月 22 日南极半岛海冰面积最大值异常减少。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1004570.html 2016 年的主要气候特征是赤道东太平洋海水变冷，两极气候变暖。厄尔尼诺是热事件，导致赤道东太平洋海水变暖；拉尼娜是冷事件，导致赤道东太平洋海水变冷。现在的问题是： 2014 年单日最大结冰量发生在 9 月 20 日，据国家冰雪数据中心的数据显示。在这一天海冰覆盖面积为 2014 万平方千米。2016年五天平均最大结冰量发生在 9 月 22 日，海冰覆盖了 2011 万平方千米。 http://www.weather.com.cn/climate/2014/10/qhbhyw/2209601.shtml http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-861222.html 2016 年 9 月 22 日南极半岛海冰面积最大值异常减少，原因是什么？我们的观点是：厄尔尼诺就是赤道和两极热交换受阻，导致两极变冷，赤道变暖；拉尼娜就是赤道和两极热交换过度，导致两极变暖，赤道变冷。 2. 大气环流受控于地球自转和潮汐形变天气变化主要与对流层气体运动有关。吸收太阳辐射热量所在空间的温度和高度控制了对流层的气体密度和气压。一般在空气受热强的地区，形成低密度的低压区；而在受热弱的地区，形成高密度的高压区。在近地面水平方向上，赤道地区为低压区，两极地区为高压区；在垂直方向上，靠近地面的热空气为低压区，高空冷空气为高压区。气压的不均匀性导致气体运动，形成大气环流。受这一规律控制，一般空气在地面从两极流向赤道，在高空则从赤道流向两极。实际的气流分布并不这样简单，除赤道和两极外，还出现了 30 o 、 35 o 和 60 o 三个特征纬度，表明月亮在月亮赤纬角 0 度 -28.6 度之间震荡和太阳在南北回归线（南北纬 22.5 度之间）之间的震荡对大气环流的重要影响，日月引力导致地球潮汐形变和扁率变化，引发地球自转速度变化和表面流体流动。全球性地表风带和气压带由赤道向两极依次为：赤道无风带（低压带）、纬度 0 o ~30 o 的南北两个信风带（贸易风带）、纬度 30 o ~35 o 南北两个亚热带无风带（高压带）、纬度 35 o ~60 o 左右南北两个盛行西风带、纬度 60 o 左右南北两个多风暴带（低压带）、纬度 60 o 以上南北两个寒带东风带与极地高压带（见图 1 ）。特别值得重视的是相邻两个风带之间的过渡带，即纬度 0 o 、±（ 30 o ~35 o ）、± 60 o 的 5 个纬度带，其两侧空气水平运动方向明显不同，故称之为大气临界纬度。全球不同纬度的气压带、风带空气运动速度变化很大，量极达 m/s 。这表明，大气运动与地球自转、地理纬度密切相关。图 1 东风带和西风带以及径向南北运动（网络图片） M.B. 斯托瓦斯把地球作为体积不随时间变化的不等速的二轴椭球体，计算了它的基本参数随扁率或偏心率变化而发生的变化，得出南北纬 35 o 线不随扁率变化而伸缩，由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反，南北纬 62 o 与赤道纬度，当地球扁率发生变化时，互为消长，称为共轭纬度。 0 o 和 62 o 共轭纬度以及 35 o 临界纬度在大气环流和海洋环流中的特殊作用，表明地球扁率变化和地球自转在大气环流和海洋环流中可能起到某种特殊作用。 M.B. 斯托瓦斯的计算表明，临界纬度 35 o 是在扁率变化中长度不变的纬度圈。我们计算结果表明，一个旋转速度不断增大的气体星球，在扁率不断变大的过程中，被削平的两极突起通过 35 o 不变圈向赤道流动，形成一个几乎静止的（相对星球自转方向相反的快速旋转）大气环流。在星球外部看来，加速旋转的气体星球象一个层层包裹的洋葱，每层的旋转速度不同，中心转速快，外层转速逐渐减小（见图 2 ）。这非常符合木星环的旋转特征：美国学院公园市马里兰大学的 Douglas Hamilton 和德国海德尔堡马普学会核物理研究所的 Harald Kr ü ger 发现，行星环中的微粒缓慢围绕木星运转，其形成机制尚不清楚。理论计算结果给出了一个合理的行星环形成机制：变速旋转的气体星球，赤道有慢速旋转的环，两极有快速旋转的帽。图 2 地球变扁南北纬 35 度线长度不变（杨冬红， 2009 ）根据这一变化规律，在引潮力使地球扁率变大时，赤道上空的高速气流，产生与地球自转方向相反的由东向西运动，加大赤道东风带的风速，在外空间看来几乎静止不动；在引潮力使地球扁率变小时，大气赤道突起减小并向两极流动，在南北纬 35 度线以上的中高纬度地区，形成两极突起，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，加大中纬度地区的西风带风速。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。南北纬 35 o 线不随扁率变化而伸缩，由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反，南北纬 62 o 与赤道 0 纬度，当地球扁率发生变化时，互为消长，称为共轭纬度。 0 o 和 62 o 共轭纬度以及 35 o 临界纬度在大气环流和海洋环流中的特殊作用，表明地球扁率变化和地球自转在大气环流和海洋环流中可能起到特殊作用。根据图 2 ，两极和赤道之间不存在直接的大气环流，而是在纬度 0 o 、±（ 30 o ~35 o ）、± 60 o 、± 90 o 的 5 个纬度带相对独立循环；赤道地区的热流被封闭在 0 o 、±（ 30 o ~35 o ）纬度内相对循环；两极地区的寒流被封闭在 60 o 、± 90 o 纬度内相对循环，直接热对流需要打破纬度界线。 3. 海洋环流受控于地球自转和潮汐形变对海洋而言，水平运动具有明显的规律性。在赤道附近的中低纬度地区，形成明显的全球统一性一级西向流；而在中、高纬度地区形成明显东向流。尤其在南半球纬度 40 o 以南、北半球纬度 45 o 以北地区，洋流以东向为主，形成全球性一级东向流（见图 3 ）。洋流稳态运动速率的量级介于 cm/s~m/s 。大气运动和盛行凤系的存在，是导致海洋水体运动的主要动力。图 3 太平洋和印度洋的海洋环流分布图和全球气候的三个海冰启动开关示意由于大陆的阻隔，海洋相对大气有独立的热循环系统，打破了大气循环的纬度界线，形成南太平洋的内循环和外循环，控制了两极和赤道之间的热交换。 4. 南极半岛德雷克海峡通道对全球气候的影响在整个中生代，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极的巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。在南、北两半球，一个单一的环流系统作用范围至少达到纬度 55 o ，以致宽阔的、深而缓慢的赤道流在穿过低纬度大于 180 o 弧的旅途中被大大加热。中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的。这种下降被认为由如下原因引起： 1) 德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路； 2) 由于澳大利亚 - 新几内亚向北移动，吸热的赤道水面积缩小； 3) 特提斯海关闭，不能使赤道环流通过。 Van Andel 等人 (1975) 在分析了太平洋所有不整合之后提出 , 德雷克通道的打通可能形成了环极流，并隔断了对南极洲的向极热输送，因而产生了冰架和冷的底水。对第三纪早期普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，因而限制了大西洋与太平洋之间赤道水体的交换。同理，德雷克海峡被扩展的南极冰盖封闭，导致气候上隔离的环极西风漂流带的消失，加强赤道热流向两极的输送，使扩展冰盖趋于消失。这是南极冰盖不能扩展成南半球大冰川的一个重要原因。既然德雷克通道在中周期和长周期的气候变化中起决定性的作用，那么在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退关系重大。一个可能的模式是：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，加强沃克环流，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，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，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。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，我们称之为南极环大陆海冰的气候开关效应 ( 图 3) 。 5. 南极海冰控制的全球海洋热输送在北半球，由于大陆的阻隔，北太平洋与北极处于半封闭状态，海洋寒流由北极进入太平洋要通过狭窄的白令海峡，流入量受到限制。印度洋北部是欧亚大陆。因此，太平洋和印度洋的北部完全在海洋暖流的控制之下。与此相反，大西洋、太平洋和印度洋对南极而言是完全开放的，特别是南半球环南极大陆强烈的海洋西风漂流，在经过南美洲的德雷克海峡时严重受阻，部分寒流沿南美洲西海岸北上，加强了秘鲁寒流，其规模远大于非洲西海岸的本格拉寒流，形成太平洋北暖南冷、西暖东冷的格局。南半球西风飘流是海洋寒流，北半球西风飘流是北太平洋暖流和北大西洋暖流，这个重大差别是由陆海分布差异造成的。西澳大利亚寒流是南半球最弱的海洋寒流，因为太平洋南赤道暖流能够通过阿拉弗拉海进入印度洋，加强印度洋南赤道暖流，减弱西澳大利亚寒流，形成印度洋和西太平洋的高温低压区，与东南太平洋由秘鲁寒流形成的低温高压区组成一个沃克环流。赤道附近太平洋上，东部海域海水较冷（寒流影响），使海水上空的气温偏低，气流下沉（近海面形成高压），而东部海域的海水的温度较高（暖流影响），空气受其影响气温偏高，气流上升，近海面形成低压，所以在近海面就形成从高压向低压的风，上空气流方向相反，就形成了环流，这就是沃克环流，它是纬向环流。在大气纬向的沃克环流和径向的哈得来环流组合的影响之下，构成南太平洋的海洋内部循环，其路径是：太平洋的南赤道暖流 ---- 东澳大利亚暖流 ---- 南中纬度的西风漂流 ---- 秘鲁寒流。事实上，印度洋和大西洋都有类似的环流和现象，由于热能相对较少，厄尔尼诺和拉尼娜现象也就不明显。太平洋、印度洋和大西洋在北半球是相互封闭的；在南半球是相互连通的，南半球西风漂流带和环南极大陆海流是三大洋热能交换的渠道，构成太平洋的外循环。太平洋有广阔的赤道海域，由此获得的热能通过外循环向外传输。北太平洋通过白令海峡向北极输出的热量为10TW(1TW = 10 12 W),南太平洋向南极输出的热量为1190TW，是前者的119倍。印度洋向南极输出的热量为490 TW ，而北大西洋输出的热量起源于太平洋，数量超过1000TW，其中向北极输出的热量为260TW 。海洋输送的热量数量为北太平洋向南太平洋的热输出提供了证据（见图4）。地质资料表明, 对第三纪早期的普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，迅速变暖和较长的变冷由轨道参数的周期性所决定。阻挡大西洋赤道暖流进入东太平洋，加强秘鲁寒流，是气候变化的原因。南美洲与南极大陆的分离造成环绕南极大陆强烈的海洋西风漂流带，它阻挡赤道暖流南移，生成南极冰盖并维持其稳定的存在,为全球构造运动影响气候变化提供了证据。这表明,北太平洋向南太平洋输送热量的波动性是厄尔尼诺事件和拉尼娜事件发生的本质原因,相应的海洋环流在温差积累到一定程度时必然发生。厄尔尼诺发生时，太平洋暖水由东向西，或由西向东，或由中部分别向东向西运动，其实质是北部暖水向南运动。图4 海洋热输送的数量估计如果有某种原因使南半球的西风漂流减弱，或使东南太平洋表面海水增温，就会减弱这一地区的沃克环流，出现南太平洋高压和印度尼西亚 —— 澳大利亚低压同时减弱，甚至相反的情况。这是南方涛动和厄尔尼诺同时出现的原因。当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆的海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，从而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向隔离南极洲热输送，因而使南极洲变冷。如图3所示，非洲海冰开关I，澳大利亚海冰开关II和德雷克海峡开关III控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应。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 × 10 6 km 2 ，在 9 月最大，为 15.4 × 10 6 km 2 ，最大值约是最小值的 6.5 倍。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。日长在 1 月份比在 7 月份要长，即 1 月的地球自转速度比 7 月减慢。在南、北半球± 10 o 的低纬度地区，自东而西的太平洋赤道洋流在 2 月最大流速为 51 cm/s ， 8 月最大流速大于 77 cm/s 。即 8 月赤道洋流流速要明显地大于 2 月。南半球冬季冰冻线使非洲、澳大利亚和南美洲与南极洲的表面水流宽度分别缩小到原来的 1/3 、 1/2 和 1/8 。这种情况在平面地图上是难以觉察到的。南极半岛的海冰面积在 2 月最小，扩大了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度加快，使太平洋外循环加快，内循环减慢，减弱秘鲁寒流，有利于厄尔尼诺事件的形成，对应赤道太平洋 3 月海水最暖，流速降低；南极半岛的海冰面积在 9 月最大，缩小了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度减慢，增强秘鲁寒流，有利于拉尼娜事件的形成，对应赤道太平洋 9 月最冷，流速增大，使太平洋外循环减慢，内循环加快。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 ) ，是海冰由偏少缓慢转向偏多。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。 2014 年南极海冰结冰量创 40 年新高，是南极海冰长期趋势变化的第三次突变，预示一个气候变冷时期正在生成。 6. 南极三个海冰开关控制了全球的温盐循环据网上资料，温盐环流是一个大尺度的海洋环流，由温度及含盐度的差异所致。在北大西洋，环流的表面暖水向北流而深海冷水向南流，造成净热量向北输送。表面海水在位于高纬度的固定下沉区下沉。表面风对于 100 米左右以下深度的海水环流所起的作用微乎其微，而海水温度和盐度的变化则足以使海水密度产生差异。海水密度的差异使得产生了密度梯度，导致海流的形成。这种方式产生的海流流速非常慢（每年只有若干公里），只有通过特殊的手段才能发现这种海流，也就是通过把不同深度的水团的温度、盐度和氧含量表示在图上，才能发现它的存在。海洋的温盐环流系统是大洋中最重要的海水运动，一般被形象地称为“大洋输送带”。在这个系统中，北大西洋表面冷而致密的海水下沉到海洋深处，再经过印度洋和太平洋，最终回到大西洋。这整个循环过程要花费数个世纪之久，是调节地球上大陆之间热量的最重要的循环之一。温盐环流在地球上温度和盐度都不同的大洋之间输送着营养物质和热量。在北半球，由于大陆的阻隔，北太平洋与北极处于半封闭状态，深海环流由北极进入太平洋要通过狭窄的白令海峡，流入量受到限制。印度洋北部是欧亚大陆。因此，北太平洋高纬度海区没有典型的温盐环流（见图5）。与此相反，大西洋、太平洋和印度洋对南极而言是完全开放的，温盐环流在南极大陆周围形成最大规模。这个重大差别是由陆海分布差异造成的（见图6）。 NASA 所绘制的温盐环流分布图。不同的生态系统，其所受到的环境因子便有所不同，而温盐环流对于海洋生态系而言具有极大的重要性，因为它也主导了盐份的循环。而对气候的重要性同样重要，因为其也伴随气候与能量的调节。图 5 NASA 所绘制的温盐循环图（蓝色表示冷流，红色表示热流）图 6 以南极为中心的温盐循环图（蓝色表示冷流，红色表示热流）全球温盐环流有两大系统：北极冷水下沉控制的温盐环流规模较小，流经大西洋和印度洋，处于非洲海冰开关控制之下；南极冷水下沉控制的温盐环流规模较大，遍及三大洋，影响全球气候变化，处于南极三大海冰开关控制之下。后者的作用被人们忽视（见图5，图6）。这表明，南极海冰的异常减少，将打开南极海冰的三大开关，导致温盐循环速度突增。这是2016年9月北极和南极海冰同时大量融化的原因。杨学祥最近指出，当赤道热两极冷的平衡被打破，热空气进入北极，冷空气被挤出。北极寒潮遇到北极涛动的负位相，这个寒潮强度将变得非常强，演化成现在所说的“超级寒潮”。 http://news.163.com/16/1104/06/C50O55LT000187VE.html 参考文献 1．吴珍汉。旋转地球动力学。北京：地质出版社， 1997 。 2． M.B. 斯托瓦斯。地球自转的不均衡性——地球形状及大地构造因素。地质力学论丛（ 1 ），北京：科学出版社， 1959 。 3．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. 4． Francisco P. Chavez, John Ryan, Salvador E. Lluch-Cota, etal. From Anchovies to Sardines and Back: Multidecadal Change in the Pacific Ocean. Science. 2003, 299: 217-221. 5．周秀骥 , 陆龙骅主编 . 1996, 南极与全球气候环境相互作用和影响的研究 . 北京 : 气象出版社 .2, 12, 44, 133, 271, 380, 381-392.; 个人分类: 全球变化|9271 次阅读|12 个评论

