构造运动与厄尔尼诺因果关系的综合验证

构造运动与厄尔尼诺因果关系的综合验证

1理解事物的过去和当下气象学家和海洋科学家认为，奥尔尼诺是海气相互作用的中心，因此相关研究几乎没有进展。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30a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。2德雷克党内海冰封闭和南极半岛海冰在整个中生代,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(见图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1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3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。3海洋风环流形成的原因日长月均值变化的季节变量平均为1.27ms,相当于固体地球角动量有0.86×1033g·cm2/s的变化,而大气相对西风角动量月均值的季节变化平均为0.73×1033g·cm2/s。后者约占前者的85%。计算结果表明,风效应在2月最大,达0.36×10-8弧度,已占该月BIH(国际时间局缩写)观测值的63%;潮汐作用的贡献比风效应要小一个数量级;气团、洋流和地下水则对风效应起抵消作用。南大洋的西风漂流是地球上唯一的海洋绕极环流,它在抵消风效应的同时,也形成环南极海流本身的角动量变化,是西风与固体地球角动量交换的中间媒介:西风首先与海洋环流发生角动量交换,然后海洋环流再与固体地球发生角动量交换,形成南半球大气、海洋与岩石圈角动量交换的滞后效应。南、北半球的大气相对西风角动量本来是反相关关系。这个滞后于北半球西风与固体地球直接角动量交换的特殊过程导致全球大气角动量的变化主要由北半球大气角动量的变化来决定。南半球海洋西风漂流角动量的异常增加是地球自转速度异常减慢、全球气候异常变化和厄尔尼诺事件突然发生的原因:德雷克海峡海冰减少导致绕极环流流量增加,地球自转减速,秘鲁寒流减弱(即太平洋环流减弱),厄尔尼诺发生;德雷克海峡被海冰封闭或半封闭导致绕极环流消失或流量减少,地球自转加速,增强秘鲁寒流(即太平洋环流增强),拉尼娜发生。4地球动力学模型的日长与季节性、年际时间尺度上的差异旋转运动厄尔尼诺与地球自转速减慢对应。郑大伟等的研究表明,地球自转的年际变化与表征ElNino事件的东太平洋赤道带(180°~80°W,5°S~5°N)海面水温(SST)的月距平曲线存在相当好的一致性。在赤道带海温增暖时期(称为ElNino形成时期),地球自转年际速率减慢;海温减暖时期(称为非ElNino时期),地球自转速率加快。每次ElNino事件几乎都发生在地球自转年际速率由加速变为减慢之后。自1962年到1991年,两次海温最大增暖的强厄尔尼诺事件发生在1972年和1982—1983年间,日长增长达0.3ms。用全球带风气象资料(至1989年7月)归算的大气角动量(AAM)年际变化的极值点时间与△LOD和SST年际变化的分析结果是一致的。分析表明,当地球自西向东旋转加速时,赤道带附近自东向西流动的洋流和信风加强,把太平洋洋面暖水吹向西太平洋,东太平洋深层冷水势必上翻补充,海面温度自然下降而形成拉尼娜现象。当地球自转减速时,“刹车效应”使赤道带大气和海水获得一个向东惯性力,赤道洋流和信风减弱,西太平洋暖水向东流动,东太平洋冷水上翻受阻,因暖水堆积而发生海水增温、海面抬高的厄尔尼诺现象。根据地球自转与热带海洋、大气相互作用的理论机理,可以对厄尔尼诺现象进行预测。中国科学院上海天文台郑大伟课题组曾在20世纪80年代末,用该理论机理首次在国际上分析预测到1990—1991年较强的厄尔尼诺事件。计算表明,环南极西风漂流速度的增加与减少是地球自转速度异常减慢与加快的原因。日长增长达0.3ms相当于南半球西风漂流带的流速加快3.33cm/s。据周永宏等人的综合分析,地球自转运动不仅表征地球整体的运动状态,也反映了固体地球与大气、海洋、地幔和地核在各种空间和时间尺度上的耦合过程。日长在季节性、亚季节性和年际时间尺度上的变化与全球大气活动有着密切的关系。