天文因素与环境、灾害的交叉研究.ppt

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1、天文因素与环境、灾害的交叉研究,天文学与灾害研究,孤本的地球,目前所知的唯一可供高等生物 居住的宝贵的天体地球及其所在的天体系统的 特殊构造及地球的特定位置，经过亿万年的演化，形成了 适于人类等生物生存的环境。内、外部原因使整体或局部 发生变化 超出人类能适应的正常范围，形成自然灾害（甚至灾变）,地球 一个特殊的天体 人类的家园,开展自然灾害研究的意义,人类社会的两大主题：生存与发展 自然灾害威胁着人类生命财产的安全、社会的进步与发展，自然灾害与人口、环境、资源被列为当今制约社会发展的四个重要因素 自然灾害造成生命财产的重大损失 全球因灾害平均每年损失约4000亿美圆 中国 地域广阔、地形复杂

2、，多自然灾害，人员及财产损失严重 唐山大地震死亡24万人，伤16万人，经济损失 100亿圆；平均每年损失GNP的3%6%，约相当于财政收入的30%；GDP 98年大水，2.3亿人受灾，死亡3650人，损失2640亿圆（占全球1/3）随着现代经济的发展，自然灾害的损失数量呈上升趋势 研究灾害孕育、发生发展的规律、物理机制 探索有效的预报方法 重要的理论意义、应用价值，重大的社会效益、经济效益,开展灾害研究的意义,20世纪造成人员死亡超过万人的地震（表1）日期 地点 震级 死亡人数/人 备注1906.08.17 智利 8.4 200001908.12.28 意大利南部 7.5 83000 也有报7

3、5000人1920.12.16 中国海原 8.6 2341171923.09.01 日本东京 7.9 1420721927.05.22 中国 8.0 2000001932.12.25 中国 7.6 700001934.01.15 印度尼泊尔边界 8.3 107001035.05.30 巴基斯坦 7.5 800001939.01.25 智利 7.8 280001939.12.26 土耳其 8.0 800001960.02.29 摩洛哥阿加迪尔 5.8 120001962.09.01 伊朗 7.25 122001968.08.31 伊朗 7.4 15000 一说死12100人,20cy地震亡人1,

4、20世纪造成人员死亡超过万人的地震（表2）日期 地点 震级 死亡人数/人 备注1970.03.28 土耳其 7.3 1086 冰崩死20000人1970.05.31 秘鲁 7.6 66794 1972.12.23 尼加拉瓜 6.2 50008000 一说死60000人1976.02.04 危地马拉 7.5 22778230001976.07.28 中国唐山 7.8 2427691978.09.16 伊朗 7.8 25000 一说死15000人，20000人1988.12.07 苏联亚美尼亚 6.9 250001990.06.21 伊朗 7.3 40000500001993.09.30 印度 6

5、.4 25000 10000人下落不明,20cy地震亡人2,中国地震、洪水灾害地震1.1556.1.23 陕西地震，83万人死亡。2.1850.9.12 四川地震，死亡30万人。3.1920.12.16 甘肃地震，23.5万人死亡，经济损失2500万美元。4.1976.7.27 唐山大地震，24万人死亡，13亿美元的经济损失。5.1999.9.20 台湾地震，2400人死亡，经济和保险损失110亿和8.5亿美元。洪水11852年中国中部河南省发生大洪水，造成10万人死亡。21887年中国中部河南、陕西等省发生大洪水，造成90万人死亡。31931年中国长江发生大洪水，死亡14万人。41954年8

6、月，中国长江流域发生全流域性特大洪水，4万人死亡。51998年69月中国长江流域和松花江流域发生特大洪水，造成3650人死亡，经济损失和保险损失分别为300亿美元和10亿美元。,中国大震大水,建国以来我国大陆地震经济损失统计表发震年月 地点 震级 经济损失/亿元 1966.3 河北宁晋 7.2 10.0 1970.1 云南通海 7.7 3.0 1975.2 辽宁海城 7.3 4.0 1976.7 河北唐山 7.8 约100 1983.11 山东菏泽 5.9 2.5 1988.11 云南澜沧-耿马 7.6,7.2 20.5 1989.4 四川巴塘 6.7 3.9 1989.10 山西大同 6.1

7、 4.0 1990.4 青海共和 6.9 2.0,建国后地震损失,国际减灾十年 1987/12/11，第44届联合国大会通过第169号决议：决定20世纪90年代为国际社会在联合国的主持下，特别注意在减轻自然 灾害领域内促进国际合作的“十年”（国际减轻自然灾害十年）International Decade for Natural Disaster Reduction 要求各国政府表明必要的坚强的政治决心，调动和利用现有的科学和 技术知识来减轻自然灾害的影响。中国政府成立了国家减灾委，中科院成立了减灾研究中心 国际减灾十年活动 使自然灾害活动规律和预测的研究有了一定的进展，极大地增强了人们的灾害意