气象大数据可视化: YF2015 2016-5-24 20:07; Lucien_L 2014-08-17 19:12 言必称大数据的时代，信息可视化已然是主导潮流，这里将要介绍的几个网站，正是气象大数据可视化探索的弄潮儿。全球大气 / 海洋环流可视化 earth.nullschool.net 想知道台风究竟有多强，从静止的卫星图上看或许还不够直观，那么来个即时动态怎样？earth.nullschool.net 上撷取了全球风场资料，以炫目的动态图让你亲眼观察到地球表面的风速风向。台风来临之时，内部结构更是清晰可见，圆溜溜的台风眼加上霓虹光彩的快速流窜，叫人不由得激动起来了呢！台风娜基莉和夏浪 earth.nullschool.net 由 Cameron Beccario 制作。大气数据每3小时更新一次，海洋数据每5天更新一次。该项目代码已在 Github 上开源 ( github.com/cambecc/earth ) 。直接在地图上拖曳便可移动到想要观看的位置，点击左下角的 Earth 就可以展开查看具体参数设定，包括：选择时间：将日期/时刻从当前时刻提前，以天或小时为单位；选择大气模式，则可选择sfc, 1000hPa, 850hPa, 700hPa, 500hPa, 250hPa, 70hPa, 10hPa 等多种高度，还可叠加温度、相对湿度等其他气象因素；选择海洋模式，则可在洋流的基础上选择叠加SST或SSTA；选择8种投影方式中的任意一种。 earth.nullschool.net提供8种地图投影方式东京风速可视化 air.nullschool.net 这是 earth.nullschool.net 制作团队的另一个作品，展示东京的实时风速，点击地图上任意点可获得实时的风向和风速资料。全美实时风速可视化 hint.fm/wind/ Martin Wattenberg和Fernanda Viegas将美国的实时风速数据可视化，数据每小时更新一次，地图可以缩放。全美风力地图 www.senchalabs.org/philogl/PhiloGL/examples/winds/ 图中的线条代表风向，半径代表风速，颜色代表温度。数据来自全美1200多个气象站。英国气温史 charts.animateddata.co.uk/uktemperaturelines/ Peter Cook 对1910年来英国气温情况进行了可视化展示，滑动鼠标滚轮可以看到历年的气温逐月变化曲线。红色和蓝色字样的年份记录了英国天气史上的重要事件。曲线可以按年份、最高温、最低温和均温四种方式排序。; 个人分类: 气象学|12915 次阅读|0 个评论

追捕厄尔尼诺：远洋寻踪和守株待兔: 杨学祥 2015-10-27 10:57; 追捕厄尔尼诺：远洋寻踪和守株待兔杨学祥，杨冬红一、远洋寻踪 8 月，当海洋学家 KelvinRichards 及其团队沿着马绍尔群岛赤道东部海域巡视时，热带太平洋似乎“心情不佳”。研究团队发现，自己正经历着一次惊人的厄尔尼诺气候变暖事件——可能成为有记录以来最强的一次。大规模厄尔尼诺事件能完全颠倒太平洋的气候条件，并且扰乱全球天气。而此次事件的影响已被感受到。印度尼西亚遭受了使森林和农田火灾加剧的严重干旱，太平洋珊瑚则正在经历有史以来最严重的漂白事件。秘鲁宣布一些预计会发生洪灾的地区进入紧急状态，而澳大利亚的农民收到了预期将出现干旱的警告。上一次大规模厄尔尼诺事件发生在 1997 ～ 1998 年。当时，极端天气和洪灾导致上千人死亡，并且使亚洲 2.5 亿人流离失所。它还帮助将全球气温抬高至此前从未有过的纪录。目前正在发生的厄尔尼诺是对科学家还需要学习很多的明确提示。当它最初在 2014 年开始形成时，表现的和很多其他厄尔尼诺事件类似。通常从南美洲吹向亚洲并且将热量和水分携带至盆地西部的偏东信风有所减弱。这使得温暖向东扩散，而研究人员预测，该模式会随着将温暖海水向东推动的西风暴发得到加强。当足够多的温暖海水在南美洲沿海累积时，它会阻止来自深层且富含营养物质的冷水正常上涌。这反过来改变了鱼类种群，而且通常会毁掉秘鲁沿海鳀鱼的收获。不过， 2014 年，沿着赤道的变暖和大多数厄尔尼诺年相比没有那么明显，而且西风暴发并未像预料的那样出现。到了年中，预期的厄尔尼诺完全消失了。是什么阻止了此次事件？为何太平洋变暖在 12 个月后又突如其来地浮出水面？这些问题一直困扰着海洋研究人员和气象学家。夏威夷大学海洋学家 Axel Timmermann 表示，对于研究人员来说，神秘重生的厄尔尼诺是一个绝佳的机会。他们可以将观测结果和模型结合起来，找出到底发生了什么，并且有可能改善预报系统。 Timmermann 介绍说，一种可能的解释是预期的西风暴发在去年来得过早，因此它们并未在太平洋东部积聚足够的温暖海水，以抑制冷水层上涌。而这将厄尔尼诺阻断在途中。不过，还有一种可能被忽略的机制使来自深层的冷水到达表面。或者可能只是因为厄尔尼诺南方涛动（ ENSO ）——温暖的厄尔尼诺和寒冷的拉尼娜阶段无规律出现——的不稳定性导致天气的不可预测。为测试这些假设，研究人员将需要很多形式的数据，包括随着时间改变的海洋温度测量值、冷水层上涌率、海水密度以及洋流强度。同时，澳大利亚新南威尔士大学气候学家 Matthew England 表示，将厄尔尼诺年、中性年、拉尼娜出现时间以及某次事件似乎迫在眉睫然后并未出现的年份进行比较也很重要。二、守株待兔 2014 年，沿着赤道的变暖和大多数厄尔尼诺年相比没有那么明显，而且西风暴发并未像预料的那样出现。到了年中，预期的厄尔尼诺完全消失了。是什么阻止了此次事件？为何太平洋变暖在 12 个月后又突如其来地浮出水面？这些问题一直困扰着海洋研究人员和气象学家。远洋寻踪需要高昂的费用，守株待兔以逸待劳，抓住了大洋环流的关键。我们可以守株待兔，监测南极半岛海冰变化对海洋环流的控制作用。事实上，南大洋环流（太平洋、印度洋、大西洋在南半球的结合部）和南太平洋环流都在南极半岛海冰的控制之下，我们称之为徳雷克海峡海冰气候开关效应。 2014 年 9 月南极海冰结冰量创 40 年新高，阻塞南大洋环流，增强秘鲁寒流，阻止了 2014 年厄尔尼诺的发生。 2015 年 9 月南极半岛海冰异常增加，减弱了 2015 年厄尔尼诺的强度。 1 、 2014 年厄尔尼诺事件的预测过程世界气象组织（ WMO ） 2014 年 9 月 8 日发布最新简报说，今年夏季没有出现厄尔尼诺现象，简报说，太平洋赤道海域海水温度今年 5 月至 6 月高出正常值 0.5 摄氏度，此后回落；海平面气压、信风等多项气象指标显示，最近数月大致处于“厄尔尼诺中性”状态，即厄尔尼诺或拉尼娜现象均未发生。根据气象模型分析和专家观点，太平洋中部赤道海域海水温度可能会再次升高，未来三个月内形成厄尔尼诺现象的概率为 60% ，并且其高峰可能出现在今年末并延续至明年初。不过，世界气象组织指出，结合当前情况判断，今年出现弱厄尔尼诺现象的可能性较高，强厄尔尼诺现象几乎不可能发生。 http://roll.sohu.com/20140908/n404151721.shtml 2014 年 3-5 月，世界气象组织和各国著名气象机构纷纷预测 2014 年 7 月将发生最强厄尔尼诺，使 2014 年成为最热年。我在 2014 年 5 月 4 日指出，最强厄尔尼诺不会重演。按照日食 - 厄尔尼诺系数理论，连续多次日食发生在两极，易发生厄尔尼诺事件。 1999 年林振山等人给出 2014-2015 年日食 - 厄尔尼诺系数累计值为 12 ，有利于 2015 年厄尔尼诺事件发生。依据同一原理，赵得秀认为， 2014-2015 年将发生强厄尔尼诺事件。这一数据与 1997-1998 年发生最强厄尔尼诺的条件相同。除此之外， 1995-1997 年和 2014-2016 都是月亮赤纬角最小值时期。这两个重要的相同点使它们有许多相似之处。但是， 1997-1998 年与 2014-2015 年比较有一个重要的不同点：前者处于 1977-1999 年拉马德雷暖位相时期，厄尔尼诺得到增强；后者处于 2000-2030 年拉马德雷冷位相时期，厄尔尼诺受到抑制。因此， 2014-2015 年发生的厄尔尼诺要比 1997-1998 年厄尔尼诺弱很多，最大的可能是发生在 2015-2016 年。 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。厄尔尼诺在 7 月形成的预测还需要新的大的动力支持。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-791339.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-766497.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-792743.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-818548.html 忽视拉马德雷冷位相的作用，是导致 2014 年强厄尔尼诺预测的根本原因。全球变暖轮的支持者甚至期望 2014 年强厄尔尼诺能将拉马德雷冷位相改变为暖位相，结束全球变暖的停滞状态。模型的缺欠和学术的偏见导致全球各国著名气象机构关于 2014 年厄尔尼诺预测的失败。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-826059.html 据计算， 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。日本气象厅预计厄尔尼诺现象可能只有到 9 月到 11 月期间某个时间出现，这一预测也缺乏根据。 2014 年 11 月 18 日 -2015 年 1 月 23 日为地球自转加速阶段，有利于厄尔尼诺的形成，厄尔尼诺在 2014-2015 年冬季形成的可能性最大。我在 6 月 21 日指出，厄尔尼诺 3 区自 2014 年 5 月中旬海温异常超过 0.5 ℃ ，目前超过 1 ℃ ，进入厄尔尼诺状态，如果持续到 11 月，将形成一次厄尔尼诺事件。不过， 4 月 9 日 -7 月 28 日地球自转加快有利于厄尔尼诺发展时期已过去大半， 9 月南极半岛海冰达到最大值，将加强秘鲁寒流，不利于厄尔尼诺发展； 7 月 30 日 -11 月 6 日为地球速度减慢时期，不利于厄尔尼诺发展， 8 月形成厄尔尼诺的预测还是阻力重重，除非 9 月南极半岛异常变暖。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-805335.html 判断最强厄尔尼诺发生条件的重要标准是拉马德雷现象（亦称太平洋十年涛动，英文缩写为 PDO ）的位相变化：在拉马德雷暖位相，厄尔尼诺得到增强，拉尼娜受到抑制；目前处于拉马德雷冷位相，厄尔尼诺受到抑制，拉尼娜得到增强。在西班牙语中，厄尔尼诺是圣婴，拉尼娜是圣女，拉马德雷是母亲。 1951 年以来，全球共发生了 2 次极强厄尔尼诺事件，分别为 1982 年到 1983 年事件，以及 1997 年到 1998 年事件，都处在 1977-1999 年拉马德雷暖位相时期。 2000-2030 年为拉马德雷冷位相时期，发生最强厄尔尼诺的可能性很小。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-811702.html 7 月热带太平洋部分水域的水温降低，验证了我们的准确预测，表明我们预测理论的可靠性：地球自转速度季节性变化和南极海冰变化对厄尔尼诺的影响。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-815739.html 澳大利亚气象局承认前期预测的失误，这为那些盲目跟风的气象机构敲响了警钟。关注厄尔尼诺预测中的国际科学争论。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-815844.html 2 、 2014 年南极海冰结冰量创 40 年新高使预期强厄尔尼诺受阻 2014 年 10 月 14 日凤凰科技讯科学日报报道，近日消息称今年南极洲的海冰结冰程度创了新的记录，相比科学家们自 20 世纪 70 年代晚期开始进行的海冰结冰程度长期卫星记录相比，今年的海冰覆盖了更多南部海洋。然而，南极洲这一上升趋势只相当于北冰洋海冰丢失程度的 1/3 。自 20 世纪 70 年代晚期以来，北极每年丢失了 53900 平方千米的冰；南极每年增加了 18900 平方千米的海冰。今年 9 月 19 日，自 1979 年以来南极洲的海冰结冰区域首次超过了 2000 万平方英里，根据国家冰雪数据中心（ NSIDC ）这样显示。这一基准的结冰程度持续保持了几天。 1981 年至 2010 年间平均最大的结冰范围为 1872 万平方千米。今年单日最大结冰量发生在 9 月 20 日，据国家冰雪数据中心的数据显示。在这一天海冰覆盖面积为 2014 万平方千米。今年五天平均最大结冰量发生在 9 月 22 日，海冰覆盖了 2011 万平方千米。 http://www.weather.com.cn/climate/2014/10/qhbhyw/2209601.shtml 2014 年 9 月末南极海冰面积达到最大值，是阻碍厄尔尼诺现象发展最主要的因素。在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退关系重大。一个可能的模式是：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，加强沃克环流，形成拉尼娜事件，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，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，形成厄尔尼诺诺事件，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使南极半岛海冰增加。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，我们称之为南极环大陆德雷克海峡海冰的气候开关效应 ( 图 1) 。同样，非洲海冰开关可控制南大西洋的海洋环流，澳大利亚海冰开关可控制印度洋的海洋环流。由于德雷克海峡通道狭窄，海冰开关的控制效果更为显著。图 1 全球气候的三个海冰启动开关示意图图 2 给出了厄尔尼诺 3 区在 2014 年 7-10 月海温异常变化，显示 7 月末海温开始下降， 8 月出现负值，8-10月低于厄尔尼诺标准，与 8-9 月南极海冰逐渐达到最大值相对应。图 2 厄尔尼诺 3 区 2014 年 3 月至 2015 年 2 月海温异常变化 3 、拉马德雷冷位相没有结束题为《解密气候科学最大谜团 : 变暖为何间断》的新闻报告于 2014 年 01 月 24 日发表，在神秘的“全球变暖间断”现象持续了长达 16 年之后，科学家有望得出一个令人信服的解释。海水温度的波动被称作拉马德雷现象，这种现象或许是解开“间断”谜团的关键。 PDO 每隔 15-30 年循环一次，处于正位相阶段时会形成厄尔尼诺现象，导致全球气候变暖，并在接下来几十年中将太平洋东部和中部的热量散发出来。此后该地区会变冷，并进入负位相阶段形成拉尼娜现象。拉尼娜现象将赤道深海中的冷海水带到表层，导致气候变冷。研究者早在 1997 年便发现了 PDO 模式，但直到最近才开始了解它是如何与大范围的海水洋流模式相融合及其对解释“间断”的意义。 http://roll.sohu.com/20140124/n394106654.shtml 我在 2004 年提出的观点在 10 年后得到国际科学界的认可，按照拉马德雷现象准 60 年的变化周期， 2000 年进入拉马德雷冷位相，变暖中断至少还将持续 16 年。判断最强厄尔尼诺发生条件的重要标准是拉马德雷现象（亦称太平洋十年涛动，英文缩写为 PDO ）的位相变化：在拉马德雷暖位相，厄尔尼诺得到增强，拉尼娜受到抑制；目前处于拉马德雷冷位相，厄尔尼诺受到抑制，拉尼娜得到增强。在西班牙语中，厄尔尼诺是圣婴，拉尼娜是圣女，拉马德雷是母亲。 1951 年以来，全球共发生了 2 次极强厄尔尼诺事件，分别为 1982 年到 1983 年事件，以及 1997 年到 1998 年事件，都处在 1977-1999 年拉马德雷暖位相时期。 2000-2030 年为拉马德雷冷位相时期，发生最强厄尔尼诺的可能性很小。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-811702.html 全球持续变暖论的支持者一方面承认拉马德雷冷位相的作用，另一方面又希望全球变暖中断能尽快停止，他们寄希望于 2014 年最强厄尔尼诺能将拉马德雷冷位相转变为暖位相。 2014 年初，西方媒体和气象机构大肆宣扬 2014 年将发生最强厄尔尼诺事件，称之为超级厄尔尼诺，可将拉马德雷冷位相转变为暖位相，使全球变暖持续发展。在气候科学家看来，一个大问题是接下来的厄尔尼诺事件是否大到足以将全世界翻转至太平洋年代际振荡（ PDO ）的温暖阶段，后者是与厄尔尼诺和拉尼娜有关的一个 20 年到 30 年的气候周期。在过去的近 20 年里——大约从 1997 年至 1998 年开始， PDO 一直处于变凉阶段，并且拉尼娜现象也一直占据着上风。有限的证据表明，一个强大的厄尔尼诺事件可能导致 PDO 回到温暖阶段，在此情况下，厄尔尼诺现象将会越来越普遍。这可能将导致海洋中的热量被释放到大气中，从而造成全球变暖的跳跃。 Trenberth 说：“今年是非常重要的一年。” http://scitech.people.com.cn/n/2014/0512/c1007-25003711.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-793736.html 从 2014 年 3 月到 5 月， 2014 年发生超级厄尔尼诺的预言垄断了气象界，丁一汇院士说：“从更长远来看，今年的厄尔尼诺的意义不在于今年，而在于未来的相当一段时间会不会扭转全球变暖的停顿和趋缓的趋势，这个意义是非常大的。” http://news.sina.com.cn/c/2014-06-23/081030406055.shtml 很多国外气象学家认为， 2014 年这次超级厄尔尼诺现象能够将 2014 或 2015 年变成超记录的温暖之年，甚至可将拉马德雷冷位相变为暖位相。根据国家海洋和大气局的记录，最近一次大范围的厄尔尼诺发生在 1997 至 1998 年，那次厄尔尼诺使得 1998 年成为历史上最热的四个年份之一。这场争论的胜负将在年底见分晓。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-795275.html 统计资料表明：拉马德雷暖位相时期一般持续 20 年左右，拉马德雷冷位相时期一般持续 30 年左右。 2000 年开始的拉马德雷冷位相才经历 15 年，绝不会因为厄尔尼诺的发生而半途终止。改变客观规律以适应全球变暖理论，这显然是学派的偏见，必须得到纠正。面对两种 2014 年厄尔尼诺预测，相关管理部门如何应对？实践检验是最终的判决。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-766497.html 当时间进入 7 月的时候，厄尔尼诺似乎渐行渐远。当前天气变化趋势到底如何？世界气象组织、美国大气与海洋管理局、澳大利亚气象局近期都发布了相关报告。世界气象组织 6 月 26 日发布的一份报告中称，热带太平洋地区的温度已经达到发生弱厄尔尼诺的阀值，但相关大气条件仍处于中性状态。概率上看， 6-8 月份始发厄尔尼诺概率是 60% ，而 10-12 月发生的概率为 80% 。发生程度上，很可能是一次中等强度厄尔尼诺，并很可能跟 2009 年至 2010 年发生的厄尔尼诺类似。