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0.4ms,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。光学天体测量资料存在季节性的系统误差,而空间大地测量资料的季节性误差要小得多。去除幅度相当大的半周年潮汐项后,日长的季节性变化主要是因为作用于固体地球表面的摩擦力矩和山脉力矩,引起大气和固体地球之间轴向角动量的交换。日长季节性变化中的90%以上来源于风速变化,剩余部分则来自大气压变化和海洋的激发。Zheng等人通过归算和监视日长年际变化极小值的方法,成功地预测了1991—1992年的ElNino事件。以上讨论是在地球不受外力作用下,由角动量守恒定律导出的结果。事实上,由于潮汐形变,地球各圈层的角动量是不断变化的,由此引起各圈层的差异旋转。地球各圈层潮汐形变的规模不相同,大气圈的起伏约为80m,海洋圈的起伏大约为60cm,固体地球的起伏约为20cm,比例为400∶3∶1。由三轴椭球体和三轴椭球体壳自转周期T及其增量dT与极半径c及其增量dc的关系式,有据此计算,速度增量比也为400∶3∶1。当日月在赤道,日月大潮在赤道处形成最大潮汐高潮区,地球的大气圈、水圈和岩石圈的扁率变大,自转变慢,由于速度增量比不同,大气圈最慢,水圈其次,固体地球第三,形成不同圈层差异旋转运动。月亮在南北纬28.6°和太阳在南北回归线时情况正好相反。由此引起的深海冷水扰动会使海面水温降低,影响全球气候。所以,大气和海洋相对固体地球向西运动,使太平洋海面东低西高,有利于拉尼娜事件形成;反之,月亮在南北纬28.6°和太阳在南北回归线时情况正好相反,有利于厄尔尼诺的形成。潮汐作用产生的地球自转变慢有利于拉尼娜形成;在不受外力作用的地球各圈层角动量交换条件下,固体地球自转减慢有利于厄尔尼诺形成。若两种情况同时发生,则产生相互抵消的效果。尽管潮汐产生的地球自转减慢可以校正消除,但其对拉尼娜和厄尔尼诺的影响依然存在。这是用地球自转减慢来预测厄尔尼诺事件精度不高和至今无法用地球自转加快来预测拉尼娜事件的原因。当地球由远日点运动到近日点时,太阳引潮力增加10%,da=0.5cm,带入公式(1),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。实际上,春分(3月20—22日)和秋分(9月22—24日)时,太阳在赤道,太阳潮使地球各圈层扁率变大,每年1月25日—4月7日(72d)及7月30日—11月6日(109d)为地球自转减速阶段;夏至(6月21日或22日)和冬至(12月21—23日)时,太阳在南北回归线,太阳潮使地球各圈层扁率变小,每年4月9日—7月28日(110d)及11月18日—1月23日(66d)为地球自转加速阶段。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。日长幅值变化的极小值通常位于1和7月即是证据。自1962—1991年,两次海温最大增暖的强厄尔尼诺事件发生在1972年和1982—1983年间,日长增长达0.3ms。两者的量级相近,考虑到月亮潮(强度为太阳潮的2.17倍)的叠加作用,若两种事件同时发生则相互干扰不可避免。5太阳活动的影响利用1978—2002年的卫星数据来计算大气温度的变化,结果表明,对流层中温度长期变暖的趋势与同一时期地球表面记录的变暖趋势相当或比之更大。在20世纪的气候记录中有两段时期全球气温明显变暖:1925—1944年,1978—2000年。是什么原因导致全球气温在20世纪前50a上升的呢?模拟人为因素(如温室气体的加剧)的气候模型令人信服地重现了后一时期的气候,但却解释不了前一次变暖过程。新的模拟结果支持这样的观点:南极洲上空臭氧层的减少对南极的气候变化负直接责任。环绕南极的西风在最近几个十年中增强了。模拟的结果与观察到的气候变化一致,表明平流层的臭氧减少事件最终会影响到地球表面的气候。太阳活动的循环变化对气候变化非常重要,臭氧在很大程度上放大了太阳活动周期的效应。到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收。太阳活动最强时,更多的射线照到地球。太阳辐射的变化幅度很可能只有0.1%~0.3%,但是,氯化物、增强的太阳风和南极大气涡旋大量破坏南极臭氧,“臭氧洞漏能效应”使平流层变冷对流层变暖。