8、识，对进一步开展自然灾害研究起到了积极的推动作用。,国际减灾十年,自然科学研究要以人为本，以人类社会和人类文明的发展与进步为本 科学研究：基础研究 探索未知世纪，认识自然界的奥秘 发现和认识变化规律、机制 应用研究 发展新技术，解放生产力，促进生产的发展，维持良好的生态环境，减轻自然灾害对人类生命财产的影响 天文学：包含基础研究和应用基础研究两大部分 探索宇宙的奥秘，认识天体的特征 服务于社会发展的需要 天文学应当积极参与自然灾害研究,科学研究的目的,天文学与自然灾害研究 开展自然灾害研究的意义 开展天文学与自然灾害相关研究的意义 天文灾害学 天文灾害学研究的进展 天文灾害学研究的内容 天文灾

9、害学研究的有关问题,2 天文与灾害研究意义,天文学与自然灾害研究地球:一个复杂的开放系统 物质和能量的交换 常见自然灾害：气象灾害、水文灾害、海洋灾害、地质灾害等 形成于气圈、水圈、岩石圈 物质的较大或剧烈的运动变化。特点：发生过程往往较短，甚至非常突然 孕育却一般要经历较长或很长的时间 起因：内因-灾害孕育的初期，内因的作用是主要的 外因-孕育到一定程度时（尤其达到临界状态时），外因的诱发和触发对灾害的发生时间（如地震）、地点（如一些气象灾害），甚至发展的强度，却可能起到比较重要的作用 理论意义（深入认识自然现象）应用价值（提供预测信息、减轻人员死亡和损失、国家安全）,天文与灾害1,自然灾害

10、具有多样性的特点，从科学研究的角度：属于地球物理学、地质学、地震学、大气物理学、气象学、气候学、水文科学、海洋学以及天文学等 孕育及发生、发展的物理过程极其复杂，受多种因素的影响，灾害前兆及过程并不局限在地球的某个圈层之中，研究需要许多学科的共同参与 灾害研究造就了一个交叉研究的新兴分支学科自然灾害科学 许多自然灾害与一些天文因素有关，多年的天文学与灾害的交叉研究已成为自然灾害学的重要分支,自然灾害与天文学,耗散理论与自然灾害耗散结构理论认为：远离平衡态的开放系统，在外界条件变化到一个特定临界状态时，某些扰动可能引起大的涨落出现，可能不被耗散，反而可能被放大，并进而导致系统发生宏观的变化（突变

11、、灾害），可能从原来的某种混沌无序状态转变为一种新的相对稳定的结构。如地震，震源区为开放系统，孕震期间震源处一定范围内的地壳处于高度不稳定状态，在内外因的作用下，地壳内物质的运动使岩石应力逐渐积累 临震状态，系统内部存在非线性的相互作用过程，外界条件有微小变化，就有可能产生放大作用，使系统突变而在瞬间发生地震。,耗散理论与灾害,天文灾害学 研究天体和天体系统的运动变化与自然灾害、灾变现象的关系，认识它们的相关规律及相关的物理机制，探讨利用天文因素的变化为 自然灾害的研究、预测提供信息，或直接预测某些自然灾害的方法的一门学科。从天文学的角度来说，它是继天文地球动力学这个新兴的分支学科在近 几十年

12、逐渐形成之后，所形成的天文学的另一个新的分支学科。天文学基础学科，但含有重要的应用基础研究的内容，与人类社会的发展关系极为密切，社会发展的需要推动天文学的发展。天文灾害学应用基础研究学科 理论研究：以数、理、化等基础研究学科为基础，并与新理论相结合，形成对认识现象和研究预测方法有指导意义的理论研究结果。应用研究：研究提供预测信息或直接预测某些灾害的方法 自然灾害学的一个分支，具有明显的交叉研究的性质。,3 天文灾害学1,地球环境一般介绍,地球的天文环境银河系：物质分布不均匀 旋臂结构 自转 太阳系以约2.9亿年的准周期绕银心自转（遍绕四个主旋臂约5.8亿年）在银道面上下往返运动（约6700万年

13、）改变与周围天体的相对位置，穿越不同密度的星云物质 影响太阳活动、太阳辐射、太阳系接收的宇宙线强度等 旋臂中彗星、流星体的数量多太阳系：轨道参数变化影响地球接收太阳辐射量，天文气候学理论 小天体（小行星、彗星及流星体等）的影响 大行星在太阳上的引潮力可能影响太阳活动，进一步影响地球 太阳活动剧烈:太阳辐射 黑子 耀斑 质子事件、太阳风 等 影响地球的物理状态与变化规律，影响海洋和大气的环流过程 太阳活动通过电磁作用影响固体地球（包括自转变化），引潮力变化，地月系：引力引潮力潮汐，引起物质的周期性运动,地球自转一般介绍1,复杂的地球自转 运动矢量的方向变化：体现在两个方面：岁差地轴与北黄极成约2