澳大利亚气象局 7 月 1 日发布的最新报告表明， 2014 年 7-11 月仍有发生厄尔尼诺的可能，有半数模型表明厄尔尼诺的始发几率在 9 月开始增强，而大多数模型的预测均显示南半球春季将会有厄尔尼诺的展开。但目前各种监测数据显示尚未出现厄尔尼诺现象。美国大气与海洋管理局最新月报（数据截至 2014 年 6 月 5 日）显示，厄尔尼诺在北半球夏季发生的概率仍为 70% ，而秋冬季节发生厄尔尼诺的概率则升至 80% 。发布于 7 月 7 日的最新周报表示，厄尔尼诺预警显示目前依然处于中性状态。 http://stock.sohu.com/20140715/n402236688.shtml 据日本气象厅周四（ 7 月 10 日）称，今年夏季出现厄尔尼诺现象的几率低于早先预期，不过秋季出现厄尔尼诺现象的几率偏高。日本气象厅上月曾表示，厄尔尼诺现象可能在今年夏季出现，至少持续到秋季。目前气象厅预计厄尔尼诺现象可能只有到 9 月到 11 月期间某个时间出现。日本气象厅气象预测专家 IkuoYoshikawa 称，日本气象厅降低了夏季监测海域海面温度预测值，因为 7 月和 8 月期间的温度可能接近平均水平。 http://info.glinfo.com/14/0714/07/8C5BD0E29031B606.html 近期不同气象组织也发布相关报告 , 称从目前观测数据来看 , 厄尔尼诺现象尚未出现 , 但今年发生概率仍然较高 , 只是时节可能相对先前预期有所延后。厄尔尼诺发展趋势正按照我们预测的方向逐渐减弱。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-812798.html 2014 年最强厄尔尼诺的预期降低和时间延后表明拉马德雷冷位相的稳定性，变暖中断还将至少持续 16 年。关注 2000-2030 年拉马德雷冷位相灾害链。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-398972.html 希望国际气象界要相信科学规律和实践检验，不要让科学变成主流派的独角戏，一哄而起，一嘘而散。据澳大利亚气象局周二（ 7 月 29 日）发布气象报告，调低了出现厄尔尼诺天气的几率，因为热带太平洋部分水域的水温降低。气象局报告称，今年出现厄尔尼诺天气的几率大约为 50% 。厄尔尼诺天气前景级别也从“警报”降低到了“观望”。澳大利亚气象局是在今年 5 月 6 日将厄尔尼诺展望调高到“警报”级别。澳大利亚气象局在周二发布的报告里也表示，虽然 2014 年出现厄尔尼诺的几率明显减弱，但是热带太平洋部分地区的水温依然高于平均水平，超过一半的气象模型仍然显示澳大利亚春季可能出现厄尔尼诺。澳大利亚的春季始于 9 月份。报告补充说，今年出现强厄尔尼诺天气的可能性很低。 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MjUxNzk1NQ==mid=200378197idx=3sn=b3d99fa80f23088a84a0f54e4a3358e73rd=MzA3MDU4NTYzMw==scene=6#rd http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MTI2MzEyOA==mid=200542081idx=3sn=1dd9bb3aca23e99970c8398aed70649e3rd=MzA3MDU4NTYzMw==scene=6#rd 结论：理论和实践证明，不是最强厄尔尼诺转变拉马德雷的冷暖位相，而是拉马德雷冷位相抑制了最强厄尔尼诺的发生。 2014 年最强厄尔尼诺的预期降低和时间延后表明拉马德雷冷位相的稳定性，变暖中断还将至少持续 16 年。关注 2000-2030 年拉马德雷冷位相灾害链。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-816229.html 理论和实践证明，不是最强厄尔尼诺转变拉马德雷的冷暖位相，而是拉马德雷冷位相抑制了最强厄尔尼诺的发生。基础理论 PK 模拟模型：谁的预测更准确？ http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-818548.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-861222.html 参考文献 1. 杨冬红, 杨学祥.2007a, 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, 22(5): 1680~1685 2. 杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用 .长春:吉林大学地球探测科学与技术学院. 3. 杨冬红，杨德彬，杨学祥. 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响 . 地球物理学报， 54（4）：926-934 4. 杨学祥, 陈殿友.1998, 地球差异旋转动力学. 长春:吉林大学出版社, 2,99~104, 196~198 5. 杨学祥. 2002,厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 24（4）：367-370 6. 杨学祥. 2003, 太平洋环流速度减慢的原因. 世界地质, 22(4): 380-384. 7. 杨学祥, 杨冬红,安刚等.2005, 连续18年“暖冬”终结的原因.吉林大学学报（地球科学版）, 35（增刊）: 137~140 http://www.nikest.com/web/free/2014/0917/48849.html “追捕”厄尔尼诺科学家希望借机研究这种带来巨大危害的气候现象作者：宗华来源：中国科学报发布时间： 2015-10-27 Falkor 科考船收集了将有助于研究厄尔尼诺的数据。图片来源： Schmidt Ocean Institute 8 月，当海洋学家 KelvinRichards 及其团队沿着马绍尔群岛赤道东部海域巡视时，热带太平洋似乎“心情不佳”。头一个月， 6 个热带气旋掠过洋面。而当 Richards 的科学考察进行时，更多气旋正加速形成。该地区的海洋表面异常温暖，水温至少比预期高了 1 ℃ 。当海洋学家在海平面以下窥视时，他们发现了向下扩展至几百米深处的强烈湍流迹象。研究团队发现，自己正经历着一次惊人的厄尔尼诺气候变暖事件——可能成为有记录以来最强的一次。大规模厄尔尼诺事件能完全颠倒太平洋的气候条件，并且扰乱全球天气。而此次事件的影响已被感受到。印度尼西亚遭受了使森林和农田火灾加剧的严重干旱，太平洋珊瑚则正在经历有史以来最严重的漂白事件。秘鲁宣布一些预计会发生洪灾的地区进入紧急状态，而澳大利亚的农民收到了预期将出现干旱的警告。并非出自同一模子上一次大规模厄尔尼诺事件发生在 1997 ～ 1998 年。当时，极端天气和洪灾导致上千人死亡，并且使亚洲 2.5 亿人流离失所。它还帮助将全球气温抬高至此前从未有过的纪录。对于身为美国夏威夷大学研究人员的 Richards 来说，最近一次厄尔尼诺的到来最终证实是个好时机。此类变暖事件 10 年间只会出现一两次，而且无规律可循。因此，研究人员非常渴望学会如何预测厄尔尼诺将何时到来以及它的强度有多大。这意味着他们必须密切关注大气和从表面水域到几百米深冷水层的海洋。然而，获取到必需的数据异常困难。策划巡航研究需要数年时间，因此很难让一艘船及时进入太平洋中心处，研究一次无法预测的事件。当 Richards 在 2012 年申请返回的船时，他并未想到此次考察会恰好碰上一次气候变暖事件正在积蓄力量。“它的发生只是恰好和我们的考察同步。我们很高兴抓住了这次机会。” 大多数海洋学家并未有足够的运气在今年出海，但他们正利用同事的数据以及从研究浮标和其他来源流入的信息。他们想回答的一个关键问题是为何每次厄尔尼诺的表现都不相同。“厄尔尼诺并不是由一个模子刻出来的。”美国国家海洋和大气管理局（ NOAA ）海洋学家 MichaelMcPhaden 表示。每次厄尔尼诺的强度和影响似乎部分取决于太平洋哪部分海域最先变暖，但预测温度异常模式很困难。“我们真的很想更好地理解是什么导致了这种多样性，以及可能提前多久预测出我们需要应对何种类型的事件。” McPhaden 说。这将帮助预报员在干旱和洪灾来袭前数月发出警告。厄尔尼诺的“诱饵游戏” 目前正在发生的厄尔尼诺是对科学家还需要学习很多的明确提示。当它最初在 2014 年开始形成时，表现的和很多其他厄尔尼诺事件类似。通常从南美洲吹向亚洲并且将热量和水分携带至盆地西部的偏东信风有所减弱。这使得温暖向东扩散，而研究人员预测，该模式会随着将温暖海水向东推动的西风暴发得到加强。当足够多的温暖海水在南美洲沿海累积时，它会阻止来自深层且富含营养物质的冷水正常上涌。这反过来改变了鱼类种群，而且通常会毁掉秘鲁沿海鳀鱼的收获。不过， 2014 年，沿着赤道的变暖和大多数厄尔尼诺年相比没有那么明显，而且西风暴发并未像预料的那样出现。到了年中，预期的厄尔尼诺完全消失了。是什么阻止了此次事件？为何太平洋变暖在 12 个月后又突如其来地浮出水面？这些问题一直困扰着海洋研究人员和气象学家。夏威夷大学海洋学家 Axel Timmermann 表示，对于研究人员来说，神秘重生的厄尔尼诺是一个绝佳的机会。他们可以将观测结果和模型结合起来，找出到底发生了什么，并且有可能改善预报系统。 Timmermann 介绍说，一种可能的解释是预期的西风暴发在去年来得过早，因此它们并未在太平洋东部积聚足够的温暖海水，以抑制冷水层上涌。而这将厄尔尼诺阻断在途中。不过，还有一种可能被忽略的机制使来自深层的冷水到达表面。或者可能只是因为厄尔尼诺南方涛动（ ENSO ）——温暖的厄尔尼诺和寒冷的拉尼娜阶段无规律出现——的不稳定性导致天气的不可预测。为测试这些假设，研究人员将需要很多形式的数据，包括随着时间改变的海洋温度测量值、冷水层上涌率、海水密度以及洋流强度。同时，澳大利亚新南威尔士大学气候学家 Matthew England 表示，将厄尔尼诺年、中性年、拉尼娜出现时间以及某次事件似乎迫在眉睫然后并未出现的年份进行比较也很重要。由于 ENSO 的表现可能因气候变化发生改变，问题变得更加困难。温暖的表面海水使厄尔尼诺较容易开始，因此研究人员希望此类事件变得更加频繁。去年，澳大利亚联邦科学和产业研究组织物理海洋学家 Wenju Cai 开展了一项基于模型的研究， Timmermann 也参与其中。研究发现，到本世纪末，诸如 1997 ～ 1998 年事件等极端厄尔尼诺的发生频率将是最近几十年的两倍。 “问题儿童” 19 世纪 80 年代，一名秘鲁海军上校最早描述了太平洋变暖事件。他报告了一次异常温暖的“圣婴洋流”。之所以取这样的名字，是因为它在圣诞节前后出现。在很长一段时间内，厄尔尼诺被认为是发生在秘鲁和厄瓜多尔的一种局部现象。然而，在 1957 ～ 1958 年国际地球物理年期间开展的和一次大规模厄尔尼诺恰好重合的测量活动显示，该现象横跨整个太平洋。自此以后的几十年里，关于厄尔尼诺和拉尼娜的研究表明了海洋和大气条件如何相互加强导致变暖和变冷。尽管厄尔尼诺 / 拉尼娜事件会引发天气的巨大变化，但科学基金机构并不愿意资助昂贵的科学考察来研究这些事件，因为它们是如此的难以预测。相反，研究人员在很大程度上依靠来自撒满太平洋的热带大气海洋浮标网络的数据。该网络由 NOAA 和日本海洋地球科技研究机构（ JAMSTEC ）共同管理。来自一连串约 70 个固定浮标的温度和盐分数据，使研究人员得以探测异常的海洋变暖，并且追踪将温暖海水向东推动的大规模波浪。不过这并非没有问题。近年来，很多浮标已经失效，使科学家暂时只能从 40% 的网络中获取数据。得益于修复工作的展开，该系统目前已恢复 80% 的能力。然而， 2012 年的预算缩减迫使用于定期维护浮标的 NOAA 海洋调查船 Kaimimoana 退役。在服役于 NOAA 的 16 年里， Kaimimoana 还通过收集关于水温、盐分、密度等因素的数据，使自己成为厄尔尼诺研究界的无价之宝。 Timmermann 表示，由于该船不再可用，收集自浮标和自动漂浮物的数据不足以研究洋流的微小变化以及可能牵扯到厄尔尼诺演化的海洋混合过程。研究人员还有其他可用的船只，比如 Richards 巡航乘坐的 Falkor 科考船。同时，更多的援助或许正在路上。到 2020 年， NOAA 和 JAMSTEC 希望启动一个可持续的热带太平洋浮标和卫星设备观测系统，以推进对海洋变动的了解，并且改善天气和气候预测。对于预计在今年年底或明年年初达到峰值的此次厄尔尼诺来说，这份援助来得太迟。最近几个月，它和有记录以来最强有力的厄尔尼诺并驾齐驱。同时， 10 月初的西风暴发将使变暖持续进行。为此，预报员正警告全球很多地方，为未来若干个月里可能出现的疯狂天气作好准备。（宗华）《中国科学报》 (2015-10-27 第 3 版国际 ) http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2015/10/305607.shtm; 个人分类: 科技点评|1744 次阅读|0 个评论

科学家通过研究冰盖观测厄尔尼诺：南极半岛海冰独特功能: 杨学祥 2015-10-18 05:05; 科学家通过研究冰盖观测厄尔尼诺：南极半岛海冰独特功能杨学祥，杨冬红厄尔尼诺现象是赤道中-东太平洋每隔2-7年就会发生一次的、可长达一年之久的海温升高现象，在年际尺度上是影响地球气候系统的“心跳”。每当厄尔尼诺现象发生时，中-南美洲太平洋沿岸地区和全球范围都会发生显著的气候异常，并出现严重的灾害。但科学家们仍然不清楚厄尔尼诺现象对主要外部气候强迫（如轨道要素、淡水通量、冰盖、温室气体等）的响应机理。刘征宇团队等对气候模式模拟的过去2.1万年气候变化的结果进行了系统研究和详细分析，并与已有的观测资料进行对比，揭示了地球轨道变化和淡水通量变化对近2.1万年来厄尔尼诺现象变化起着决定性作用。他们的结果表明：在轨道时间尺度上，轨道要素（特别是岁差）通过热带海-气耦合反馈作用决定了厄尔尼诺现象的强度，这种机制在全新世表现得尤为明显，能很好地解释已有的观测证据（图中的a灰线和f）；在千年尺度上，北大西洋淡水通量通过影响大西洋热盐环流和太平洋赤道年循环来影响厄尔尼诺现象的变率，该机制在冰川消融期表现相对显著（图中的b、c和e）。此外，论文还讨论了温室气体增加（图中的d）和陆地冰盖消退对厄尔尼诺现象的影响。 http://pkunews.pku.edu.cn/xwzh/2014-11/28/content_286116.htm 秘鲁冰盖处于赤道地区，其变化对厄尔尼诺有很好的表征作用，科学家通过研究冰盖观测厄尔尼诺。 http://news.cntv.cn/2015/10/14/VIDE1444800123236843.shtml 我们的研究表明，南极半岛海冰对南太平洋海洋循环和全球热盐环流有控制作用，并很好地预测了2014-2015年的厄尔尼诺变化。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-928577.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-828464.html 相关报道科学家通过研究冰盖观测厄尔尼诺发布时间：2015年10月14日 13:24 | 进入复兴论坛 | 来源：央视网 | 手机看新闻 | 手机看视频编辑：刘一　【打印】【举报/纠错】【复制链接】【转发邮件】 http://news.cntv.cn/2015/10/14/VIDE1444800123236843.shtml 刘征宇教授等关于近两万一千年来厄尔尼诺现象变化机理的研究成果在Nature发表日期： 2014-11-28 信息来源：物理学院 11月27日，北京大学物理学院大气与海洋科学系刘征宇、陆正遥、闻新宇研究团队及其合作者在 Nature 杂志上发表题为“ Evolution and forcing mechanisms of El Nino over the past 21,000 years ”的研究论文【 Z Liu et al. Nature 515, 550-553 (2014) doi:10.1038/nature13963 】。他们使用海-气耦合气候模式模拟的近2.1万年来厄尔尼诺现象（ El Niño ）变化的资料，研究了厄尔尼诺现象对外强迫响应的机理，该结果对理解未来厄尔尼诺现象在人类活动所引起的全球变暖背景下的变化有重要科学意义。厄尔尼诺现象是赤道中-东太平洋每隔2-7年就会发生一次的、可长达一年之久的海温升高现象，在年际尺度上是影响地球气候系统的“心跳”。每当厄尔尼诺现象发生时，中-南美洲太平洋沿岸地区和全球范围都会发生显著的气候异常，并出现严重的灾害。但科学家们仍然不清楚厄尔尼诺现象对主要外部气候强迫（如轨道要素、淡水通量、冰盖、温室气体等）的响应机理。在这篇论文中，刘征宇团队等对气候模式模拟的过去2.1万年气候变化的结果进行了系统研究和详细分析，并与已有的观测资料进行对比，揭示了地球轨道变化和淡水通量变化对近2.1万年来厄尔尼诺现象变化起着决定性作用。他们的结果表明：在轨道时间尺度上，轨道要素（特别是岁差）通过热带海-气耦合反馈作用决定了厄尔尼诺现象的强度，这种机制在全新世表现得尤为明显，能很好地解释已有的观测证据（图中的 a 灰线和 f ）；在千年尺度上，北大西洋淡水通量通过影响大西洋热盐环流和太平洋赤道年循环来影响厄尔尼诺现象的变率，该机制在冰川消融期表现相对显著（图中的 b 、 c 和 e ）。此外，论文还讨论了温室气体增加（图中的 d ）和陆地冰盖消退对厄尔尼诺现象的影响。这项研究的意义体现在两个方面：对现代气候而言，为人们在全球变暖的背景下判断厄尔尼诺现象的长期变化趋势提供了更宽广的科学视角；对古气候而言，这项工作为如何利用数值模式统一和解释已有的、分散的观测证据指明了方向，是利用超长时间连续气候模拟进行气候变率机理研究的重大突破，为今后古 ENSO 领域新观测证据的发掘和数值模拟研究建立了重要的参照标准。 2.1万年来主要气候强迫的变化和厄尔尼诺的响应。a) 北大西洋淡水通量（黑线）与南纬30度冬-夏太阳入射能量的差异（灰线）；b) 北大西洋经向翻转流（红线）与百慕大地区231Pa/230Th比值（黑、灰线）；c) 东太平洋经向海温差（红线）与氧同位素记录（黑线）；d) Nino3.4区的海温指数（红线）与CO2重建序列（黑线）；e) 厄尔尼诺年际振幅（红线）以及东太平洋（黑线）和南美沿岸（灰线）的湖泊沉积记录，绿线是PMIP计划模拟结果的范围；f) Nino3区海温7年以下的总变率，黑线是东太平洋沉积记录的总变率新闻评论链接： http://www.nature.com/nature/journal/v515/n7528/full/515494a.html 编辑：安宁 http://pkunews.pku.edu.cn/xwzh/2014-11/28/content_286116.htm; 个人分类: 科技点评|2824 次阅读|0 个评论