实验发现,臭氧层损耗最严重的时刻多发生在极地长夜即将结束的时刻,极地日出对臭氧层造成破坏。气体在高层大气中的分布,与物质密度密切相关。臭氧(48)比氯离子(35.5)重,比氯分子(71)轻。两极的极昼和极夜交替使氯在一年内因得失光照而在离子态和分子态之间反复变化,又因重力作用而穿梭于臭氧层,对流层在极昼开始后迅速膨胀形成的绕极大气涡旋起强化作用。这是两极在极昼初期形成臭氧洞的基本原因。臭氧洞漏能效应使被臭氧层阻隔的2%太阳辐射能量由平流层进入对流层,导致南极平流层变冷对流层变暖。南极大陆的海冰大量融化,打开德雷克海峡的海冰开关,减弱秘鲁寒流,进一步增强厄尔尼诺现象。过去人们认为,破坏臭氧的含氯化合物都是人为产生的。最近发现,天然生成的溴也是臭氧的破坏者;由腐烂植物所产生的氯化碳氢化合物在土壤、沉积物和天然水中的分布比无机氯更丰富。W·H·Casey指出,这个发现“带有惊人的社会和科学意义。”这些新发现再次证明:南极臭氧洞的形成,既有人为因素,也有自然因素。据任福民等人的研究,臭氧变化表现出明显的20~31个月的准两年震荡。从总体上看,北半球的准两年振荡明显弱于南半球。在西太平洋暖池区,臭氧变化表现出与其他地区显著的差异,是海洋表面强热源产生的对流所致。臭氧变化、南极海冰变化和太平洋海温变化都有准两年周期,太阳活动通过他们的放大作用对厄尔尼诺产生影响,使厄尔尼诺事件也带有两年周期波动的影响。这些新发现再次证明:太阳活动对厄尔尼诺的影响也受地形特别是陆海分布的制约。林振山等人发现,极地和高纬地区的日食与厄尔尼诺有很好的对应关系,连续3~6次发生的高纬地区日食可以减弱赤道信风,诱发厄尔尼诺现象;一年内在赤道连续发生3次或3次以上的日食,则当年必发生拉尼娜事件。日食-厄尔尼诺系数为10就可以引发一次厄尔尼诺事件,2004年的厄尔尼诺系数为8.5,他们预测2005年发生弱厄尔尼诺事件。我们的计算表明,当日月在赤道,日月大潮在赤道处形成最大潮汐高潮区,地球的大气圈、水圈和岩石圈的扁率变大,自转变慢,由于速度增量比不同,大气圈最慢,水圈其次,固体地球第三,所以,大气和海洋相对固体地球向西运动,加强赤道信风和赤道暖流,使太平洋海面东低西高,有利于拉尼娜事件形成;反之,月亮在南北纬28.6°和太阳在南北回归线时情况正好相反,有利于厄尔尼诺的形成。这为日食—厄尔尼诺系数理论提供了新的能源动力,也是厄尔尼诺现象通常在圣诞节(12月25日为圣诞节,太阳在12月21—23日冬至时直射南回归线,1月3日或4日为地球近日点,太阳潮最强)附近发生的原因。日长幅值变化的极小值通常位于1和7月,原因就在于夏至(6月21日或22日)和冬至(12月21—23日)时太阳在南北回归线,太阳潮使地球扁率变小,自转变快。我们发现,太平洋海温的准两年震荡是日食-厄尔尼诺系数与厄尔尼诺之间存在12~24个月位相差的原因,厄尔尼诺一定发生在太平洋海温暖年,拉尼娜一定发生在海温冷年。从1951—2003年,这种对应关系无一例外,是预测厄尔尼诺的最有效指标,也是决定厄尔尼诺发生的主因。2004年日食-厄尔尼诺系数较大值8.5可能使厄尔尼诺发生在当年或2006年的暖年,2008年日食—厄尔尼诺系数大值12可能使厄尔尼诺发生在当年(暖年),2007年海温冷年将发生拉尼娜事件。强潮汐起激发作用。根据日食-厄尔尼诺系数理论,发生在赤道和低纬地区的日食可诱发拉尼娜事件。2005年的日食-厄尔尼诺系数为-2(累计值为-5),与1998年相同,可诱发一次拉尼娜事件。2000年世界进入拉马德雷冷位相后,拉尼娜现象将逐渐强烈,台风灾害日趋严重。从1951年以来,日食—厄尔尼诺系数达到-2的年份共有14个,其中9个发生了拉尼娜事件,发生概率为0.64。日食—厄尔尼诺系数负值有累计特征,没有发生拉尼娜的负值,一定累计到下一次负值,强化下一次的拉尼娜事件。如,1954年的日食-厄尔尼诺系数为-1,累计值为-4(1951—1952年累计值为-3),发生了拉尼娜事件(中间间隔1953年厄尔尼诺事件)。1954年单凭日食—厄尔尼诺系数值-1是不能发生拉尼娜事件的,所以,没有连续两次不发生拉尼娜事件的负值出现。这就是能流不灭定理,即一种能量在没发生作用前是不会消失的。2001年日食-厄尔尼诺系数为-3,没有发生拉尼娜事件,2005年为-2,累计值为-5。这是我们预测2005年5月以后发生拉尼娜事件的根据。