14、3.5度角作圆锥运动，准周期约2.6亿年 章动地轴相对平均位置的振幅较小的波动，准周期约18.6年 极移地轴相对地球本体的移动 地质时代可能发生过较大规模的移动 现代：相对CIO，长期以约0.003/年的速率和约80W方向漂移 多种准周期分量：约14个月的Chandler摆动（自由摆动）约1年的受迫摆动，其他分量,地球自转一般介绍2,复杂的地球自转 运动矢量的速率变化：潮汐摩擦使自转长期变慢，LOD的变化为约2.4毫秒/世纪（理论值）非潮汐因素使自转加快，LOD的变化实测约为1.6毫秒/世纪 各种尺度复杂变化：准周期-百年、十年、年、季、月、日、亚周日 不规则变化与起伏，突变,地球公转一般介绍

15、,公转：轨道参数（偏心率、黄赤夹角、近日点进动）变化，影响地球接收太阳辐射量的稳定性产生重要的和深远的影响 M.Milankovitch理论,天文灾害框图,天文灾害学研究的初步进展 地球在银河系中的运动与自然灾害关系的研究 太阳系绕银河系旋转的准周期约为2.9亿年，太阳系遍绕银河系的四个主旋臂一次约需5.8亿年。不断改变着它们与周围天体的相对位置，并穿越不同密度的星云物质 两个值得重视的影响途径：1.通过影响太阳活动，进而影响地球；2.不同的银河系环境直接对地球的影响。影响太阳活动、太阳辐射、太阳系接收的宇宙线强度等 太阳系在旋臂中遇到含氢丰富的尘埃云的冲击，可能日面温度升高约1%，地球上近

16、6 亿年来的几次生物灭绝和地磁倒转事件，在主旋臂内；各次大冰期，太阳系在主旋臂之外。,银河系环境与灾害1,一些地质年代分层与太阳系过银河系旋臂的时间 及太阳系穿越银道面的时间也有密切的关系。太阳系处银河系的旋臂中时，因其中彗星、流星体的数量多，地球受此类小天体撞击的机会也相应增多。影响主要体现在大的时间和空间尺度上，但影响是深远和重要的 值得深入探讨和研究的。有学者认为超新星爆发、宇宙线强度变化等天文因素 对地球环境的变化及自然灾害可能有一定的影响和调制作用,银河系环境与灾害2,太阳穿银道与海平面,地球在太阳系中的运动与自然灾害 地球公转轨道参数变化 轨道偏心率、黄赤交角、轨道长轴（形成近日点

17、进动）影响日地距离、公转速率、季节长度、接收的太阳辐射量 Milankovitch理论曾因气候资料不充分，验证有困难而未引起重视，近几十年来，对冰岩芯及深海沉积物的研究，给这一假说以有力的支持 近百万年来全球气候存在约十万年、约4.2 万年、2.3万年的准周期 轨道偏心率9.6 万年、黄赤交角约4.1 万年、岁差约2.1 万年的准周期,太阳系环境与灾害1,地球在太阳系中的运动与自然灾害 气候变迁的天文假说 太阳位置变化说 太阳经过宇宙中的寒冷空间，地球上出现冰期 星云吸收说 太阳过星云，星云吸收太阳辐射，形成冰期 行星掩蔽说 物质从太阳中分离出去而形成行星时（水、金），掩蔽阳光，形成冰期 太阳

18、冷却说 太阳辐射变化（减少），形成冰期 地球中心移动说 北半球多陆地，冬季冰多，重心北移，海水北移，海浸降温 起潮说 地球在近地点时，太阳起潮力大，海水移动，海浸移动 地球轨道参数变化说 夏至时，若地球过近日点，北半球夏热、短，冬冷、长 冬至时，若地球过远日点，情况相反 偏心率e变大时，且北半球冬季过远日点，则冬长，冷冰积累，形成冰川,气候变迁天文假说,地球轨道参数变化与气候变迁天文气候理论的形成与发展1837年 Louis Agassiz，提出日照减弱形成冰期1842年 Joseph Alphonse，地球轨道形状的长期变化形成冰期1855年 Leverrier，指出轨道偏心率存在变化187