美国罗格斯大学和我门的相同创建：海洋冷循环与气候变化: 杨学祥 2015-8-27 14:36; 美国罗格斯大学和我门的相同创建：海洋冷循环与气候变化杨学祥，杨冬红目前，人们对气候变化的多数担忧主要集中在排放到大气中的温室气体数量。然而，罗格斯大学的研究人员在日前（2014年11月2日）在《科学》杂志上发表研究称，海洋环流对地球气候的影响与大气同等重要。　　罗格斯大学通过对250至-330万年前的海洋沉积物岩芯样本进行分析，对当今气候变化的机制有了更深入的理解。科学家们认为，在北半球冰川面积大幅增加、海平面大幅下降的同时，海洋环流系统也发生了变化。南极海冰阻止了海洋表面的热交换，并迫使其进入海洋底部，同时引发了当时的全球气候变化，而不是大气中的二氧化碳。我们在2014年9月17日在科学网发表博客《德雷克海峡海冰控制了温盐循环 ——海洋冷循环与气候变化》，详细阐述了南极海冰对海洋表面热交换控制的具体过程，称之为南极海冰气候开关效应。该效应的理论模型最初发表在2003年（见参考文献）。相关报道：美国罗格斯大学：海洋环流对气候变化影响巨大(图) 复制链接打印大中小 2014年11月02日09:29 | 我来说两句( 0 人参与) | 保存到博客人民网海洋环流沿大洋底部在南北半球间输送热量和水分的同时也运输二氧化碳。自罗格斯大学　　目前，人们对气候变化的多数担忧主要集中在排放到大气中的温室气体数量。然而，罗格斯大学的研究人员日前在《科学》杂志上发表研究称，海洋环流对地球气候的影响与大气同等重要。　　研究人员表示，270万年前地球的大严寒和北半球的陆地结冰现象与海洋环流改变正好吻合。这次环流改变将热量和二氧化碳转移至大西洋中，并在大洋底部从北至南将其输送并释放到太平洋。　　罗格斯大学通过对250至-330万年前的海洋沉积物岩芯样本进行分析，对当今气候变化的机制有了更深入的理解。科学家们认为，在北半球冰川面积大幅增加、海平面大幅下降的同时，海洋环流系统也发生了变化。南极海冰阻止了海洋表面的热交换，并迫使其进入海洋底部，同时引发了当时的全球气候变化，而不是大气中的二氧化碳。　　该研究的主要作者、罗格斯大学海洋与海岸科学系博士后斯特拉·伍达德（Stella Woodard）说：“我们认为是270万年前形成的现代深海环流模式引发了北半球冰川面积增加，而不是大气中二氧化碳浓度的大幅增加。” 　　研究显示，海洋盆地之间热分布的变化对理解未来的气候变化十分重要。由于过去200年排放的二氧化碳远远超出地质历史中任何一段时期，那么二氧化碳、温度变化和降水以及海洋环流之间的相互作用肯定会产生深刻的变化。但目前科学家们尚不能精准预测，从大气中进入海洋的二氧化碳会对气候产生怎样的影响。 http://roll.sohu.com/20141102/n405684177.shtml 德雷克海峡海冰控制了温盐循环 ——海洋冷循环与气候变化已有 989 次阅读 2014-9-17 12:35 | 个人分类: 防灾信息 | 系统分类: 论文交流 | 关键词:温盐循环海洋冷循环德雷克海峡海冰气候开关德雷克海峡海冰控制了温盐循环 ——海洋冷循环及其在气候变化中的作用杨学祥，杨冬红海洋温度变化对地球气候变化的影响非常重要。最近研究表明，长达 16 年（ 1977-2013 ）的全球变暖停滞原因就在于海洋的温度变化。海洋环流主要可以分为风生环流和温盐环流两大类，前者是风力驱动的结果，后者是由于海水自身的温度差异和密度差异导致的。一、海底藏冷效应和海洋锅炉效应在海洋底层水温度较低时，强潮汐将冷水上翻，使大气变冷，底层海水变暖，形成小冰期；在海洋底层水温度因不断积累而变得较高时，强潮汐将海底热水、岩浆和热幔柱上翻，形成白垩纪温暖期。海洋内部能量积累是气候变化的关键性能源。海水因为含有平均约 3.5% 的盐分，所以它的最大密度约出现在摄氏负 2 度左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，它溶有大量大气中的 CO 2 ，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的富含 CO 2 的扁球状的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，大量 CO 2 和“冷能”被安全地封存在海底，冷水区域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。随着富含 CO 2 的海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小，温室效应逐渐减少弱，赤道和两极的温差也不断加大，形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为海底藏冷效应。它是海气相互作用的典型范例，大气中的 CO 2 和“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射，随着冰雪面积的不断扩大，地表接受到的太阳能量越来越少，使大气和海洋越来越冷，冰期有一个长期的“冷积累”和“ CO 2 减少”过程。图 1. 海洋的能量积累：海底藏冷效应与海洋锅炉效应（杨学祥， 1998 ， 1999 ， 2000 ）由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时（在远银心点和地球轨道偏心率最大时的近日点）使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区（此处核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，热幔柱喷发和海水增温向大气释放大量 CO 2 ，加强温室效应，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了海洋藏冷效应的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜（当时温度为摄氏 21 度，比现代低 6.5 度）。我们称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏 15 度，大气冷却了 10~15 度。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明，一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发，其释放的热量可使全球海水温度增高 33 度。有证据表明 , 在古新世末不到 6000 年的时间内大洋底层水增温 4 0 C 以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视。海洋冷循环是以冷源为动力的海洋循环，例如海洋藏冷效应；海洋热循环是以热源为动力的海洋循环，例如海洋锅炉效应。二、海洋冷循环在大气层，太阳能量加热地表，使低空的空气变热膨胀，密度变小而上升到高空，形成以热源为动力的大气环流。但是，太阳能量不能到达深海，只能加热海洋表面，因此不能形成有效的热对流。所以，在海洋中，冷循环就非常重要。两极的海洋是冷循环的出发点。图 2 两极海洋冷循环的基本模式三、温盐循环据网上资料，温盐环流是一个大尺度的海洋环流，由温度及含盐度的差异所致。在北大西洋，环流的表面暖水向北流而深海冷水向南流，造成净热量向北输送。表面海水在位于高纬度的固定下沉区下沉。表面风对于 100 米左右以下深度的海水环流所起的作用微乎其微，而海水温度和盐度的变化则足以使海水密度产生差异。海水密度的差异使得产生了密度梯度，导致海流的形成。这种方式产生的海流流速非常慢（每年只有若干公里），只有通过特殊的手段才能发现这种海流，也就是通过把不同深度的水团的温度、盐度和氧含量表示在图上，才能发现它的存在。海洋的温盐环流系统是大洋中最重要的海水运动，一般被形象地称为“大洋输送带”。在这个系统中，北大西洋表面冷而致密的海水下沉到海洋深处，再经过印度洋和太平洋，最终回到大西洋。这整个循环过程要花费数个世纪之久，是调节地球上大陆之间热量的最重要的循环之一。温盐环流在地球上温度和盐度都不同的大洋之间输送着营养物质和热量。 NASA 所绘制的温盐环流分布图。不同的生态系统，其所受到的环境因子便有所不同，而温盐环流对于海洋生态系而言具有极大的重要性，因为它也主导了盐份的循环。而对气候的重要性同样重要，因为其也伴随气候与能量的调节。图 3 NASA 所绘制的温盐循环图（蓝色表示冷流，红色表示热流）图 4 以南极为中心的温盐循环图（蓝色表示冷流，红色表示热流）在南极，冷源在环南极大陆边缘的海洋；在北极，冷源仅有北大西洋的北端。在这里，陆海的分布决定了海洋环流的方式：南极圈内有大片的海洋与赤道海洋相通，可形成高密度冷水的下沉和对流，而北极圈内仅有大西洋北端与赤道海洋相通，北太平洋的白令海峡限制了北太平洋冷源的形成。陆海分布的类型决定了大西洋温盐循环在全球变化中的重要地位。四、德雷克海峡的海冰开关作用中生代时期，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极其巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。在南、北两半球，一个单的环流系统作用范围至少达到纬度55o，以致宽阔的、深而缓慢的赤道流在穿过低纬度大于180o弧的旅途中被大大加热。中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的。这种下降被认为由如下原因引起：①德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路；②由于澳大利亚—新几内亚向北移动，吸热的赤道水面积缩小；③特提斯海关闭，不能使赤道环流通过。 Van Andel 等人（1975）在分析了太平洋所有不整合之后提出，德雷克通道的打通可能形成了环极流，并隔断了对南极洲的向极热输送，因而产生了冰架和冷的底水。对第三纪早期普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，因而限制了大西洋与太平洋之间赤道水体的交换。同理，德雷克海峡被扩展的南极冰盖封闭，导致气候上隔离的环极西风漂流带的消失，加强赤道热流向两极的输送，使扩展冰盖趋于消失，是南极冰盖不能扩展成南半球大冰川的一个重要原因。图 5. 全球气候的三个海冰启动开关示意图在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退控制气候变化的一个可能模式是：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形成拉尼娜事件，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，减弱沃克环流，形成厄尔尼诺事件；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。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，称之为南极环大陆海冰的气候开关效应（图1）。当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆的海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，从而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，因而使南极洲变冷。如图1所示，非洲海冰开关I，澳大利亚海冰开关II和德雷克海峡开关III控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应。近 30 余年来 50 o S 以南各区域都存在着一个变暖倾向， 50 o S~90 o S1957~1993 年 10 年平均变化趋势为 0.20 o C ，增温幅度大于全球平均的 0.3~0.6 o C/100a 。其中在南极半岛地区近 30 余年来，尤其是近 10 余年来增温最为显著。气温变化导致南极大陆海冰的同一趋势变化。根据 1973 年到 1993 年的观测资料统计分析结果， 70 年代中上期是多冰年代，自中后期直到 80 年代中后期是少冰年代，就平均而言，南极地区从 1973 年到 1989 年，海冰范围有一个约 0.16 纬度 /10 年的减少趋势，自 80 年代后期到 90 年代初，南极海冰面积又呈现逐渐增多的趋势，因此， 1973 年以来南极海冰总体平均仍为微弱的减少趋势。其中，别林斯高晋海和南极半岛两侧海域海冰面积峰值在 1977~1978 年以后，直到 1994 年都是少冰时期，只在 1987 年前后海冰有短暂的少量增多 ( 见图 1) 。显然，环南极大陆（特别是德雷克海峡）海冰从 70 年代以后减少与太平洋环流速度减慢有很好的对应关系。这种对应关系与地球气候变动历史相一致。最近发现，德雷克海峡是温盐循环的重要通道，德雷克海峡的海冰能够控制温盐循环的热流流量，从而对对全球气候产生重大影响。一旦德雷克海峡被海冰封闭，图 3 的温盐循环将变为图 6 ，减弱了温盐循环的强度和规模。温盐环的消失是二叠纪－三叠纪灭绝事件的一环。地球气候脱离上一冰期之后，在一万年前左右温度突然下降，形成一短暂的冷期，称为新仙女木时期（ Younger Dryas ），也是温盐循环消失的结果。图 6 德雷克海峡被封闭的温盐循环图（蓝色表示冷流，红色表示热流）图 7 南极大陆海冰净冰面积指数历年月平均距平累计变化趋势从图 7 中可以看到，南极半岛海冰变化在 1973~1994 年 5 月期间是一个大的单峰期，最高峰期在 1980 年 3 月，比其它地区滞后 4~5 年，最低谷值在 1994 年 5 月，比其它三个区滞后 6~7 年。以此速度计算，南极半岛海冰将在 2000 年以后开始增加。对比图 3 、图 5 和图 7 ，可以看到， 1973-1980 年南极半岛海冰准建增加到最大值， 1980-94 年南极半岛海冰准建减少到最小值，与 20 世纪 60-70 年代气候变冷和 80 年代迅速增温有很好的对应关系，与 1947-1976 年拉马德雷冷位相时期和 1977-1999 年拉马德雷暖位相时期有很好的对应关系。南极半岛海冰变化趋势控制了温盐环流，对全球气候变化有重要的影响。参考文献 1. 杨冬红 , 杨学祥 .2007a, 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 , 22 (5): 1680~1685 2. 杨冬红 . 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用 . 长春 : 吉林大学地球探测科学与技术学院 . 3. 杨冬红，杨德彬，杨学祥 . 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响 . 地球物理学报， 54 （ 4 ）： 926-934 4. 杨学祥 , 陈殿友 .1998, 地球差异旋转动力学 . 长春 : 吉林大学出版社 , 2, 99~104, 196~198 5. 杨学祥 . 2002, 厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 24 （4）：367-370 6. 杨学祥 . 2003, 太平洋环流速度减慢的原因 . 世界地质 , 22(4): 380-384. 7. 杨学祥 , 杨冬红 , 安刚等 .2005, 连续 18 年 “ 暖冬 ” 终结的原因 . 吉林大学学报（地球科学版） , 35 （增刊） : 137~140 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-828464.html; 个人分类: 备忘录|1903 次阅读|0 个评论

南太平洋暖水自循环：秘鲁寒流减弱厄尔尼诺增强: 杨学祥 2014-12-19 05:54; 南太平洋暖水自循环：秘鲁寒流减弱厄尔尼诺增强杨学祥 2014 年 9 月 8 日，世界气象组织发布最新简报称，今年 5 月至 8 月，厄尔尼诺现象尚未出现。但是， 9 月至 10 月厄尔尼诺现象有可能发生，形成概率为 60% ； 11 月至明年 2 月，此概率将达 70% 。出现“弱态”厄尔尼诺现象的可能性高，“强态”厄尔尼诺几乎不会发生。我在 2014 年 9 月 18 日指出，观测数据表明，由于 9 月是南半球的冬季，每年 9 月南极半岛的德雷克海峡海冰达到最大值，堵塞海水通道，使冷水涌向南美西海岸，增强秘鲁寒流，有利于拉尼娜的形成。计算表明， 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。厄尔尼诺在 7 月形成的预测还需要新的大的动力支持（如，南极半岛异常变暖）。否则，厄尔尼诺的发生概率很低，几乎为零。 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。厄尔尼诺通常发生在 12 月 25 日圣诞节前后，所以被称为“圣婴”。 2 月是南半球的夏季，南极半岛海冰达到最小值，打开德雷克海峡通道，减弱秘鲁寒流，有利厄尔尼诺的形成。这两种因素使厄尔尼诺发生在 2015 年初的可能性最大。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-828641.html http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-844478.html 从 2014 年 12 月开始，南极半岛的德雷克海峡海冰逐渐减少，堵塞海水通道的海冰逐渐消失，使西风漂流的冷水全部通过德雷克海峡，不再涌向南美西海岸，减弱秘鲁寒流，有利于厄尔尼诺的形成。厄尔尼诺在圣诞节将持续增强。图 1 南极半岛的德雷克海峡海冰逐渐减少海水通道被打开南大洋有两大环流对全球气候产生非常重要的影响：南太平洋环流和绕南极大陆的西风漂流，德雷克海峡起到气候变化的“开关”作用。绕南极大陆的西风漂流处于南半球的西风带，在强烈西风的驱使下，由西向东流动，形成一条阻碍赤道与南极热交换的隔离带，南极冰盖就是在这条隔离带形成后出现的。绕南极大陆环流的的另一个作用是混合太平洋、大西洋和印度洋的海水，实现三大洋的热能交换，我们称之为大循环。南太平洋环流是由南赤道暖流、东澳大利亚暖流、南半球西风漂流（太平洋部分）和秘鲁寒流组成，其作用为实现赤道与南极大陆的热交换，当德雷克海峡完全被大陆或海冰封闭时，这种热交换达到最大强度，这也是第四纪冰川期南半球海冰不能扩展成南大陆冰盖的原因。我们称之为小循环。厄尔尼诺和拉尼娜的形成与南大洋的大小循环密切相关。当德雷克海峡海水变暖，海冰减少，通道被扩大，大循环增强，南半球西风漂流的冷水进入秘鲁寒流的流量减少，秘鲁寒流相对变暖，易于产生厄尔尼诺事件；当德雷克海峡海水变冷，海冰增加，通道被堵赛，南半球西风漂流的冷水进入秘鲁寒流的流量增加，秘鲁寒流相对变冷，易于产生拉尼娜事件。我们称之为德雷克海峡气候开关作用。图 2 德雷克海峡海冰的气候开关作用参考文献 1 ．杨学祥 . 2003, 太平洋环流速度减慢的原因 . 世界地质 , 22(4):380-384. 2 ．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 。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-19864.html; 个人分类: 全球变化|5585 次阅读|0 个评论