事实上,2004年发生了弱增温,2006年8月至2007年2月发生了厄尔尼诺事件,2007年8月发生了拉尼娜事件。2008年4—7月为强潮汐时期,此期间拉尼娜结束,厄尔尼诺发生。预测实践表明,日食—厄尔尼诺系数理论和海温准两年波动有较好的预测效果。表1是我们在2003—2005年的预测根据与结论。6厄尔尼诺地震群与地壳反向升降的关系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3~9°C,高差为40~60cm。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,东西太平洋地壳在拉尼娜事件和厄尔尼诺事件交替中至少分别升降13~20cm,引发地震活动和火山活动,造成太平洋海温异常升高。由此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,与潮汐引起的东西太平洋海面60cm高差相叠加,相互加强。这是厄尔尼诺前后强潮汐激发地震火山作用非常明显的原因。我们称之为“大洋地壳跷跷板运动”。跷跷板累计力矩达1.3×1010N。由布拉德·亚当斯教授领导的研究小组通过对极地岩心和其他气候现象(比如年轮、珊瑚等)的研究,推断出厄尔尼诺气候急剧变化的时间,然后将这些时间记录与1649年以来记录在案的热带地区火山爆发的时间进行比较。每当有一次火山爆发,当年冬天出现厄尔尼诺现象的几率就会增加一倍。火山爆发时会喷出大量岩灰到平流层,它们将阻碍太阳光线到达地球,既而使大气气温下降十几度之多。研究人员认为,火山爆发会改变大气和海洋之间的相互作用,极有可能导致热水集中在太平洋中心部位,既而引发厄尔尼诺现象。Walker,D.A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。在过去最持久的6个厄尔尼诺与最反常的插入式地震活动相一致,它们在1964到1992年沿东太平洋隆起从15°S到40°S同时发生。7厄尔尼诺南方涛动enso循环的季节动态从1955年以后,用近代仪器观测到,地球自转加速度约每4a就有一次突然的变化。平缓的变化可能是由于地幔与地核的角动量交换,但突然变化的原因现在还不清楚。根据美国华盛顿和理士满(Richmond)两地测得的地球转速季度平均值的变化,可用一条折线近似地表示,其转折点各在1957.79,1961.93和1965.61。在这些点上加速度的变化是急剧的,但速度是连续的。这个现象有无特别的物理意义,现在尚难断定。季节性的日常变化约为0.6ms,相当于±60×10-10,并且各年几乎相同。季节性的加速度约为±650×10-10/a。这个变化主要是由于风引起的,但潮汐也有影响。最近,我们在研究特大潮汐时,意外发现月亮近地潮和太阳近地潮有4a准周期的叠加关系,与地球自转加速度4a周期变化一一对应。由于这个变化受到日月大潮的强烈干扰,所以潮汐强弱表现为准2a周期和准4a周期变化,并且叠加日期有规律的递进变化。在地球近日点(1月3—4日)附近(标准为相差不过15d),月亮近地潮和日月大潮的叠加(标准为相差不过3d)形成最强的特大潮汐。从表2中可以看出,1月6日、8日、9日和17日的月亮近地潮在地球近日点附近,与日月大潮叠加时产生最大潮汐,导致厄尔尼诺或灾害年发生。4a重复一次,其中有1a或2a发生变化,称为4a准周期。潮汐强弱表现为2~8a的变化周期,其中明显的含有准2a周期和准4a周期变化。南印度洋和东南太平洋范围的南极海冰变化、赤道东太平洋的海温变化和地球自转速度变化都有准4a周期,与太阳近地潮和月亮近地潮叠加的准4a周期对应。小波分析的结果表明,厄尔尼诺─南方涛动(ENSO)循环的周期从20世纪50年代以来经历了显著的变化。其主周期在60年代中期由6a左右突变为2a左右,随后逐渐增为4a左右。70年代中期之后,ENSO循环呈现准5a振荡,同时也含有一个明显的准两年振荡分量。研究表明,强潮汐、地震、火山和厄尔尼诺有很好的对应性和因果关系[3,23,30,38,41,45],大气、海洋和岩石圈的相互作用是厄尔尼诺产生的原因。厄尔尼诺现象有近似2.2、5.5、11a和22a周期。东南太平洋(120°W~60°W)的海冰,主周期为120个月,次周期分别为48、26.7和20个月。地磁轴围绕地理轴以0.05(°)/a的平均角速度旋转,似乎有7000a的周期性。