19、5年 James Croll 利用Leverrier公式计算50万年的变化，指出地轴倾斜、轨道偏心率变化、岁差是冰期形成的原因，但错误地推测北半球冬季是形成冰期的敏感季节，冬季日照 减弱，雪的反馈作用引起冰盖发育，形成冰期。1920年，M.M.Milankovitch 开始较系统地研究地球轨道参数变化对气候变迁的影响 依据他人计算的100万年间的主要轨道参数变化，轨道偏心率9.6万年、黄赤交角4.1 万年、分点岁差2.2万年平均周期,天文气候理论形成1,1920年，M.M.Milankovitch 轨道偏心率(0.0005-0.0607),平均周期约9.6万年；黄赤交角(222-2430),平

20、均周期约4.1 万年;分点岁差(-0.05-0.05),平均周期约2.2万年.影响日地距离、公转速率、季节长度、接收的太阳辐射量 首次计算了60万年间不同纬度、不同季节的日照变化，发现接近夏至点时，日照出现极地的异常分布高于赤道处的现象。在异常时期，因极地的反射率高，全球热量平衡低于平均值。认为下半年热量的减少对冰川发育起决定性作用，发现4个低温期与欧洲的4次冰期对应。后人对冰岩芯及深海沉积物的研究，给这一假说以有力的支持 近百万年来全球气候存在约10万年、约4.2 万年、2.3万年的准周期,天文气候理论形成2,O18小波,地质时代深海18O/16O 比值的变化 18O 由8个质子10个中子组

21、成，18O/16O 比值高海水冷周期及振幅：95.07ka 0.29；40.89ka 0.17；23.58ka 0.15；18.90ka 0.09（轨道偏心率9.6万年、黄赤交角4.1 万年、分点岁差2.2、1.9 万年准周期）,太阳活动与自然灾害关系的研究 太阳正常活动造就和维持地球良好的生态环境 异常活动则对地球的环境产生重要影响，甚至形成灾害太阳活动剧烈 黑子、耀斑、质子、电子事件、太阳风、日冕活动等 影响地球的物理状态与变化规律，影响海洋和大气的环流过程 太阳活动通过电磁作用影响固体地球（包括自转变化）日地关系研究在最近数十年间一直受到天文、地球科学及其他学科学者的重视 我国早在公元1

22、87年就有了太阳活动与洪涝关系的记录 太阳在11年周期尺度上的辐射和微粒变化可影响地球的温度，甚至影响气候。世界范围内的大的火山、地震活动与太阳活动有着十分重要的联系 温度变化与太阳周长度的变化有很好的相关性 在极大值年或前后一年，渤海出现严重的冰情中国1800多年的大地震频谱分析表明，11年周期的幅度最大，22年次之中国6级以上地震频次在太阳活动下降段有一明显的高峰多种解释机制，如峰年易震机制，日本高山威雄的太阳气压地震说，前苏联森廷斯基的太阳地球自转地震说，美国辛普森的太阳地电流地震说等,太阳与灾害1,太阳与世界6级地震,太阳与世界7级地震,太阳与世界8级地震,太阳云南地震,太阳活动对中国

23、近东西向断层8级大地震的可能触发 2001年11月14日昆仑山口西部的Ms=8.1级大地震，近50年中国大陆最大的一次地震，自1951年当雄8级大震以来在中国大陆唯一的一次8级以上特大地震 大震发生在太阳活动第23周峰值出现后不久，尤其在该周的次峰刚刚过后（主、次峰分别在2000年7月和2001年9月）许多学者对太阳活动与大地震的关系作过大量有价值的研究,太阳活动与8级大震,日本学者高山威雄等人认为：太阳活动气象变化地震苏联学者瑟京斯基认为：太阳活动全球大气环流扰动和质量的重新分配地球的自转运动大地震美国学者Simpson认为：太阳活动在地壳内产生的感应电流地震刘德富等人研究发现：太阳活动磁周

24、期的变化不同地区的大地震Mazzarella等人认为：1.意大利的地震活动太阳活动有关 2.地磁异常地震杜品仁和徐道一曾总结关于太阳活动与地震关系的研究结果，许多结果表明太阳活动对地震有一定的影响，但总的来说结论还欠明确。俄罗斯学者在这方面继续研究并注意到:太阳风和粒子射线与地震活动的相位对比，但在与地震相关的机制上仍考虑的是地电流触发地震的机制，但很笼统。,研究,返回,表1.发生在中国及蒙古西部Ms8的大地震的参数（1）年 月 日 地点 断层走向 震级 太阳活动 1556 1 23 34.50 109.70 陕西华县 东西向 8 峰段(15581a)1654 7 21 34.30 105.5

25、0 甘肃礼县 北北东 8 谷段(1655)1668 7 25 35.30 118.60 山东郯城 北北东 8 谷段(1666)1679 9 2 40.00 117.00 河北三河 北北东 8 谷段(1679.5)1739 1 3 38.80 106.50 宁夏北部 北东 8 峰段+1a 1812 3 8 43.70 83.50 新疆新源 近东西 8 谷段+1.5a 1833 9 6 25.20 103.00 云南昆明东北 南北向 8 谷段+0a 1879 7 1 33.20 104.70 甘肃武都 近南北 8 谷段+0.7 1902 8 22 39.88 76.20 新疆阿图什北 北东东 8.