海洋主导气候变化的新证据：海洋环流参与调节气候变化: 热度 3 杨学祥 2014-11-8 19:53; 海洋主导气候变化的新证据：海洋环流参与调节气候变化杨学祥大多数对气候变化的关注集中在释放到大气中的温室气体含量，而美国罗格斯大学的研究人员发现，海洋环流对调节地球气候起着同样重要的作用。该研究发表在最新一期《科学》杂志上。我们在 2011 年指出， 2004 年 12 月 26 日印尼地震海啸后，全球低温冻害和暴雪灾害频繁发生。 “ 潮汐调温说 ” 和 “ 深海巨震降温说 ” 是一种合理的解释。根据 “ 潮汐调温说 ” 和 “ 深海巨震降温说 ” 理论， 2005 年以后全球气温将因为地震海啸和强潮汐南北震荡而降低。 2009 年 11 月至 2010 年 1 月低温暴雪袭击北半球，西方科学家也承认 2000-2010 年气候的自然变化减缓全球气候变暖效应这一客观事实。潮汐振荡可以解释全球气温的准 60 年变化，海洋及其边缘的强震能够将深海冷水翻上表面，使全球气候变冷。潮汐和太阳黑子活动不仅有相同的变化周期，而且都和气温变化有很好的对应关系。研究表明，在太平洋十年涛动冷位相时期，强震与低温冻害频繁发生。我们在 2013 年指出，温室效应不是气候变化的唯一因素，温室气体的主体不是二氧化碳而是水汽。当水汽凝聚为云，就会遮蔽阳光，起到降温作用。太阳辐射量变化不足以解释气候变化的振幅，关键在于存在太阳能量积累和释放的多种效应，其中“潮汐调温效应”、“海洋巨震降温效应”、“海底藏冷效应”和“海洋锅炉效应”最为显著。太阳能在地球各圈层的不同分配也是地表气候变化的原因之一，其中“地磁层漏能效应”和“臭氧洞漏能效应”最为显著。气候变化周期是天文周期微力激发的结果，其能量来自太阳能量的长期积累。目前处于 1500-1800 年气候周期的变暖高峰， 200 年气候周期的变冷初期， 60 年气候周期的变冷阶段。本文通过历史资料反复核对，证实太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度大于 11 年时期、潮汐极大期、低温有明显的对应关系，已经查出重复出现两个连续周期，除太阳活动变化外，强潮汐是其形成的原因。全球气候有准 60 年、 200 年、 1800 年等周期，这些周期与潮汐周期有很好的对应关系。特别是 179-200 年周期，在太阳黑子活动、潮汐变化和冷暖变化中都有明显的表现，形成对应的周期规律。分析结果显示，气候冷暖变化的原因不只限于大气层本身，而确有可用于气候预测的星体运行的变化信息。规律表明， 2007 年开始的太阳黑子延长极小期和潮汐极大期使我国可能进入严重低温冻害时期，并将在 2020 年达到高潮，必须做好预防准备。参考文献杨冬红，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. 相关报道海洋环流也参与调节气候变化作者： Stella C.Woodard 来源：《科学》发布时间： 2014/10/30 9:39:38 选择字号：小中大大多数对气候变化的关注集中在释放到大气中的温室气体含量，而美国罗格斯大学的研究人员发现，海洋环流对调节地球气候起着同样重要的作用。该研究发表在最新一期《科学》杂志上。研究人员认为，在 270 万年前，地球北半球的冷却和大陆冰川的积聚与海洋环流的变化一致，大西洋深处的二氧化碳和热量被从北到南输送到太平洋中释放。研究人员认为，海洋输送系统变化的同时，北半球冰川体积扩张，以及海平面大幅下降。而南极的冰切断了发生在海洋表面的热交换，迫使其到海洋深处。这引起了全球气候变化，而非大气中的二氧化碳起作用。据物理学家组织网 10 月 24 日报道，科学家基于 250 万年前到 330 万年前的海洋沉积物岩芯样本，深入了解到今天的气候变化机制。该论文的首席作者、罗格斯大学海洋和沿海科学系博士后研究员斯特拉·伍德说：“我们认为，大约建立于 270 万年前的现代深海环流，即海洋输送，引发了北半球冰盖扩张，而不是由大气中二氧化碳浓度的重大变化所致。” 研究表明，在海洋盆地之间热量分布的变化，对了解未来气候变化很重要。然而，科学家不能准确预测大气中二氧化碳进入海洋对气候产生的变化。不过，他们认为，近 200 年中释放的二氧化碳越来越多，超过近期在地质历史上任何一段时期，二氧化碳、温度变化和降水之间的互动，将导致海洋循环的深刻变化。研究人员认为， 300 万年前的深海环流是另一种不同模式，对温度的升高负有责任，而海洋输送使得地球降温，形成了我们现在所生活的气候。论文合著者、罗格斯大学海洋和沿海科学教授罗森塔尔说：“研究表明，在深海中储存热量的变化对于气候变化与其他假设同样重要，如构造活动或二氧化碳水平下降，可能是过去 300 万年的一个主要气候过渡。”（来源：科技日报华凌） http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20141029939386234851.shtm; 个人分类: 全球变化|3642 次阅读|3 个评论

验证南极海冰效应：厄尔尼诺一万年前强烈和频繁: 热度 1 杨学祥 2014-8-12 10:36; 验证南极海冰效应：厄尔尼诺一万年前强烈和频繁杨冬红 1,2 ，杨学祥 3 1. 吉林大学古生物学与地层学研究中心 , 长春 130026 2. 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室，长春 130026 3. 吉林大学地球探测科学与技术学院 , 长春 130026 关键词：厄尔尼诺；南极海冰；德雷克海峡；气候开关；海洋环流【科技讯】 2014 年 8 月 11 日消息，据国外媒体报道，成堆的古代贝壳为每年气候变化的强大的推动力提供了第一个可靠的长期记录。结果表明，厄尔尼诺现象 10000 年前和现在是一样的强烈和频繁。古贝类盛宴颠覆了过去气候的广泛持有的解释：以前的气候模型和多种数据集得出的结论是厄尔尼诺现象基本上是不存在的，在 6000 至 8000 年前并没有出现，新的结果清楚地表明，事实并非如此，并且显示了对于目前的厄尔尼诺系统的理解是不完整的。 10000 年前强大的厄尔尼诺现象一个可能的解释是，其他一些因素是弥补了在此期间围绕太阳地球轨道的周期性变化预期的减振效果。最好的候选者是极冰片，将其熔化在此期间非常快，可能通过改变洋流而增加厄尔尼诺活动。 http://www.kejixun.com/article/201408/64397.html 一万年前处于末次冰期时期，厄尔尼诺现象 10000 年前和现在是一样的强烈和频繁，这表明厄尔尼诺强度与气候的冷暖变化无关。这与全球变暖导致厄尔尼诺频发的观点背道而驰。这显示了目前气象界对于目前的厄尔尼诺系统的理解是不完整的，甚至是错误的。事实上，我们早在 2003 年就提出南极半岛 - 德雷克海峡海冰气候开关作用：其一，使第四纪大冰期中不能形成以南半球为主的冰期；其二，控制南极与赤道的热交换，周期形成厄尔尼诺事件和拉尼娜事件。南大洋有两大环流对全球气候产生非常重要的影响：南太平洋环流和绕南极大陆的西风漂流，德雷克海峡的海冰起到气候变化的“开关”作用。绕南极大陆的西风漂流处于南半球的西风带，在强烈西风的驱使下，由西向东流动，形成一条阻碍赤道与南极热交换的隔离带，南极冰盖就是在这条隔离带形成后出现的。绕南极大陆环流的的另一个作用是混合太平洋、大西洋和印度洋的海水，实现三大洋的热能交换，我们称之为大循环。南太平洋环流是由南赤道暖流、东澳大利亚暖流、南半球西风漂流（太平洋部分）和秘鲁寒流组成，其作用为实现赤道与南极大陆的热交换，当德雷克海峡完全被大陆或海冰封闭时，这种热交换达到最大强度，这也是第四纪冰川期南半球海冰不能扩展成南大陆冰盖的原因。我们称之为小循环。厄尔尼诺和拉尼娜的形成与南大洋的大小循环密切相关。当德雷克海峡海水变暖，海冰减少，大循环增强，南半球西风漂流的冷水进入秘鲁寒流的流量减少，秘鲁寒流相对变暖，易于产生厄尔尼诺事件；当德雷克海峡海水变冷，海冰增加，南半球西风漂流的冷水进入秘鲁寒流的流量增加，秘鲁寒流相对变冷，易于产生拉尼娜事件。我们称之为德雷克海峡海冰气候开关作用。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-19864.html 由于气象学家和海洋学家把厄尔尼诺成因定位于海气的相互作用，所以相关研究至今进展甚微。历史经验告诉我们，只有知道事物的过去，才能理解事物的现在；只有理解事物的过去和现在，才能预测事物的未来。如果人们对中生代的温暖地球如何演化为新生代的寒冷地球缺乏基本的了解，那么关于全球变暖的一切议论就毫无疑义：因为我们无法区分自然和人类在变暖进程中各自所起的作用。近 30 年来，太平洋环流减慢与南极海冰减少相对应，凸显出德雷克海峡在海洋环流和全球气候变化中的作用。研究表明，北太平洋对北极的半封闭状态和南太平洋对南极的开放状态是厄尔尼诺事件发生的构造基础，它导致北太平洋海表热能的积累和周期性向南太平洋输送。强潮汐振荡和火山喷发是其激发因素。北太平洋通过白令海峡向北极输出的热量为10TW(1TW = 10 12 W),南太平洋向南极输出的热量为1190TW，是前者的119倍。印度洋向南极输出的热量为490 TW ，而北大西洋输出的热量起源于太平洋，数量超过1000TW，其中向北极输出的热量为260TW 。海洋输送的热量估计为北太平洋向南太平洋的热输出提供了证据。地质资料表明, 对第三纪早期的普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，迅速变暖和较长的变冷由轨道参数的周期性所决定。阻挡大西洋赤道暖流进入东太平洋，加强秘鲁寒流，是气候变化的原因。南美洲与南极大陆的分离造成环绕南极大陆强烈的海洋西风漂流带，它阻挡赤道暖流南移，生成南极冰盖并维持其稳定的存在,为全球构造运动影响气候变化提供了证据。这表明,北太平洋向南太平洋输送热量的波动性是厄尔尼诺事件和拉尼娜事件发生的本质原因,相应的海洋环流在温差积累到一定程度时必然发生。厄尔尼诺发生时，太平洋暖水由东向西，或由西向东，或由中部分别向东向西运动，其实质是北部暖水向南运动。图 1 全球海洋输送的热量估计在整个中生代，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极的巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的。这种下降的原因之一是：德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路，隔断了对南极洲的向极热输送，因而产生了冰架和冷的底水。构造形态的变化是如此的重要，以至于全球的气候完全受控于构造形态的变化。有关地质时期的气候变化历史表明，陆海分布及地震火山运动是厄尔尼诺的构造成因。在过去 7 万年的冰川时期，研究人员们发现了厄尔尼诺现象更常见的证据。这些新的发现与现有的模型有很大的差异，解决这些差异将对研究地球的气候发生突然变化提供线索。过去 3 万年的东热带太平洋的类似的纪录，发现了厄尔尼诺和拉尼娜与冰川期和间冰期交叉发生，在寒冷的时期以厄尔尼诺为主，而在温暖的阶段以拉尼娜为主。古气候资料提供了南极环流与全球气候相关的更可信的证据：在冰期中，德雷克海峡可能完全被海冰封闭。被截断的环南极洋流转而北上，完全涌入秘鲁寒流，与南赤道暖流形成封闭的环流，加强赤道与南极的热交换，使南极大陆变暖；变暖的南极大陆使德雷克海峡海冰融化，打通的德雷克通道形成环南极大陆洋流，割断了向南极的热输送，减弱了秘鲁寒流，形成厄尔尼诺暖事件，减弱了赤道与南极的热交换，使南极大陆变冷。德雷克海峡被海冰完全封闭和被热流完全打通，可形成比现代规模更大的厄尔尼诺暖事件。德雷克通道决定了南半球极地冰川在第四纪不能向中纬度延伸。冰盖的消长和海平面变化导致强烈的地壳均衡运动，海底地震和火山活动为冰期中的厄尔尼诺事件提供充足的热源。这种起源于海底火山和热液喷发而导致的海洋整体热循环是全球变暖的重要过程，它导致海洋增温和大量二氧化碳气体由岩石圈和海洋排向大气，我们称之为“海洋锅炉效应”。全球变暖不仅与温室气体的增加对应，而且与海洋底部温度的增加准确对应。深而冷的海水对调解全球气候起至关重要的作用。在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退控制气候变化的一个可能模式是：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，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水减少；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，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。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，称之为南极环大陆海冰的气候开关效应（图2）。图 2. 全球气候的三个海冰启动开关示意图当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，因而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存在很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向隔离南极洲热输送,因而使南极洲变冷。如图2所示，非洲海冰开关，澳大利亚海冰开关，以及德雷克海峡海冰开关控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应。其中，厄尔尼诺与德雷克海峡海冰减少对应，拉尼娜与德雷克海峡海冰增加对应。近期研究发现，厄尔尼诺现象 10000 年前和现在是一样的强烈和频繁。这为德雷克海峡海冰气候开关作用提供了有力证据。厄尔尼诺的形成不仅涉及到大气和海洋，而且涉及到陆海分布和构造变化。多学科的联合攻关才能取得最后的成功。参考文献 1．杨学祥 . 太平洋环流速度减慢的原因 . 世界地质 , 2003,22(4): 380-384. 2．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 3．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. 4．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. 5．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. 6．杨冬红，杨学祥 . 厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的成因与预测 . 沙漠与绿洲气象 . 2008,2(5): 1-10 7．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 。 8． Frakes, L A. Climates throughoutgeologic time . Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam—Oxford—New York,1979. 182, 192, 200, 223, 315. 9． Michael J. McPhaden and DongxiaoZhang. Slowdown of the meridional overturning circulation in the upper Pacific Ocean . Nature, 2002, 415: 603-608. 10． Lowell Stott, Christopher Poulsen, andSteve Lund, et al. Super ENSO and Global Climate Oscillations at MillennialTime Scales . Science. 2002, 297: 222-226. 11． AthanasiosKoutavas, Jean Lynch-Stieglitz, and Thomas M, et al. El Nino-Like Pattern in Ice Age Tropical Pacific Sea SurfaceTemperature . Science. 2002, 297: 226-230. 12． DavidW. Lea. The Glacial Tropical Pacific--Not Just a West SideStory . Science. 2002, 297: 202-203 相关报道：古贝类是改写了厄尔尼诺现象 10000 年的历史周期 2014-08-11 18:22:23 科技讯我有话说 (0 人参与 ) 【科技讯】 8 月 11 日消息，据国外媒体报道，成堆的古代贝壳为每年气候变化的强大的推动力提供了第一个可靠的长期记录。结果表明 , 厄尔尼诺现象 10000 年前和现在是一样的强烈和频繁。研究结果问题的计算机模型可以重现历史厄尔尼诺周期，或者预测他们如何能在未来的气候变化。古贝类是改写了厄尔尼诺现象 10000 年的历史周期 “我们认为，我们明白了是什么影响了厄尔尼诺气候变化的模式，我们已经能够表明 , 实际上我们对它理解的不够好 , ”朱利安·萨克斯说 , 华盛顿大学的海洋学教授说。古贝类盛宴也颠覆了过去气候的广泛持有的解释。在研究生院 , 文章第一坐着卡雷已经开发出一种技术来分析壳层海洋温度 , 利用碳年代测定法的木炭火年以及氧同位素的比率增长层的水温的壳形成。新的记录显示，一万年前的厄尔尼诺周期表现强劲，违背了目前领先的诠释。大约 7000 年前的贝壳显示其转向了最严重的厄尔尼诺现象影响的太平洋中部，其次是厄尔尼诺约 6000 至 4000 年前的强度和发生暂时的平静。 10000 年前强大的厄尔尼诺现象一个可能的解释是 , 其他一些因素是弥补了在此期间围绕太阳地球轨道的周期性变化预期的减振效果。 “最好的候选者是极冰片，将其熔化在此期间非常快，可能通过改变洋流而增加厄尔尼诺活动”卡雷说。大约 6000 年前的冰河时代的浮冰将完成熔化，所以受到地球轨道的几何形状的影响可能已经接管并导致厄尔尼诺现象变弱。卡雷说 , 新的数据更加可靠 , 原因有三 : 秘鲁海岸强烈受厄尔尼诺现象影响 , 海洋贝壳记录温度 , 它是厄尔尼诺周期最重要的参数；季节性变化和记录 , 这可以在厄尔尼诺现象的时间尺度上可以观察到。 “气候模型和多种数据集得出的结论是厄尔尼诺现象基本上是不存在的，在 6000 至 8000 年前并没有出现，”萨克斯说。 “我们的结果清楚地表明，事实并非如此，并且显示了对于目前的厄尔尼诺系统的理解是不完整的。” http://www.kejixun.com/article/201408/64397.html; 个人分类: 全球变化|1797 次阅读|3 个评论