非偶极场以0.2(°)/a的速率向西漂移,绕地球漂移1周约需1800a。地磁还有11a左右的“太阳周期”。地球主磁场的长期变化显示出清晰的30a周期变化。南半球大气温度场从地面层直至对流层顶广泛盛行着十分显著的与太阳磁场磁性22a周期变化相一致的变化周期。地球海洋温度变化广泛盛行着22a尺度的年代际周期性变化,这种22a变化周期在深层海洋中更为清楚。南北半球中纬度平流层和对流层大气温度场普遍存在22a变化周期。交点月周期27.21d,朔望周期29.53d,合成周期2.2014a。近点月周期27.55d,与朔望周期合成2.2274a周期。交点月周期27.21d和月亮近点月周期27.55d合成2.0533a周期。月亮赤纬角变化周期为13.6d、27.3d和18.6a。与朔望周期合成1.1044a和2.208787a周期。月亮赤纬角变化周期27.3d与月亮近点月周期27.55d合成2.059a。因此,潮汐有1.1、2.06、2.2、18.6a的基本周期。由此衍生的周期有5.5、10、11、22、30.9、55、55.8、61.8a周期,与气候现象循环的记录有很好的对应性,并与太阳黑子周期产生叠加效应。潮汐还有1800a周期,与近一万年气候变化相对应。由此可见,潮汐10、11、22、31、55、55.8、61.8、1800a的强弱变化比太阳活动更有利于解释厄尔尼诺、海冰、地磁、气温、海温、地震的周期变化。气候变化与构造运动密切相关。例如,日月对地球赤道凸起的吸引导致岁差运动,由于内核成橄榄形,不受日月的摄动作用,可在液核中相对赤道突起差异旋转,产生地磁极绕地理极的西向漂移。液核的潮汐波动是地磁场变化的重要原因。8厄尔尼诺事件与环澳大利亚气候突变例证之一:南极海冰季节性变化幅度较大,与赤道太平洋海温和流速相关。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°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51cm/s,8月最大流速大于77cm/s。即8月赤道洋流流速要明显地大于2月。例证之二:120°W~60°W南极海冰,即东南太平洋的海冰,主周期为120个月,次周期分别为48、26.7和20个月。全南极海冰主周期为60个月,次周期为21个月。南印度洋范围(0°E~120°E)和东南太平洋范围的南极海冰的变化主周期分别是80个月和120个月,但都有显著的48个月的次周期。这个周期与赤道中东太平洋的海温变化周期大致相同。因为环南极海冰变化和太平洋海温都具有准两年周期,所以厄尔尼诺热事件和拉尼娜冷事件应该与海冰变化引起的赤道海洋表面温度两年周期变化一一对应。表1给出了厄尔尼诺事件与东赤道太平洋表层海温两年周期振荡的对应关系。厄尔尼诺事件一定发生日食—厄尔尼诺系数极大值之后的海温暖年内,它可以解释日食与ElNino之间存在12—24个月的位相差。这种对应关系表明,南极半岛海冰的增减是太平洋环流速度增加与减慢的原因。它与秘鲁寒流的增强与减弱一一对应。例证之三:2006年11月15日澳大利亚正值夏季,澳大利亚维多利亚州的部分地区却突降大雪,当地气温也出现大幅下降。造成这次降雪的主要原因是一股来自南极的寒流突然来袭。澳大利亚地处南半球,时值春夏交接,但在10月,澳大利亚先是遭遇百年来最严重的干旱,然后又在27日开始猛降温,雪雹齐下。其中,塔斯马尼亚州两周内的温度更是从33.1℃急降至最低-6℃。塔斯马尼亚州首府霍巴特27日晚气温突然骤降至2℃,并出现大量霜雪及冰雹。霍巴特附近的威灵顿山区,气温更降至-6℃,创下41年来10月夜间最寒冷记录。澳大利亚东南部的塔斯马尼亚岛因为这场严寒,30多年来第一次迎来了降雪。南极大陆三个海冰气候开关可以解释澳大利亚的气候突变。据国家气候中心2006年10月海冰监测,南极海冰较常年同期以偏多为主。除别林斯高晋海附近海冰密集度较常年同期偏低20%~60%外,南大西洋西部、南印度洋西部和南太平洋西部沿60°S的海区海冰密集度较常年同期偏高20%~60%。由于澳大利亚海冰开关Ⅱ的海冰增加,阻塞了西风漂流的通道,加强了西澳大利亚寒流,使东印度洋海水变冷。由于增加的海冰迫使西风漂流北移,澳大利亚东南部的塔斯马尼亚岛因此而遭遇这场严寒。这是澳大利亚在10月和11月遭受寒流袭击的原因,也是环南极三个“海冰开关”控制全球气候突变的证据。强潮汐激发的冷