26、25 谷段+0.7a 1905 7 9 49.00 99.00 蒙古车车尔勒格 北东 8.2 峰段+0.1a 1905 7 23 49.00 98.00 蒙古车车尔勒格 东西向 8.2 峰段+0.1a,资料表1（1）,表1.发生在中国及蒙古西部Ms8的大地震的参数（2）年 月 日 地点 断层走向 震级 太阳活动 1906 12 23 43.50 85.00 新疆沙湾南 近东西 8.0 峰段+1.5a 1920 6 5 23.50 122.70 台湾东部海中 不明 8.0 降段+2.8a 1920 12 16 36.70 104.90 宁夏海原 混合 8.5 降段+3.3a 1927 5 23

27、37.70 102.20 甘肃古浪 近东西 8.0 峰段-0.9a 1931 8 11 47.10 89.80 新疆富蕴 近南北 8.0 降段+3.4a 1950 8 15 28.40 96.70 西藏墨脱 北东向 8.6 降段+3.2a 1951 11 18 31.10 91.40 西藏当雄 北西向 8.0 降段+4.5a 1957 12 4 45.20 99.00 蒙古戈壁阿尔泰 近东西 8.3 峰段-0.1a 1972 1 25 22.60 122.30 台湾绿岛 南北向 8.0 降段+3.3a 1976 7 28 39.40 118.00 河北唐山 北北东 7.9 谷段+0a 2001

28、 11 14 36.20 90.90 昆仑山口西 近东西 8.1 峰段+1.5a,资料表2（2）,图1,图1 中国大陆和蒙古国西部8级大地震与太阳黑子相对数的变化,返回,图2,带锯齿的短线表示地震的断层为东西向或近东西向，且时间处在太阳活动峰年后短期内；不带锯齿的线条表示断层为其他走向，且地震不在太阳活动峰年附近；点线为例外的震例。,图2.中国大陆和蒙古国西部8级大地震的震中位置及断层的走向（地图仅为示意图）,1556年大震（早期太阳黑子数不确切时段）地学基本数据手册：15581年为峰年（160)。天文史料：1556年“日中有黑子，大如鸡子”。1556年地震发生在太阳活动的峰段。1749年后有

29、了太阳黑子月均值数据，3次地震与太阳主峰偏离似略大：1906.12月新疆地震，1906年太阳活动主峰在2月，但7月时曾出现较大的次峰，并在1907年2月再次出现较大的次峰，1906年大震与它们很接近。1927年5月的甘肃大震在主峰前（主峰在1928年4月，R=78.1），而1927年1月就出现过一个与主峰幅度接近的次峰(R=71.9)。2001年11月的大震，如前述它很接近当年9月的较大次峰。,资料说明1,发生在东西向或近东西向断层上的7次大地震中，除1812年3月新疆8级大震外，有6次均发生在太阳活动的峰年附近，并多在峰值之后。发生在太阳活动峰段的8次大地震，有6次的断层为东西向或近东西向。

30、而其他方向断层上的15次大地震却只有1次在太阳活动的峰年附近，其余14次大地震的时间距峰值一般超过3年或4年，有的接近谷段或在谷年附近。,规律,表1.发生在中国及蒙古西部Ms8的大地震的参数 年 月 日 地点 断层走向 震级 太阳活动 1556 1 23 34.50 109.70 陕西华县 东西向 8 峰段(15581a)1654 7 21 34.30 105.50 甘肃礼县 北北东 8 谷段(1655)1668 7 25 35.30 118.60 山东郯城 北北东 8 谷段(1666)1679 9 2 40.00 117.00 河北三河 北北东 8 谷段(1679.5)1739 1 3 38

31、.80 106.50 宁夏北部 北东 8 峰段+1a 1812 3 8 43.70 83.50 新疆新源 近东西 8 谷段+1.5a 1833 9 6 25.20 103.00 云南昆明东北 南北向 8 谷段+0a 1879 7 1 33.20 104.70 甘肃武都 近南北 8 谷段+0.7 1902 8 22 39.88 76.20 新疆阿图什北 北东东 8.25 谷段+0.7a 1905 7 9 49.00 99.00 蒙古车车尔勒格 北东 8.2 峰段+0.1a 1905 7 23 49.00 98.00 蒙古车车尔勒格 东西向 8.2 峰段+0.1a 1906 12 23 43.50