赤道西风压倒东风的连锁机制：厄尔尼诺成因探讨: 杨学祥 2014-6-21 09:54; 赤道西风压倒东风的连锁机制：厄尔尼诺成因探讨杨冬红 1,2 , 杨学祥 3 1 吉林大学古生物学与地层学研究中心 , 长春 130026 2 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室 , 长春 130026 3 吉林大学地球探测科学与技术学院 , 长春 130026 摘要：中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇最近指出，厄尔尼诺是西风压倒东风的连锁反应。本文计算了潮汐变化引起的大气圈、海洋圈和岩石圈差异旋转。在地球扁率变大时，赤道面的高速气流和洋流产生与地球自转方向相反的由东向西运动，类似赤道东风带；在地球扁率变小时，大气和海洋赤道突起减小并向两极流动，在南北纬35度线以上的中高纬度地区，形成两极突起，南北纬62度线为最高值，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全球风带分布完全符合。综合分析表明，太阳在赤道面，赤道东风加强，海洋南北赤道暖流加强，有利于拉尼娜的形成；太阳在南北回归线（ 22.5 度），赤道东风减弱，赤道和 35 度线以上的西风带加强，纬度 60 o 左右南北两个多风暴带活动强烈，海洋的中纬度西风漂流带加强，有利于厄尔尼诺的形成。月亮潮周期地增强或减弱了这一效应，形成厄尔尼诺和拉尼娜的交替发生。关键词：潮汐，地球自转，厄尔尼诺，潮汐形变，大气环流，海洋环流 0 赤道西风压倒东风导致厄尔尼诺中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇最近指出，厄尔尼诺是西风压倒东风的连锁反应。他说：“严格意义上讲，厄尔尼诺现象实际上是一种海洋现象，并非大气现象。其次，它是一个海洋温度季节性上升到异常程度的现象，即每年秘鲁和中东热带太平洋的海温超出正常年份的程度，这时候就可以定义其为厄尔尼诺。”丁一汇说，可以说厄尔尼诺是“起源于海洋，波及到大气”。从世界海温图可以发现，整个太平洋呈现出“西暖东冷”的局面。为什么呢？丁一汇解释说，太平洋热带地区不断地吹着东风，这个东风是人们发现的古老风带，称为贸易风（即信风，因风向稳定，很少改变而得名）；东风一吹，由于地球自转的影响，北半球的风向右偏，南半球的风向左偏，这样海水就会北流（北半球）或南流（南半球），赤道的海水往两层流动，深层的冷水就会被翻上来，代替表层水。同时在东风的影响下海水西流，这样一来，使得中东太平洋的平均海温是冷的。海水西流到西太平洋之后，我国南海、菲律宾沿海等西太平洋地区水位升高，可达 20 厘米，这样就产生一个西向东的海水梯度压力。丁一汇表示，东风顶着这个梯度力迫使海水西流，但一旦东风减弱海流就会转向，“这就是我们预报的关键，理解厄尔尼诺形成的关键”。 “东风什么时候会减弱呢？这要看西太平洋地区的西风有没有出来，西风一出来东风就减弱了。”丁一汇说，西太平洋海平面本来就比东面高，东风减弱下来后，可想而知，海水就会开始倒流。同时，西风在北半球右偏，在南半球左偏，这样一来，赤道两侧的海水就向赤道地区附近集中，这导致表层的暖水开始下沉，并在海平面一两百米的地方形成暖水层。丁一汇说，暖水层在西风吹动之下，就会向东运动，到达中太平洋的时候，这个暖水层就可能已经非常厚了，一旦它浮出水面，就代替了原来的冷水，“这样我们认为厄尔尼诺就形成了”。 http://sc.china.com.cn/2014/kejiao_renwu_0620/45751.html 赤道西风压倒东风的原因何在？ 1．大气环流和海洋环流的特征及其可能成因天气变化主要与对流层气体运动有关。吸收太阳辐射热量所在空间的温度和高度控制了对流层的气体密度和气压。一般在空气受热强的地区，形成低密度的低压区；而在受热弱的地区，形成高密度的高压区。在近地面水平方向上，赤道地区为低压区，两极地区为高压区；在垂直方向上，靠近地面的热空气为低压区，高空冷空气为高压区。气压的不均匀性导致气体运动，形成大气环流。受这一规律控制，一般空气在地面从两极流向赤道，在高空则从赤道流向两极。实际的气流分布并不这样简单，除赤道和两极外，还出现了 30 o 、 35 o 和 60 o 三个特征纬度，表明太阳在南北回归线（南北纬 22.5 度之间）之间的震荡对大气环流的重要影响。全球性地表风带和气压带由赤道向两极依次为：赤道无风带（低压带）、纬度 0 o ~30 o 的南北两个信风带（贸易风带）、纬度 30 o ~35 o 南北两个亚热带无风带（高压带）、纬度 35 o ~60 o 左右南北两个盛行西风带、纬度 60 o 左右南北两个多风暴带（低压带）、纬度 60 o 以上南北两个寒带东风带与极地高压带（见图 1 ）。特别值得重视的是相邻两个风带之间的过渡带，即纬度 0 o 、±（ 30 o ~35 o ）、± 60 o 的 5 个纬度带，其两侧空气水平运动方向明显不同，故称之为大气临界纬度。全球不同纬度的气压带、风带空气运动速度变化很大，量极达 m/s 。这表明，大气运动与地球自转、地理纬度密切相关。图 1 东风带和西风带以及径向南北运动（网络图片）对海洋而言，水平运动具有明显的规律性。在赤道附近的中低纬度地区，形成明显的全球统一性一级西向流；而在中、高纬度地区形成明显东向流。尤其在南半球纬度 40 o 以南、北半球纬度 45 o 以北地区，洋流以东向为主，形成全球性一级东向流（见图 2 ）。洋流稳态运动速率的量级介于 cm/s~m/s 。大气运动和盛行凤系的存在，是导致海洋水体运动的主要动力。图 2 太平洋和印度洋的海洋环流分布图 M.B. 斯托瓦斯把地球作为体积不随时间变化的不等速的二轴椭球体，计算了它的基本参数随扁率或偏心率变化而发生的变化，得出南北纬 35 o 线不随扁率变化而伸缩，由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反，南北纬 62 o 与赤道纬度，当地球扁率发生变化时，互为消长，称为共轭纬度。 0 o 和 62 o 共轭纬度以及 35 o 临界纬度在大气环流和海洋环流中的特殊作用，表明地球扁率变化在大气环流和海洋环流中可能起到某中特殊作用。 2．潮汐产生的扁率变化和自转变化计算图3 地球变扁南北纬35度线长度不变计算结果表明，一个旋转速度不断增大的气体星球，在扁率不断变大的过程中，不断被削平的两极突起通过35 o 不变圈持续地向赤道流动，形成一个几乎静止的（相对星球自转方向相反的快速旋转）气流环。在星球外部看来，加速旋转的气体星球象一个层层包裹的洋葱，每层的旋转速度不同，中心转速快，外层转速几乎为零（见图3）。这非常符合木星环的旋转特征：美国学院公园市马里兰大学的DouglasHamilton和德国海德尔堡马普学会核物理研究所的Harald Krüger发现，行星环中的微粒缓慢围绕木星运转,其形成机制尚不清楚。本计算提供了一个合理的形成机制：变速旋转的气体星球，赤道有慢速旋转的环，两极有快速旋转的帽。根据这一变化规律，在地球扁率变大时，赤道上空的高速气流，产生与地球自转方向相反的由东向西运动，类似赤道东风带，在外空间看来几乎静止不动；在地球扁率变小时，大气赤道突起减小并向两极流动，在南北纬35度线以上的中高纬度地区，形成两极突起，在南北纬62度线达到最高值，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全国风带分布完全符合。设R为地球平均半径，为6371km，大气的线速度增量为 dV k =Rcoskd ω= Rcosk（ω 2 -ω 1 ）（9）当k = 0, dω= - 0.9516ω 1 , dV 0 = 442m/s，即赤道高空风向西的最大速度为442m/s。当k = 35度,dV 35 = 339m/s，即中纬度高空风向东的最大速度为339m/s。当k = 60度,dV 60 = 221m/s，即纬度60度高空风向东的最大速度为221m/s。实际上，由于流体间的角动量交换和阻力，高空风的实际速度要远远小于这个数值。以上规律也适用于没有大陆阻挡的海洋环流，如南半球的海洋寒流——西风漂流带就在南半球中纬度地区，特别是南极半岛与南美洲之间的德雷克海峡就在南纬60度附近。南极海冰有 120 个月、 60 个月、 48 个月、 26.7 个月的变化周期，与潮汐 10 年、 9.8 年、 5 年、 4 年、 2.2274 年周期一一对应，表明潮汐变化引起的海流变化对南极海冰的影响。尽管有大陆阻断，大西洋，印度洋，特别是覆盖半个地球的太平洋，也受到这一规律的影响，海洋环流方向与计算模式完全相同。因此，潮汐形变对大气环流和海洋环流的影响不可忽视。 3．相关证据地球潮汐形变影响地球自转速度是有据可查的。据罗时芳等（ 1974 ）和任振球等（ 1990 ）的研究，地球自转周期有 11.169 （对应 11.2 年太阳黑子周期）、 12.15 （对应 12.01 年木星相似会合周期）、 18.6 （对应月亮赤纬角变化周期）、 19.855 （对应 19.858 年木星、土星会合周期）、 22.337 （对应 22.2 年太阳磁周）、 29.783 （对应 29.46 年土星公转恒星周期）、 59.555 年周期（对应 59 和 60 年木星、土星、水星相似会合周期），振幅分别为 0.162 、 0.141 、 0.521 、 0.189 、 0.434 、 0.521 、 1.239 毫秒。此种解释的矛盾是，与土星相比，木星质量大，距离地球近，产生的地球自转振幅却仅为土星的四分之一。如果加上潮汐的 11.137 、 18.6 、 19.96 、 22.3 、 29.94 、 59.88 年周期，就有很好的对应性和可比性。地球自转周期 18.6 、 29.783 、 59.555 年的振幅是最大的，月亮赤纬角最大值在 18.6 年内由 18.6 度变为 28.6 度，完成一个周期循环。在月亮赤纬角最大值为 28.6 度时期（ 1986-1988 年和 2005-2007 年），地球的平均扁率变小，地球自转加快；在月亮赤纬角最大值为 18.6 度时期（ 1977-1979 年和 1995-1997 年），地球的平均扁率变大，地球自转变慢（见图 4 ）。比较图 4 和表 1 ，潮汐的 11.137 、 18.6 、 19.96 、 22.3 、 29.94 、 59.88 年周期使潮汐影响地球自转的解释更加合理。图 4 1973 年 1 月 2 日至 2006 年 8 月 23 日的地球日长变化 , 纵轴 ms 是毫秒（据魏鸣等， 2007 ）计算表明，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，此时 db = 0,da = 50px, 带入公式得日长增量 dT =0.00027s, 相当于 1/3704s, 它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。日长的季节性变化，由一个周年项和一个半年项组成，前者变化的幅度约 0.4 ms ，后者约 0.3ms 。两种波动叠加在一起，出现两个波峰，其幅值变化的极小值通常位于 1 和 7 月。计算值与测量值完全相符。图 5 2005 年 1 月 1 日至 2006 年 8 月 23 日的 LOD 变化，纵轴为毫秒（ ms ）（据魏鸣等， 2007 ）图 5 给出太阳引潮力和地球轨道变化对 2005 年至 2006 年日长变化的半年周期影响。 3 月 20~22 日春分和 9 月 22~24 日秋分时太阳在赤道面，最大潮汐使地球扁率变大，自转变慢，日长增加； 6 月 21 或 22 日夏至和 12 月 21~23 日冬至时太阳在南北回归线，使地球扁率变小，自转变快，日长减少。李国庆发现月亮赤纬角变化周期 13.6 天、 27.3 天与地球自转速度变化有明显的对应关系。中国科学院大气物理研究所研究人员李国庆和中国科学院研究生院研究人员宗海锋在《 2007 年天灾预测总结学术会议文集》上发表论文《 27.3 及 13.6d 周期的大气潮》，通过对比分析 1973-1998 年的日长、大气环流及月球相位随时间的变化，发现伴随着月球相位的交替变化，地球大气的纬向风速场、地球位势高度场以及日长作 27.3 及 13.6d （天）的周期震荡。这种周期性的大气震荡，被视为一种大气潮。月球对地球大气引潮力作用的周期变化，是引发 27.3 及 13.6d （天）周期大气潮的主要原因。月球对地球大气的作用是巨大的，它引起大气纬向风速场及地球位势高度场的变化。当月球围绕地球运转之天赤道上空时，月球视赤纬角等于 0 度，这时月亮对大气的引潮力最大，大气的纬向风速增加，地球的自转角速度减小，日长增加；反之，当月球视赤纬角最大（绝对值），月球对大气的引潮力减小，大气纬向风速减小，地球自转角速度增加，日长减小（见图 6 ）。月球对地球大气的引潮力作用，应该在大气环流及中短天气预报模式中予以考虑。除月球的视赤纬角以外，月球至地球的距离，也是影响 LOD （日长）的因子之一。凡包含近地点 P 的波，其波峰的振幅较高，而包含远地点 A 的振幅较低，因为月球离地球越近，月球对大气的引潮力作用越大，反之亦然。太阳潮也有类似的影响。我们从图 4 中可以看到， 1986-1988 年和 2005-2007 年为月亮赤纬角最大值年，所以， 1984-1985 年和 2005-2006 年的日长变化幅度较大； 1977-1979 年和 1995-1997 年为月亮赤纬角最小值年，所以， 1977-1978 年、 1979-1980 年和 1997-1998 年日长变化幅度相对较小，对应关系非常明显。李国庆和宗海锋认为，月球对地球大气的引潮力作用，应该在大气环流及中短天气预报模式中予以考虑。雷鸣和欧阳首承运用地球的章动、地球转速和大气变化的关系，探索重大灾害天气的深层次原因。天文条件与气候变化的相关关系已经逐渐在气象界得到重视和应用。如果把大气圈和海洋圈作为一个整体来计算，而不仅仅是其表层流动，那么，应用三轴椭球体转动惯量计算公式的计算结果表明，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，岩石圈的日长增量dT =0.00027s,相当于1/3704s,它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。当地球由远日点运动到近日点时，太阳引潮力增加10%，得日长增量dT= 0.00007s，相当于1/14286s。这使远日点的地球自转速度大于近日点的自转速度，从而使远日点处的增减速时间变长，近日点处的增减速时间变短。实际上，每年4月9日-7月28日（110天）及11月18日-1月23日（66天）为地球自转加速阶段；1月25日-4月7日（72天）及7月30日-11月6日（109天）为地球自转减速阶段。快慢时段的昼夜时间（日长）长短的差别不超过几千分之一秒，但是这种变化可以影响到气象事件，与计算值量级完全相符。月亮引潮力是太阳引潮力的 2.17 倍，月亮赤纬角（即白赤交角）为 18.6 度（最小值时期）或 28.6 度（最大值时期），黄赤交角为 23.5 o 。所以，月亮赤纬角变化可使日长发生 0.6 ms 的变化，在受到太阳干扰或增强时，日长变化振幅可达 0.3-0.9 ms 。在图 5 中，从月亮赤纬角最大值到最小值引起的地球形变，使地球自转加速，日长产生 2.5ms （毫秒）的变化。计算值与测量值完全相符。应用三轴椭球壳转动惯量计算公式的计算结果表明，地球各圈层潮汐形变的规模不相同，大气圈的起伏约为1163000px，海洋圈的起伏大约为1500px，固体地球的起伏约为500px，比例为2326：3：1，速度增量比也为2326：3：1。可以对比的是，空气、水、地壳的密度比为3：1：0.00129,是2326：3：1的倒数。当太阳的位置由南北回归线移向赤道，岩石圈的日长增量dT =0.00027s,海洋圈的日长增量为0.00081s，大气圈的日长增量为0.628s。赤道处的地表线速度为 v = 465m/s, 日长 T=24 小时 =86400s ，地球的岩石圈、水圈和大气圈的线速度增量 dv 分别为 -0.003625px/s 、 -0.010875px/s 和 -8.425px/s ，即地球各圈层自转减慢。以岩石圈为参照，水圈相对减慢最少，气圈相对减慢最多。这导致赤道东风增强，赤道太平洋热水集中在西太平洋，有利于拉尼娜事件的形成，对应时间为 3 月末或 9 月末（春分 3 月 20-22 日，秋分 9 月 22-24 日，太阳在赤道面上）。而在 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。引起的地球扁率变化也最显著。季节性厄尔尼诺现象发生在每年的 12 月 25 日圣诞节附近，就是潮汐改变地球扁率，影响地球自转、大气环流和海洋环流的最好证明。 4．结论潮汐变化引起的地球各圈层扁率变化是地球各圈层差异旋转的原因，对大气环流和海洋环流的分布和变化有明显的影响。大气环流和海洋环流分布的纬度特征与地球扁率变化的纬度特征完全一致。南北纬 35 o 线不随扁率变化而伸缩，由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反，南北纬 62 o 与赤道纬度，当地球扁率发生变化时，互为消长，称为共轭纬度。这也是大气环流和海洋环流最基本的纬度特征。根据这一规律，太阳的纬度位置对大气环流和海洋环流变化至关重要，春分、秋分、夏至、冬至是太阳潮引起地球扁率变化的极值点，因而也是大气环流和海洋环流的异常变化时期，月亮潮增强或减弱这一过程。这是强潮汐组合激发异常气候的理论根据。由于流体的流动性，如果把大气圈和海洋圈的扁率变化看作是表层的部分流体流动过程，那么，在地球扁率变大时，赤道上空的高速气流，应该与地球自转方向相反的由东向西运动，类似赤道东风带，在外空间看来几乎静止不动；在地球扁率变小时，大气赤道突起减小并向两极流动，在南北纬35度不变线以外的中高纬度地区，形成两极突起，在南北纬62度线达到最高值，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。赤道高空风相对固体地球向西的最大速度为442m/s，中纬度高空风向东的最大速度为339m/s。实际上，由于流体间的角动量交换和阻力，高空风的实际速度要远远小于这个数值，但方向与实际状况有很好的对应性。如果把大气圈和海洋圈作为一个整体来计算，而不仅仅是其表层流动，那么，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，岩石圈的日长增量dT =0.00027s,海洋圈的日长增量为0.00081s，大气圈的日长增量为0.628s。地球的岩石圈、水圈和大气圈的线速度增量 dv 分别为 -0.003625px/s 、 -0.010875px/s 和 -8.425px/s ，即地球各圈层自转减慢。以岩石圈为参照，水圈相对减慢最少，气圈相对减慢最多。