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地震、地球内核南北振动与太阳黑子活动周期

人们往往把小冰期气候归因于太阳活动低值,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。对宇宙飞船测量数据的分析确定,太阳的辐射输出变化于0.1~0.3%的水平上。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[15]。在太阳活动增强时,强太阳风可以把磁层顶到地心的距离由8~11 个地球半径压缩到5~7 个地球半径,造成内核大规模振动并引起地球内能的强烈释放,它可以解释气候万年、千年、百年和十年尺度的变化。地磁场明显的2、4、10万年的地球轨道调制周期就是内核振动的证据[16]。



目前,近日点(1月3日)在冬至(12月21~22日)附近,最大的太阳辐射在南纬23.5o,内核的向光偏移挤压地幔上涌,在加拉帕戈斯三合点和热点喷出,加热海水,形成厄尔尼诺事件。这是厄尔尼诺增温盛期一般在圣诞节(12月25日)前后,并出现在南半球的秘鲁和厄瓜多尔沿海的原因[10]。任振球的内核振动激发地幔上涌的观点[2],具有极大的启发性和前瞻性。



臭氧层吸收太阳辐射中2%的能量,臭氧洞漏能效应是除地球内部能量释放外最可靠的地表增温途径。计算表明,太阳引潮力使秋分时的地球扁率变大,使地球自转速变慢,增强南极上空大气涡旋,形成南极臭氧洞。与此同时,地壳容积变小,增强地球排气排液活动,月亮引潮力会周期加强或减弱这一效应,形成臭氧洞扩大与厄尔尼诺事件的一一对应性。1982~1983年强烈的厄尔尼诺事件使南极臭氧含量迅速减少,达到新的低值。近日点的进动(周期为2万多年)使最大臭氧洞在南北两极交替发生,地球轨道偏心率最大值和黄赤交角最大值会强化这一效应[11]。



核幔角动量交换还受到周期为25500年的岁差运动和周期为18.6年的章动的控制。岁差运动是日月对地球赤道隆起部分的引力使地轴发生晃动而产生的。地球内核是橄榄形的,没有赤道突起,其自转轴不发生晃动。由于内核与地壳地幔差异旋转,所以内核自转轴与地壳地幔自转轴不重合,后者绕前者做一种圆锥运动。在地表的表现是,地磁极与地理极不重合,地磁极绕地理极逐年漂移,地磁轴与地理轴(即地壳地幔自转轴)成11.5o交角[17,18]。即使内核与地壳地幔以相同速度异轴自转,也会产生核幔角动量交换和液核涡旋流。



Allegre和Schneider的研究表明,距今200万年到300万年前之间,古气候纪录开始显示出温暖和寒冷时期的重大变化有大约4万年的周期,与黄赤交角的变化周期完全一致。在距今60到80万年之间,占优势的循环从4万年的周期转变到10万年,并有很大的起伏。火山喷发和喜马拉雅山脉构造事件等可能是其变化的原因[19]。喜马拉雅山脉和青藏高原的不断隆升,加剧了大气圈的差异旋转和两极上空的大气涡旋,加强了出现在两极的臭氧洞漏能效应,使北极冰盖可以扩张到低纬度的海拔高度为5000m的青藏高原,使地球轨道偏心率的变化周期(10万年)起主要作用。这是构造运动影响气候变化的重要证据[3,11,20~24],单纯的轨道因素无法解释这一转变[25]。



张素欣、解用明、乔子云、陈立强、赵振增统计了太阳黑子活动11年周期和22年周期与华北地区(E108
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