32、 85.00 新疆沙湾南 近东西 8.0 峰段+1.5a 1920 6 5 23.50 122.70 台湾东部海中 不明 8.0 降段+2.8a 1920 12 16 36.70 104.90 宁夏海原 混合 8.5 降段+3.3a 1927 5 23 37.70 102.20 甘肃古浪 近东西 8.0 峰段-0.9a 1931 8 11 47.10 89.80 新疆富蕴 近南北 8.0 降段+3.4a 1950 8 15 28.40 96.70 西藏墨脱 北东向 8.6 降段+3.2a 1951 11 18 31.10 91.40 西藏当雄 北西向 8.0 降段+4.5a 1957 12 4

33、 45.20 99.00 蒙古戈壁阿尔泰 近东西 8.3 峰段-0.1a 1972 1 25 22.60 122.30 台湾绿岛 南北向 8.0 降段+3.3a 1976 7 28 39.40 118.00 河北唐山 北北东 7.9 谷段+0a 2001 11 14 36.20 90.90 昆仑山口西 近东西 8.1 峰段+1.5a,其他震例：初步考察了发生在日本和土耳其的大地震，因对其断层的了解较少，这里仅讨论发震断层走向明确的几次Ms8的大震，分析它们与太阳活动的关系，得出了大致相同的结论。日本发生在陆地上断层可见的8级大震只有1891年浓尾大震，其断层为北北西向，它不在太阳活动的峰年附近

34、。土耳其1939年12月艾津兼8级大震（Erzincan,=39.5N,=38.5E）的断层走向为北西西向,1999年8月伊兹米特8级地震（Izmit,=40.7N,=29.9E）的断层为东西向，它们均在太阳活动峰年附近。,其他例子,返回,可能的物理机制 初步分析认为：发生在东西向或近东西向断层上的大地震与强太阳活动的密切关系，可能与太阳活动的峰段时多发的大磁暴引起的强烈地磁场扰动有关。预位移-摩擦生热-加热作用 据美国学者的实验，预位移的幅度一般约为地震发生后实际错动幅度的2%5%，利用错动幅度与震级的关系，我们将震级（Ms）与预位移幅度S（以cm为单位）的关系表示为：S=（0.020.05

35、）100.52Ms-1.25.（1）当断层产生预位移时，摩擦作用在断层上产生的热量Q可表示为：Q=FS/J（2）式中J为热功当量，F为断层面上的摩擦力。,可能机制1,S=（0.020.05）100.52Ms-1.25.（1）M-S-Q 地壳岩石导热性差，摩擦热将主要用于提高断层面上介质的温度 断层盘为花岗岩，其造岩矿物为离子键晶格，结构可视为离子晶体 离子晶体的电导率与绝对温度T的关系可表示为：=0 eE/KT(3)E为活化能(电子伏特)，K=1.3810-23焦尔/度(波尔茨曼常数)，0为常数。离子晶体的温度升高时，其导电性能也被提高。,可能机制2,在未产生预位移前，断层介质的电导率称为背景

36、状态 当孕震断层面上出现预位移并产生摩擦热使岩石的导电性提高时，就相当于在背景状态上出现了一个高导片。磁暴时产生的地磁场使得通过该高导片的磁通量有较大变化，遂在高导片中产生涡电流。对于电阻为R的导电片，涡电流的强度与磁通量的关系可表为：I=(d/dt)/R 涡电流产生的热量h与电流的强度的平方有正变关系。因此，临震前的大磁暴将可在震源断层面上最终产生加热作用，从而降低断层面上岩石的耐剪强度或降低静摩擦极限。如果反复发生多次大的磁暴，则对岩石的这种影响会更明显。,可能机制3,太阳活动的峰段，磁暴强度和大磁暴的次数均比平时明显地增加，从而引起强烈的地磁场扰动，并主要表现为地磁场的水平向的强度发生较

37、大变化。我国大陆的磁偏角不大，所以水平向磁场强度的变化主要表现为南北分量的变化较大。因此，对东西向和近东西向孕震断层临近大震前由预位移形成的导电片，穿越它的磁通量变化大，感应的涡电流强，产生的热量也大。热量的增加有利于预位移的进行，可能形成正反馈。频繁发生的大磁暴产生的热效应不断作用到东西向和近东西向的断层上，尤其是临震前震源地方已处于剪应力与耐剪强度极为敏感的不稳定平衡状态，孕育到晚期的大地震更容易被某些因素触发。由于地震震级越大时，其预位移幅度越大，产生的热量也越大，因而导电片的导电性相对较高，磁暴时的涡电流产生的热量进一步增加，这可能是东西向和近东西向断层上震级越大的地震与太阳活动关系越