实际状况可能是以上两种情况的一个加权平均，季节性厄尔尼诺现象发生在每年的 12 月 25 日圣诞节附近，就是潮汐改变地球扁率，影响地球自转、大气环流和海洋环流的最好证明。综合分析表明，太阳在赤道面，赤道东风加强，海洋赤道暖流加强；太阳在南北回归线， 35 度线以上的西风带加强，海洋的中纬度西风漂流带加强，在南北纬 62 度线达到最高值。月亮潮增强或减弱了这一效应。如德雷克海峡就在南纬60度线，南极海冰有 120 个月、 60 个月、 48 个月、 26.7 个月的变化周期，与潮汐 10 年、 9.8 年、 5 年、 4 年、 2.2274 年周期一一对应，表明潮汐变化引起的海流变化对南极海冰的影响。综合分析表明，太阳在赤道面，赤道东风加强，海洋南北赤道暖流加强，有利于拉尼娜的形成；太阳在南北回归线（ 22.5 度），赤道东风减弱，赤道和 35 度线以上的西风带加强，纬度 60 o 左右南北两个多风暴带活动强烈，海洋的中纬度西风漂流带加强，有利于厄尔尼诺的形成。月亮潮周期地增强或减弱了这一效应，形成厄尔尼诺和拉尼娜的交替发生。参考文献 1．吴珍汉。旋转地球动力学。北京：地质出版社，1997。 2． M.B. 斯托瓦斯。地球自转的不均衡性——地球形状及大地构造因素。地质力学论丛（ 1 ），北京：科学出版社， 1959 。 3．杨冬红 , 杨学祥 . 潮汐和地震对全球气候变化的影响 . 沙漠与绿洲气象， 2007 ， 1 （ 4 ）： 5-12 。 4．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 5．杨冬红，杨学祥 . 厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的成因与预测 . 沙漠与绿洲气象 . 2008,2(5): 1-10 6． Douglas P.Hamilton1 Harald Krüger.The sculpting of Jupiter's gossamer rings by itsshadow. 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太平洋热能的内循环和外循环：海冰开关控制气候: 热度 3 杨学祥 2011-12-16 14:09; 太平洋热能的内循环和外循环：海冰开关控制气候杨学祥，杨冬红（吉林大学 , 长春 130026 ）摘要：北太平洋对北极的半封闭状态和南太平洋对南极的开放状态是厄尔尼诺事件发生的构造基础，它导致北太平洋海表热能的积累和周期性向南太平洋输送。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。 2005 年 2 月德雷克海峡的最低温度记录，将使海冰面积增加，减弱南极环流，增强秘鲁寒流，使赤道东太平洋海温降低。关键词：厄尔尼诺，拉尼娜，海洋热能交换，陆海分布，德雷克海峡，海冰开关效应 1 南太平洋的内部环流和三大洋外部环流在北半球，由于大陆的阻隔，北太平洋与北极处于半封闭状态，海洋寒流由北极进入太平洋要通过狭窄的白令海峡，流入量受到限制。印度洋北部是欧亚大陆。因此，太平洋和印度洋的北部完全在海洋暖流的控制之下。与此相反，大西洋、太平洋和印度洋对南极而言是完全开放的，特别是南半球环南极大陆强烈的海洋西风漂流，在经过南美洲的德雷克海峡时严重受阻，部分寒流沿南美洲西海岸北上，加强了秘鲁寒流，其规模远大于非洲西海岸的本格拉寒流，形成太平洋北暖南冷、西暖东冷的格局。南半球西风飘流是海洋寒流，北半球西风飘流是北太平洋暖流和北大西洋暖流，这个重大差别是由陆海分布差异造成的。西澳大利亚寒流是南半球最弱的海洋寒流，因为太平洋南赤道暖流能够通过阿拉弗拉海进入印度洋，加强印度洋南赤道暖流，减弱西澳大利亚寒流，形成印度洋和西太平洋的高温低压区，与东南太平洋由秘鲁寒流形成的低温高压区组成一个沃克环流。赤道附近太平洋上，东部海域海水较冷（寒流影响），使海水上空的气温偏低，气流下沉（近海面形成高压），而东部海域的海水的温度较高（暖流影响），空气受其影响气温偏高，气流上升，近海面形成低压，所以在近海面就形成从高压向低压的风，上空气流方向相反，就形成了环流，这就是沃克环流，它是纬向环流。纬向的沃克环流和径向的哈得来环流组合，构成南太平洋的内部循环，其路径是：太平洋的南赤道暖流 ---- 东澳大利亚暖流 ---- 南中纬度的西风漂流 ---- 秘鲁寒流。事实上，印度洋和大西洋都有类似的环流和现象，由于热能相对较少，厄尔尼诺和拉尼娜现象也就不明显。太平洋、印度洋和大西洋在北半球是相互封闭的；在南半球是相互连通的，南半球西风漂流带和环南极大陆海流是三大洋热能交换的渠道，构成太平洋的外循环。太平洋有广阔的赤道海域，由此获得的热能通过外循环向外传输。 2 全球海洋环流的热能输送数量估计北太平洋通过白令海峡向北极输出的热量为 10TW(1TW = 10 12 W), 南太平洋向南极输出的热量为 1190TW ，是前者的 119 倍。印度洋向南极输出的热量为 490 TW ，而北大西洋输出的热量起源于太平洋，数量超过 1000TW ，其中向北极输出的热量为 260TW 。海洋输送的热量数量为北太平洋向南太平洋的热输出提供了证据。地质资料表明 , 对第三纪早期的普遍变冷起作用的明显构造事件是巴拿马地峡的封闭，迅速变暖和较长的变冷由轨道参数的周期性所决定。阻挡大西洋赤道暖流进入东太平洋，加强秘鲁寒流，是气候变化的原因。南美洲与南极大陆的分离造成环绕南极大陆强烈的海洋西风漂流带，它阻挡赤道暖流南移，生成南极冰盖并维持其稳定的存在 , 为全球构造运动影响气候变化提供了证据。这表明 , 北太平洋向南太平洋输送热量的波动性是厄尔尼诺事件和拉尼娜事件发生的本质原因 , 相应的海洋环流在温差积累到一定程度时必然发生。厄尔尼诺发生时，太平洋暖水由东向西，或由西向东，或由中部分别向东向西运动，其实质是北部暖水向南运动。海洋热输送的数量估计图 1 海洋热输送的数量估计如果有某种原因使南半球的西风漂流减弱，或使东南太平洋表面海水增温，就会减弱这一地区的沃克环流，出现南太平洋高压和印度尼西亚 —— 澳大利亚低压同时减弱，甚至相反的情况。这是南方涛动和厄尔尼诺同时出现的原因。 3 潮汐振荡产生的季节性增暖在南美厄瓜多尔和秘鲁沿岸，由于暖水从北边涌入，每年圣诞节前后海水都会出现季节性的增暖现象。海水增暖期间，渔民捕不到鱼，常利用这段时间在家休息。因为这种现象发生在圣诞节 ( 每年 12 月 25 日 ) 前后，渔民就把它称为 El Nino ，音译为 “ 厄尔尼诺 ” ，是西班牙语 “ 圣婴 ( 上帝之子 )” 的意思。后来科学家发现有些年份海水增暖异常激烈，暖水区一直发展到赤道中太平洋，持续时间也很长，引起当地气候反常，给全球气候带来重大影响。现在，厄尔尼诺一词被气象和海洋学家用来专门指赤道太平洋东部和中部的海表温度大范围持续异常增暖现象。要解释厄尔尼诺事件发生的原因，首先必须说明为什么在南美厄瓜多尔和秘鲁沿岸每年圣诞节前后海水都会出现季节性增暖现象。太阳光在冬至点 ( 每年 12 月 21~23 日 ) 直射南纬 23.5 度，即南回归线。南回归线上的海面在白天正午处于潮汐高潮位，北回归线上的海面此时处于低潮位，地球自转半周后 , 南回归线上的海面在半夜子时处于潮汐低潮位，北回归线上的海面此时处于高潮位，即高潮位与低潮位在南、北回归线之间往复振荡。这种现象也发生在夏至点（每年 6 月 21 或 22 日）。但是，太阳辐射、太阳风和太阳引潮力在近日点（ 1 月 3~4 日）达到最大值，分别比在远日点 ( 每年 7 月 2 日或 3 日 ) 增大 6% 和 9% 。这使近日点时南北回归线之间的南北潮汐振荡达到最大值，南回归线附近太阳辐射量也达到最大值，变暖趋势明显。特别是从秋分到冬至，日地距离变为最小，太阳引潮力变为最大，半日潮产生的强烈振荡高值区由赤道向南北回归线偏移，形成低纬大洋南升西移北降东移的顺时针昼环流和南降东移北升西移的逆时针夜环流，昼夜反向环流和最大幅度南北振荡加强了冷暖水的混合。南北回归线之间的东太平洋海面，有北半球的温暖的赤道逆流和南半球的秘鲁寒流。南北回归线之间的最大幅度的南北潮汐振荡使太平洋东部低纬度北半球暖流南移，南半球秘鲁寒流北移，振荡混合后使厄瓜多尔和秘鲁沿岸海水变暖，加强了北太平洋向南太平洋的热输送。这不仅说明了在南美厄瓜多尔和秘鲁沿岸每年圣诞节前后海水都会出现季节性增暖现象的原因，而且给出了暖水从北边涌入的原因。以往许多关于厄尔尼诺事件发生机制的假说不能解释这种季节性增温现象。 4 德雷克海峡海冰气候开关作用中生代时期，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极其巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的。这种下降被认为由如下原因引起： ① 德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路； ② 由于澳大利亚—新几内亚向北移动，吸热的赤道水面积缩小； ③ 特提斯海关闭，不能使赤道环流通过。德雷克海峡海冰的气候开关图 1. 全球气候的三个海冰启动开关示意图 Fig.1 Sketch map of three sea-ices switches for global climate 在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退控制气候变化的一个可能模式是：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，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水减少；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，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。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，称之为南极环大陆海冰的气候开关效应（图 1 ）。当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆的海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，从而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向隔离南极洲热输送，因而使南极洲变冷。如图 1 所示，非洲海冰开关 I ，澳大利亚海冰开关 II 和德雷克海峡开关 III 控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应。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 × 10 6 km 2 ，在 9 月最大，为 15.4 × 10 6 km 2 ，最大值约是最小值的 6.5 倍。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。日长在 1 月份比在 7 月份要长，即 1 月的地球自转速度比 7 月减慢。在南、北半球± 10 o 的低纬度地区，自东而西的太平洋赤道洋流在 2 月最大流速为 51 cm /s ， 8 月最大流速大于 77 cm /s 。即 8 月赤道洋流流速要明显地大于 2 月。南半球冬季冰冻线使非洲、澳大利亚和南美洲与南极洲的表面水流宽度分别缩小到原来的 1/3 、 1/2 和 1/8 。这种情况在平面地图上是难以觉察到的。南极半岛的海冰面积在 2 月最小，扩大了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度加快，使太平洋外循环加快，内循环减慢，减弱秘鲁寒流，有利于厄尔尼诺事件的形成，对应赤道太平洋 3 月海水最暖，流速降低；南极半岛的海冰面积在 9 月最大，缩小了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度减慢，增强秘鲁寒流，有利于拉尼娜事件的形成，对应赤道太平洋 9 月最冷，流速增大，使太平洋外循环减慢，内循环加快。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 ) ，是海冰由偏少缓慢转向偏多。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。 5 结论德雷克海峡的海冰大小控制了太平洋的内循环和外循环，控制了太平洋热能的热输出。检测德雷克海峡海冰变化可发现厄尔尼诺现象发生的前兆：南太平洋外循环加快内循环减慢有利于厄尔尼诺事件的形成；外循环减慢内循环加快有利于拉尼娜事件的形成。厄尔尼诺事件的发生是北太平洋积累的热能向南太平洋输送的结果，潮汐南北震荡加快了南北太平洋的热能输送。参考文献 1．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 2． J. 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水循环力学: purplelab 2010-4-3 20:35; 水循环力学干旱、洪水的本质，是水循环的极端反应。水循环的力量从何而来？宏观水循环四大力源 1 ：太阳辐射能太阳是地球能量的源泉，太阳辐射的能量提供给海水蒸发、海洋环流、大气环流输送水汽、冷暖气流交会导致降水。太阳能源受太阳黑子影响。太阳能是导致全球尺度的水循环，重点偏重气态水。 2 ：月球引力（潮汐力）月球引力是地球海洋潮汐运动，河口感潮的主要力量。对潮汐的周期研究，海洋水循环的主要力。 3 ：地核能源地核能源，表达的方式有暴力的地震、火山，温和的地热，地气，地核能源是地下水循环和海水循环（海啸）。 4 ：溶质导致的密度差异主要对海洋的异重流。作用较小，温度差异导致的密度流不属于此类。参考文献: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=308526; 个人分类: 水圈水文学|2757 次阅读|1 个评论

中央电视新闻台对GOCE卫星的介绍(视频链接): jlpemail 2009-9-24 13:58; http://www.tudou.com/programs/view/GsUPjH1d3kA/ 相关消息 1 简讯：欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星发射升空新华网莫斯科３月１７日电（记者聂云鹏）俄罗斯航天兵新闻局局长佐洛图欣１７日宣布，俄罗斯当日用轰鸣运载火箭将欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星（Ｇｏｃｅ）发射升空。据俄媒体报道，莫斯科时间１７日１７时２１分（北京时间１７日２２时２１分），一枚轰鸣运载火箭携带欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星从俄罗斯普列谢茨克发射场发射升空。预计经过９１分钟后，火箭将把卫星送入预定轨道。欧洲地球重力场和海洋环流探测卫星是欧洲航天局研制的最先进的探测卫星之一，它重约１吨，使用寿命为１０年。该卫星装备了多套灵敏度极高的探测设备，获得的数据将有助于科学家更深入地了解地球的内部结构，对人类研究海洋和气候变化也将有所帮助。这颗卫星最初定于２００８年９月１０日发射，但由于运载火箭故障等种种原因，发射日期被多次推后。 http://news.xinhuanet.com/world/2009-03/17/content_11028106.htm 2 地球重力场和海洋环流探测卫星顺利升空 http://news.xinhuanet.com/video/2009-03/18/content_11031443.htm; 个人分类: 资料库|3781 次阅读|0 个评论

为什么说2008年和2009年都是灾害年？: 杨学祥 2009-2-13 07:58; 为什么说 2008 年和 2009 年都是灾害年？杨学祥，杨冬红 2008 年中国在 1 月遭遇罕见冰雪冻灾，在 5 月遭遇四川汶川 8 级地震； 2008 年末 2009 年初中国北方又遭遇 50 年一遇的严重旱灾。严重自然灾害年年发生，这是为什么？ 1940-2010 年的轨道计算表明，由月亮赤纬角变化周期和日月大潮变化周期合成一个近似为一年的周期，潮汐南北震荡在一年中有两次高潮和两次低潮： 1 月末至 5 月中下旬和 8 月初至 11 月初为低潮期， 5 月末 6 月初至 7 月末和 11 月末至 1 月中旬为高潮期。具体日期并不固定，大约有 1-2 周的前后波动，形成气候的突变（见表 1 ）。由于春季的潮汐南北震荡处于低潮期，冷暖空气交汇动力不足；夏季的潮汐南北震荡处于高潮期，冷暖空气交汇动力强大。所以，春雨贵似油，夏雨遍地流。由于秋季的潮汐南北震荡处于低潮期，冷暖空气交汇温和轻柔；冬季的潮汐南北震荡处于高潮期，冷空气活动强烈。所以，秋高气爽，冬寒雪大。这是大气环流在冬夏以径向为主，在春秋以纬向为主的原因。表 1 月亮赤纬角变化周期与日月大潮周期叠加的强南北震荡周期有近似 1 年周期（杨冬红，杨学祥， 2007 ）季节弱潮汐南北震荡时期冷空气活动季节强潮汐南北震荡时期冷空气活动年月日年月日年月日年月日冬春夏秋冬春夏秋 1940 01 22 ~ 1940 05 10 1940 07 31 ~ 1940 11 18 1951 02 03 ~ 1951 05 09 1951 07 30 ~ 1951 11 16 弱弱弱弱夏冬夏冬 1940 05 23 ~ 1940 07 17 1940 12 01 ~ 1941 01 11 1951 05 23 ~ 1951 07 17 1951 11 30 ~ 1952 01 10 强强强强注：日月大潮与月亮赤纬角极大值的时差不超过 3 天时，定义当月为强潮汐南北震荡时期。由于日月大潮强度大于月亮近地潮，潮汐南北震荡以此周期的强度为最大，并由此确定一年四季的冷空气活动强度。表 2 流感世界大流行年日月大潮与月亮赤纬角叠加形成冬夏强潮汐南北震荡持续天数异常（杨冬红，杨学祥， 2007 ）冬季强潮汐南北震荡夏季强潮汐南北震荡白赤交角旱涝灾害厄尔尼诺年月日 - 年月日天数年月日 - 年月日天数 1955 11 30~1956 01 13 1956 11 03~1957 01 16 1957 11 22~1958 01 06 1958 11 26~1959 01 09 1967 12 02~1968 01 16 1968 11 20~1969 01 18 1969 11 24~1970 01 08 1975 11 19~1976 01 01 1976 11 21~1977 01 19 1977 11 26~1978 01 09 45 74 45 44 45 59 45 43 59 44 1955 05 22~1955 07 19 1956 05 10~1956 07 08 1957 05 14~1957 06 28 1958 05 19~1958 07 01 1967 05 24~1967 07 21 1968 05 27~1968 07 25 1969 05 31~1969 07 29 1975 05 11~1975 07 09 1976 05 14~1976 07 11 1977 05 18~1977 07 16 58 59 45 43 58 59 59 59 58 59 24.5 22.8 21.1 19.7 28.2 28.6 28.6 28.5 22.2 20.5 19.3 18.5 拉尼娜拉尼娜厄尔尼诺厄尔尼诺拉尼娜拉尼娜厄尔尼诺厄尔尼诺拉尼娜厄尔尼诺厄尔尼诺冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数一般为 59 天。关于冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常，我们只举出一个的事例： 19 56 年 11 月 3 日 ~ 1957 年 1 月 16 日冬季强潮汐南北震荡时期持续时间超长的 74 天，紧接着又发生 45 、 45 、 43 、 44 天的冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常，与之对应的是， 1957 年 4 月 ~1958 年 8 月的强厄尔尼诺事件， 1957-1958 年全球流感大流行， 1957 年中国东北发生严重低温冷害。在流感世界爆发年的 1957-1958 、 1968-1969 、 1977 年都发生了冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常（见表 2 ），其中以 1957-1958 年前后最为严重，流感爆发也有相同趋势。过去我们仅仅知道太阳黑子活动有 11 年和 22 年周期，事实上，强潮汐也有 11 年和 22 年周期。交点月周期 27.21 天，朔望周期 29.53 天，合成周期 803.5113 天，合 2.2014 年。整数年约为 22 年。与太阳黑子 22 年磁周期一致。月亮近点月周期 27.55 天，与朔望周期合成 813.5515 天周期，合 2.2274 年周期。 2.2014 年和 2.2273 年合成 4.906 年周期。交点月周期 27.21 天和月亮近点月周期 27.55 天合成 750.0855 天，合 2.0533 年。月亮赤纬角变化周期为 13.6 天、 27.3 天和 18.6 年。与朔望周期合成 403.3798 天和 806.7596 天周期，合 1.1044 年和 2.208787 年周期。月亮赤纬角变化周期 27.3 天与月亮近点月周期 27.55 天合成 752.115 天，合 2.059 年。 2.0533 、 2.2014 、 2.2087 年合成 9.98 年。月亮近点周期 27.55 天，朔望周期 29.53 天，月亮赤纬角变化周期为 27.3 天，三者合成 22209.95595 天周期，合 60.8 年。因此，潮汐有 1.1004 、 2.0533 、 2.2014 、 2.2087 、 2.2274 、 4.9 、 9.98 、 18.6 、 60.8 年的基本周期。由此衍生的周期有 4.9 、 5.5 、 9.8 、 10.3 、 11 、 11.137 、 19.96 、 22 、 22.3 、 29.94 、 31 、 33 、 44 、 55 、 55.58 、 59.88 、 77 、 110 、 179.6 、 182.4 、 186 、 200 、 205 、 220 年周期，与气候现象循环的记录（见表 3 ）有很好的对应性。表 3 有关气候现象循环的记录（据 E. 布赖恩特， 2004 ）现象周期 / 年现象周期 / 年欧洲南风 2.1- 2.2 热带对流风 2.2 北半球上层西风的强度 2.2 厄尔尼诺事件 2.2 北大西洋压力场（ 1871-1974 年） 2.2 欧洲温度（ 1760~ ） 2.2 北美东部温度（ 1900~ ） 2.2~2.5 北太平洋亚力场（ 1871-1974 ） 5 英国降水量（ 1896-1975 ） 5 太阳黑子数量 5.5 厄尔尼诺事件 5.5 南非排水量 10 北大西洋压力场（ 1871-1974 年） 11 全球暴雨 11 中国干旱（ 1440~ ） 11 新西兰地区的气压 11 印度干旱 11 戴维斯海峡浮冰群 11 厄尔尼诺事件 11 太阳黑子 11.2 北极对流层臭氧 11.2 北极对流层温度 11.12 北半球气压 11~12 更新世冰纹层 11~12 波罗的海海冰（ 1900-1995 ） 11~14 加拿大平原干旱（ 1583~ ） 18.6 美国大平原干旱（ 1805~ ） 18.6 中国北部干旱（ 1582~ ） 18.6 巴塔哥尼亚安第斯山干旱（ 1606~ ） 18.6 尼罗河河谷干旱（ 622~ ） 18.6 副热带高压的维度范围 19 太阳黑子（黑尔循环） 22 中国干旱（ 1440~ ） 22 印度洪水 22 厄尔尼诺事件 22 尼罗河河谷干旱 77 放射性碳 200 年英格兰西南风（ 1340-1965 ） 200 年统计结果显示出 22 年的潮汐南北震荡强弱的近似周期。如， 1949 ， 1971 ， 1993 年； 1945 ， 1967 ， 1989 ， 2011 年。全年为弱潮汐南北震荡的年份有近似 4 或 5 年和 9 年重复周期，如， 1940 ， 1945 ， 1949 ， 1953 ， 1957 年； 2002 ， 2006 ， 2010 年； 1975 ， 1984 ， 1993 ， 2002 。因为是近似周期，多数数据有 1-2 个月的误差变化。近似全年为弱潮汐南北震荡和近似全年为强潮汐南北震荡成强弱相间的 22 年周期分布。如， 1940 ， 1951* ， 1962 ， 1973* ， 1984 ， 1995* ， 2006 年； 1949 ， 1960 ， 1971 ， 1982 ， 1993 ， 2004 年。厄尔尼诺年也有近似的 11 和 22 年周期。如， 1951 ， 1973 ， 1995 年； 1965 ， 1976 ， 1987 ， 1998 年。 2009 年可能是下一个厄尔尼诺年。拉尼娜也有 11 年周期，如， 1974# ， 1985# ， 1996# 。 2007 可能是下一个拉尼娜年。与表 3 有很好的对应关系。潮汐、厄尔尼诺、拉尼娜的 11 年和 22 年周期，表明它们可能有相同的激发机制。统计发现，气温、海温和强震都存在 11 年周期和 22 年周期的规律性变化。由于强潮汐可激发冷空气活动和地震火山活动，也可以混合海水，均衡不同深度海水温差，所以，用潮汐和太阳活动的 11 年和 22 年共振周期来解释气温、海温和地震的相应变化周期，比单独用太阳活动周期更有说服力。表 4 2007-2018 年日月大潮与月亮赤纬角叠加形成季节性强潮汐南北震荡周期规律（杨冬红，杨学祥， 2009 ）冬春弱潮汐南北震荡夏季强潮汐南北震荡夏秋弱潮汐南北震荡冬季强潮汐南北震荡白赤交角年月日 - 月日月日 - 月日持续天数月日 - 月日年月日 - 年月日持续天数 2008 02 03~05 08 2009 01 22~04 28 2010 01 12~05 01 2011 01 17~05 06 2012 01 20~04 25 2013 01 09~04 29 2014 01 13~05 03 2015 01 31~05 07 2016 02 05~05 10 2017 01 25~05 15 2018 02 12~06 01 2019 02 02~05 22 2020 02 19~05 26 05 20~07 03 44 05 24~07 07 44 05 14~07 12 59 05 17~07 15 59 05 06~07 04 59 05 10~07 08 59 05 15~07 12 58 05 18~07 31 74 05 22~07 20 59 05 26~07 23 58 06 14~08 11 58 06 03~08 01 59 06 06~08 03 58 07 15~11 02 07 19~10 22 07 22~11 09 08 09~10 30 07 16~11 02 07 20~11 20 07 23~11 10 08 10~11 15 07 31~12 02 08 05~11 22 08 22~11 26 08 12~11 29 08 16~12 03 2008 11 13~2009 01 11 59 2009 11 03~2010 01 01 59 2010 11 22~2011 01 04 43 2011 11 11~2012 01 09 59 2012 11 14~2012 12 28 44 2013 12 03~2014 01 01 29 2014 11 22~2015 01 20 59 2015 11 26~2016 01 24 59 2016 12 14~2017 01 12 29 2017 12 03~2018 01 31 59 2018 12 07~2019 01 21 44 2019 12 12~2020 02 09 58 2020 12 15~2021 28 27.1 25.8 24.2 22.5 20.9 19.5 18.6 19 20.1 21.6 23.2 24.9 注：日月大潮与月亮赤纬角极大值的时差不超过 3 天时，定义当月为季节性强潮汐南北震荡时期。由于日月大潮强度大于月亮近地潮，潮汐南北震荡以此周期的强度为最大，并由此确定一年四季的冷空气活动强度。黑体字表示异常。统计发现，气温、海温和强震都存在 11 年周期和 22 年周期的规律性变化。由于强潮汐可激发冷空气活动和地震火山活动，也可以混合海水均衡不同深度海水温差，所以，用潮汐和太阳活动的 11 年和 22 年周期来解释气温、海温和地震的相应变化周期，比单独用太阳活动周期更有说服力。由表 4 可知， 2008 年、 2009 年、 2010 年、 2012 年、 2013-2014 年、 2016-2017 年和 2018-2019 年都是季节性强潮汐南北震荡异常年，特别是 2013-2014 年、 2015 年和 2016-2017 年异常最大，应注意灾害的防范。同样的情况也出现在 1960 年（三年自然灾害）、 1982-1983 年（强厄尔尼诺年）、 1985 年（强拉尼娜年）、 1987 年（强厄尔尼诺年）和 1999 年（强拉尼娜年）。最近的计算结果表明，潮汐变化引起大气圈、海洋圈和岩石圈的扁率变化和差异旋转。在地球扁率变大时，赤道面的高速气流和洋流产生与地球自转方向相反的由东向西运动，类似赤道东风带；在地球扁率变小时，大气和海洋赤道突起减小并向两极流动，在南北纬 35 度线以上的中高纬度地区，形成两极突起，南北纬 62 度线为最高值，旋转方向与地球自转方向相同，速度加快，类似中纬度地区的西风带。这一变化规律与星体大小以及形变规模无关。计算结果与全球风带分布完全符合。综合分析表明，太阳在赤道面，赤道东风加强，海洋南北赤道暖流加强；太阳在南北回归线， 35 度线以上的西风带加强，纬度 60 o 左右南北两个多风暴带活动强烈，海洋的中纬度西风漂流带加强。月亮潮增强或减弱了这一效应。赤道高空风向西的最大理论速度为 442m /s ，中纬度高空风向东的最大理论速度为 339m /s ，纬度 60 度高空风向东的最大理论速度为 221m /s 。实际上，由于流体间的角动量交换和阻力，高空风的实际速度要远远小于这个数值。以上规律也适用于没有大陆阻挡的海洋环流，如南半球的海洋寒流西风漂流带就在南半球中纬度地区，特别是南极半岛与南美洲之间的德雷克海峡就在南纬 60 度附近。南极海冰有 120 个月、 60 个月、 48 个月、 26.7 个月的变化周期，与潮汐 10 年、 9.8 年、 5 年、 4 年、 2.2274 年周期一一对应，表明潮汐变化引起的海流变化对南极海冰的影响。尽管有大陆阻断，大西洋，印度洋，特别是覆盖半个地球的太平洋，也受到这一规律的影响，海洋环流方向与计算模式完全相同。因此，潮汐形变对大气环流和海洋环流的影响不可忽视。 2008 年、 2009 年、 2010 年、 2012 年、 2013-2014 年、 2016-2017 年和 2018-2019 年都是季节性强潮汐南北震荡异常年，因而也是灾害频发年。这就是拉马德雷冷位相时期的灾害链， 20 世纪 50-70 年代曾有过表现： 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；中国 60-70 年代强震频发； 50 年代末 60 年代初中国三年自然灾害时期； 1957-1958 年、 1968-1969 年、 1977 年全球流感三次大流行。我们必须严阵以待，任何侥幸心理都会造成巨大的灾难。参考文献 1． E. 布赖恩特。气候过程和气候变化。刘东生等译。科学出版社， 2004 。 11 。 2．周秀骥 , 陆龙骅主编 . 南极与全球气候环境相互作用和影响的研究 . 北京 : 气象出版社 , 1996. 2, 12, 44, 133, 380, 381~392. 3．王在文 , 李晓东 . 2002, 太平洋海温演变的时空结构 . 北京大学学报 ( 自然科学版 ), 38(2): 350~357. 4．郭增建，郭安宁，周可兴。地球物理灾害链。西安地图出版社， 2007 ： 111-114,146-158 。 5．曲维政 . 邓声贵 . 黄菲 . 张鑫 . 张微 . 深海温度变化对太阳活动的响应。第四纪研究 2004 ， 24 （ 3 ）： 285-292 。 6．杨冬红 , 杨学祥 . 潮汐和地震对全球气候变化的影响 . 沙漠与绿洲气象， 2007 ， 1 （ 4 ）： 5-12 。 7．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 8．杨冬红，杨学祥 . 厄尔尼诺事件和拉尼娜事件的成因与预测 . 沙漠与绿洲气象 . 2008,2(5): 1-10 9．杨冬红，杨学祥。流感世界大流行的气候特征。沙漠与绿洲气象。 2007 ， 1 （ 3 ）： 1-8 。 10．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 。; 个人分类: 全球变化|3977 次阅读|1 个评论

强潮汐预测得到证实：拉尼娜事件于2008年4月结束: 杨学祥 2008-7-3 11:03; 早报讯在今天举行的市政府例行新闻发布会上，市气象局局长汤绪介绍了今夏上海气候趋势、奥运会气象服务准备情况以及开展民生气象的工作情况。 2007 年 8 月发展的拉尼娜（ La Nina ）事件，于 2008 年 4 月结束，持续 9 个月， 2007 年 11 月为拉尼娜（ La Nina ）最盛期。本次拉尼娜（ La Nina ）事件降温过程幅度大、速度快，是一次明显的拉尼娜（ La Nina ）事件，对大气系统的影响也是相当显著的。现阶段，虽然中东太平洋海温的变化显示拉尼娜（ La Nina ）事件已经结束，关键区海温距平上升至 -0.5 以上。中部海温虽然有所上升，仍维持负距平，而且大气环流对海温变化的响应还存在 3 － 6 个月的滞后期，因此，对大气环流的影响仍将持续一段时间。受前期海温异常偏低拉尼娜（ La Nina ）的影响，西太平洋副热带高压从 2008 年 1 月以来，维持偏弱的态势，同时近期海温仍旧维持负距平，热带太平洋地区的对流活动偏弱，导致副热带高压偏弱、偏东，异常不稳定。我们在 2007 年 10 月 26 日指出， 2008 年 1-3 月为弱潮汐时期， 4-7 月为强潮汐时期， 8-9 月为弱潮汐时期， 2008 年 10 月 -2009 年 2 月为强潮汐时期。拉尼娜可能在 2008 年 4 月前结束， 2008 年的厄尔尼诺可能在 4 月以后出现早期症状，在 10 月形成。我们在 2008 年 1 月 27 日指出，德雷克海峡和南美沿海有明显的增温迹象，需要严密监测。 2008 年 4 月赤道东太平洋海温迅速增加，为拉尼娜结束提供了条件。 2007 年 8 月发展的拉尼娜（ La Nina ）事件，于 2008 年 4 月结束。 2008 年 1-3 月为弱潮汐时期， 4-7 月为强潮汐时期。强潮汐时期与拉尼娜事件的结束有很好的对应关系。参考文献 1．编辑：陈伊萌。 7 月 4 日上海正式出梅预计今夏有 3 个台风影响申城。 2008-7-2 15:51:25 东方早报。 http://www.dfdaily.com/node2/node135/userobject1ai98317.shtml 2．杨学祥 . 澳大利亚气象局：不排除出现厄尔尼诺天气 . 发表于 2008-5-23 16:12:47 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=26436 3．杨学祥 . 厄尔尼诺事件发生的前兆：德雷克海峡海水明显变暖 . 2008-4-3 科学网。 http://159.226.26.14/blog/user_content.aspx?id=20359 4．杨学祥 . 　关注禽流感、地震和拉尼娜的最新发展 . 刊发时间： 2007-10-26 11:21:33 　光明观察 . 学术新知。 http://guancha.gmw.cn/content/2007-10/26/content_689261.htm 5．杨学祥 . 厄尔尼诺前兆：德雷克海峡和南美沿海有明显的增温迹象。 2008-1-27 上海环境热线 . 绿色论坛。 http://www.envir.gov.cn/forum/2008/200812172.htm 6．拉尼娜天气增加美国干旱风险增加。 2008 年 01 月 04 日 10:29 金牛财顺。 http://finance.sina.com.cn/money/future/20080104/10294366944.shtml 7．杨学祥 . 　 2008 年自然状况展望：气候变化持续异常 . 刊发时间： 2008-01-07 光明网 - 光明观察。 http://guancha.gmw.cn/content/2008-01/07/content_719991.htm 8．杨学祥。 2008 年拉尼娜事件与厄尔尼诺事件的转换。 2008-4-4 15:24:45 。科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=20520 9．杨学祥 . 厄尔尼诺快讯：东太平洋海温变暖速度加快 . 2008-4-12 5:17:01 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=21391 10．杨学祥，杨冬红 . 东太平洋快速增温：厄尔尼诺初见端倪 . 2008-4-15 上海环境热线 . 绿色论坛。 http://www.envir.gov.cn/forum/2008/200812356.htm; 个人分类: 灾害预测|2753 次阅读|1 个评论

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