38、密切的主要原因。而其他走向的断层，因其导电片与磁暴时南北水平分量磁场强度变化有一夹角，涡电流的加热作用相对小，即使有相对较小的触发作用，滞后时间可能稍长，发震时间与太阳活动的峰段有较大的偏离，如前面统计的那14次大震。,可能机制4,第23太阳周的太阳黑子相对数月均值在2000年7月达到最大值（170.1）后，该周已进入下降段。但在下降过程中的2001年下半年，黑子月均值出现了较大的起伏，从8月的106.8突变为9月的150.7，之后又开始下降，形成了该活动周的次峰.昆仑山口西8.1级大震的发生时间滞后于该次峰约2个月。据兰州观象台的地磁资料，2001年9月23日至11月24日，磁暴频繁发生，其

39、中K=7的磁暴有4次，K=8的特大磁暴有2次，有一次K=8的磁暴发生在11月5日，即此次大震前约9天。由于地壳内实测资料的缺乏，目前难以得出触发过程的定量关系，也难以定量地得出触发作用在时间上的滞后量。但8级左右的特大地震孕育到晚期时，震源处已处于非稳定状态，微小外因的触发作用可能被放大，就可能对大地震的发生产生不容忽视的触发作用。,可能机制5,可能的原因：（1）对地震活动区：孕育到晚期的大地震产生预位移摩擦生热 电导率提高；（2）对太阳活动：峰段时活动增强强磁暴频发 地球磁场南北方向的水平分量出现较大变化 在近东西向断层上产生相对较强的涡电流；（3）断层被进一步加热岩石的耐剪强度或静摩擦极限

40、被降低 对孕育到晚期的大地震产生一定的触发。在其他方向的断层上发生的地震，却基本上不在这样的太阳活动时段内，滞后于峰值时间约3、4年或更长（在谷段附近）。是否因为此类断层的导电片与磁暴时南北水平分量磁场强度变化有一夹角，所以产生的涡电流及相应的加热作用相对较小，即使有相对较小的触发作用，滞后时间可能稍长造成的。一个需要深入探讨的问题,模式,太阳周与几地温度,太阳周与英国温度1,太阳周与英国温度2,北半球温度与日辐射,海温与日辐射,地月系 月球 距地球最近 对地球的引力作用最大的天体 运动复杂,轨道参数的变化,日、月、地相对位置变化 地球整体及不同部位所受起潮力的变化复杂 影响大气运动、海洋运动

41、以及固体地球内部的运动,地月系,岁差章动,地震18.6年周期,潮汐示意图,潮汐坐标及公式,鲜水河震与引潮力,三 西南地区地震与日月引潮力变化 1960-80 M6.0主震，M5.8强余震 1981年后的地震作检验 鲜水河地震带 松潘地区一带龙陵、腾冲一带及普洱一带 鲜水河地震活动带No 年 月 日 地名 引潮力变化 1 1955.4.14 康定30.0101.1 7.50Few正次峰1.5天 2 1961.12.4 杂多33.0 95.0 5.90Few正次峰+5.5天 3 1967.8.30 炉霍31.6100.3 6.80Few正次峰+0.0天 4 1971.4.3 杂多32.2 95.1

42、 6.30Few正次峰-2.5天 5 1971.4.3 杂多32.2 95.4 6.50Few正次峰-2.5天 6 1973.2.6 炉霍31.3100.7 7.60Few正次峰-1.0天 7 1973.9.9 甘孜31.6100.1 5.80Few正次峰+5.0天 8 1975.1.15 康定29.4101.9 6.20Few正次峰-2.5天 9 1979.3.29 玉树32.4 97.3 6.20Few正主峰+3.0天10 1981.1.24 道孚31.0101.2 6.9 Few正主峰+3.5天11 1982.6.16 甘孜31.9100.0 6.0 Few正次峰+3.5天 66.7%（

43、6/9）正次峰前3天至后4天的约7天内，后验50%,松潘震与引潮力,三 西南地区地震与日月引潮力变化 1960-80 M6.0主震，M5.8强余震 1981年后的地震作检验 松潘地震活动区号年 月 日 地 名 引潮力变化 1 1960.11.9 松 潘 32.7 103.7 6.7 Few正次峰+3 天2 1973.8.11 松 潘 32.9 104.1 6.5 Few正次峰-1 天3 1976.8.16 松潘北 32.6 104.1 7.2 Few正次峰-2 天4 1976.8.22 松 潘 32.5 104.4 6.7 Few正次峰+3 天5 1976.8.23 松 潘 32.5 104.

44、3 7.2 Few正次峰+4 天6 1987.1.8 松潘北 34.2 103.2 6.2 Few正次峰-2.5天 100%（5/5）正次峰前3天至后4天的约7天内，后验符合,龙陵澜沧震与引潮力,三 西南地区地震与日月引潮力变化 龙陵、澜沧地震活动区号年 月 日 地名 引潮力变化 1 1961.6.12 腾冲24.9 98.6 5.8 Few负次峰-4.0天 2 1971.2.5 保山25.1 99.4 5.8 Few负主峰+2.0天 3 1976.5.29 龙陵24.5 99.0 7.3 Few负次峰+2.0天 4 1976.5.29 龙陵24.5 98.7 7.4 Few负次峰+2.0天

45、5 1976.5.31 龙陵24.3 98.7 6.5 Few负次峰-1.5天 6 1976.7.21 龙陵24.8 98.7 6.6 Few正次峰+2.5天 7 1988.11.6 澜沧22.8 99.7 7.5 Few负次峰-3.0天 8 1988.11.6 耿马23.4 99.6 7.1 Few负次峰-2.5天 9 1988.11.30澜沧22.3100.2 6.4 Few负次峰-1.0天101989.5.7 耿马23.3 99.3 6.2 Few负主峰+1.5天67%(4/6)在Few负次峰前4天及后2 天的约6-7天中，后验75%符合,西南华北总结,twdzb,台湾大地震与引潮力相关

46、的分析结果：71.4%的大震发震时刻处于引潮力东西水平分量日变化率的极值附近（约为峰前后2天及谷后1天计约6天的时段内）；81%的大震发震时刻处于引潮力东西水平分量每时变化率的极值附近（范围约为峰前后1小时及谷和谷后1小时共5小时的时段内）所有21次大震发震时刻处于引潮力东西水平分量日变化率的 峰前后2小时及谷和谷后1小时共7小时内。所有地震的时刻均处于引潮力水平分量合力每小时变化率的极值附近（约为峰前后1小时及谷和谷后1小时的时段内）Heaton发现潮汐应力的变化率比构造应力的大约两个量级 潮汐应力变化率 104 pa/6小时 构造应力变化率 102 pa/6小时,引潮力与台湾地震结论,地球

47、自转变化 地球自转速率变化和地极移动 运动极其复杂 不同时间尺度的 周期性和非周期性的变化 地球自转变化与许多自然灾害存在着联系 气象灾害、海洋灾害、El Nino、地质灾害等.,地球自转,19622001LOD,M7地震纬度分布,自转与中国地震,地球自转变化与中国大陆地震,自转加快发震区自转减慢发震区交叉区域,中国西部强震与自转,中国西部地区的地震活动性明显强于东部。所讨论的地区大约处在云南省的西部、西藏自治区、青海省、甘肃省、四川西部及陕西西部的椭圆形地区，约处在北纬28至38度，东经75至110度间，该地区相对密集地发生了一些大地震。1900年以来共发生M7.5的特大地震16次，其中M8

48、.0的为6次，（包括了1905年4月4日发生在西部边境附近境外的一次8级大震）。,表 一,续 表,表1.中国西部地区M7.5大地震的参数 No.年 月 日 震级 地球自转变化 1 1904 8 30 31.20 100.90 7.5+2 1905 4 4 33.00 76.00 8.0+3 1916 8 28 30.00 81.00 7.5+4 1920 12 16 36.50 105.70 8.5+5 1927 5 22 37.50 102.70 8.0+6 1933 8 25 32.00 103.70 7.5-7 1937 1 7 35.50 97.60 7.5-8 1947 3 17 3

49、3.30 99.50 7.7+9 1947 7 29 28.60 93.60 7.7+10 1950 8 15 28.50 96.00 8.6+11 1951 11 18 31.10 91.40 8.0+12 1952 8 17 30.60 91.50 7.5+13 1955 4 14 30.00 101.80 7.5+14 1973 2 6 31.50 100.50 7.6-15 1997 11 8 35.07 87.32 7.5+16 2001 11 14 35.95 90.54 8.1+,规律,16次大地震的结果：13次地震发生前的一年间地球自转变化处于相对加快的状态 3次前处于相对减慢

50、（加速度为负值）状态 M8.0的6次特大地震，其前一年间地球自转均处于相对加快的状态 考察的时间段为102年，地球自转处于加速和减速状态的情况分别约为52年和50年，16次大地震中却有81%的发生在加快段，发生在减速段的仅约19%。这个结果表明这些大地震的发生与地球自转变化具有密切的相关性。,季节变化与地震,地球自转速率的变化含有多种周期分量及准周期分量，其中由大气运动引起的季节性变化分量是较稳定的，振幅也较大。每年约自4月上旬至7月底，该变化保持连续相对加快的状态，然后发生转折，出现连续减慢的变化，并保持到11月中旬，变化的最大幅度在日长上表现为约达1毫时秒（ms）。11月中旬至次年1月下旬