厄尔尼诺现象的地球动力学解释以及下全球地质科学的某些联系

文章内容：抛丕々桐咩.大有位苏联科学院院长曾说过近现代的自然科学好似在纺线,而当代自然科学则好似将这些线织成布.意思就是说当代自然科学的研究内容与研究方法的一大特点就是多学科综合研究.我刊奢望以追循这一大方向为最高宗旨.这里组织的稿件虽还未正面涉及科学上的重大问题,但也算是我们在这方面迈出的一步吧!?编者?厄尔尼诺现象的地球动力学解释以及与全球地质科学的某些联系郑毅'1'7"2-6提要本文从地质力学的理论出发.详细地敏述了对这一太尺度气象灾害的机制所作的探讨,指出在对于地球上任何大尺度的自然现象进行丹析,探讨,研究时.都不应忽视地球自转作用的影响.本文还将海气相互作用与构造体系进行了申系井对世界地质学与环境生态学界普遍关注的垒球肯平面变化问题表述了自己的见解.最后指出随着对厄尔尼诺现象的碌^研究乃至最终揭示其形成机制.必将为大气科学与垒球地质科学的申姻起到独特的纽带作用.园而也使包括这两门学科在内的地球科学更趋成熟.厄尔尼诺事件的基本特征殛研究意义厄尔尼诺事件是指来自赤道逆流的一股特暖的海水伸进秘鲁及厄瓜多尔近海沿岸的现象,因其多出现在圣诞节之际,故厄尔尼诺一词在西班牙语中意为.圣婴.这股暖水舌的温度可比周围海温高出6～7℃.但其盐度却比周围的海水低得多.这一现象的括动期通常达半年至一年半发生的年份并无一定规律.它的出现会引起全球性气候异常.给人类带来巨大的损失.仅1982～983年的那擞事件就使全球造成了数十亿美元的损失,我国也出现了大面积的南涝北早局面.因此研究厄尔尼诺事件的形成机制并预报其发生对人类社会具有重要意义.地璋动力学解释上海天文台的科研人员近年来利用1962～1986年问大量的天文,气象和其他地球物理资料,开展了对地球自转的日长变化的研究.他们发现在地球自转的长期起伏过程由伴随着时间尺度为几正的非周期性的年际波动.地球自转的这种年际速率变化与表征厄尔尼诺事件的东太平洋赤道带的海温变化有相当好的一致性即赤道带海温升高期(厄尔尼诺事件形成期)地球自转年际速率减慢,反之亦然.由此表明;各次厄尔尼诺事件都发生在地球自转的年际变化由加速变为减速之后.另外,赤道太平洋上空大尺度的大气环流也与厄尔尼诺事件直接相关.据船舶及岛屿的测风资料表明在特大厄尔尼诺事件出现的前一年太平洋上空东南信风强化,致使海平面向西部一侧上倾.在厄尔尼诺一开始,赤道信风便解体了海平面也缓和下来.与之相应的最重要的反响是赤道内渡.在正常情况下,东赤道太平洋中的跃层是相当浅的.因此它下面的冷水很容易涌升上来从而给光照带带来营养丰富的深层永.据国外的一些学者研究表明:当赤道信风松驰时,在赤道陷落的内渡便会由西向东移.从而使西部的跃层上升,东部的跃层下跌几百米.东太平洋中洋流的这种变化,导致该海域暖水层加厚,由它所形成的一股暖流受南美地形的阻挡便向南沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸流动,因而便形成了厄尔尼诺事件.另外在厄尔尼诺期间还伴有西风强化的现象这无疑也加速并增强了上述过程.综上所述.我们可以归纳出在厄尔尼诺时期一般应伴有:1.赤道带海温升高2.西风强化3.地球自转年际速率减慢为了方便.我们定义前两点为现象,第三点为现象.我们知道:包括大气圈在内的整个地球其自转满足公式:自转角速率×转动惯量一常数即:?=一为地球上某一小部分的质量.是它的质心到地轴的距离.这公式也是地质力学的理论基础.如前所述太阳过量地向赤道区域传送的热量的一部分必然要以蒸发水汽的形式释放潜热.我们设这些燕发水汽某一部分的质量为则有:赤道海温升高一表层水蒸发加剧一十一十一十一'(这里应该强调整的是:的微小变化都会导致的很大变化,况且赤道附近距地轴最远.即为.-】所以赤道海温的升高能够在一定程度上导致地球自转角速度的减慢.这一理论推导恰与上海天文台由分析实删资料所得的结果劫台?28?辱洱竹学清皇讨探法论理@折关于西风强化.我们暂且假定转动惯量井未增加.而是保持不变.由于气圈与地圈都是旋转着的完整的地球的不可分割的部分.要平衡低纬度上空西风强化所导致的大气相对于地的向东运移的加速.以使地球整体的角速度不变(因而保持?—).地球的固体部分就只有在极微小的程度上减速才行.这也与上海天文台的研究结果相吻合.至于赤道海温升高与西风强化二者在导致地转年际速率减慢方面哪一个所占的比例较大.则需要严格的计算才能知道.从另一方面考虑.以上所分析的由现象1导致现象的情形井非是绝对的.也就是说现象1与之间的影响井非是不可逆的.厄尔尼诺现象与地蜃科学的某些联系在1982～1983年间的厄尔尼诺事件时期,笔者曾见有赤道海愠升高的报道.当时笔者就曾作过粗浅的理论推导.并得出定性的结论:伴随厄尔尼诺事件的发生,地球转动的角速度应有所减慢.最近见到上海天文台的研究结果报道后.十分惊喜,遂成此文.不过笔者对此事的重新思考不仅限于气象方面,而是联想到了地质科学的有关问题.它们之间的联系就是地球自转速率的变化.1.海气相互作用与构造体系李四光首次把力学原理引用到地质学中,创立了新兴边缘学科——地质力学,为探索和解决地壳构造及地壳运动规律开辟了一条新的途径,形成了具有国际影响的新学派.他提出大陆的表层,特别是大陆的上部.主要显示两个运动方向.一部分向赤道挤压.另一部分向西但有时向东挤压.他还根据大陆上显示的大规模地完运动的证据.推论出这种运动起禄于地球自转速率变化的着名学说.以欧亚大陆为例:它从寒武纪至今共有过21次海进(大约每隔2500万年就有一次).说明它不断南移.恰恰显示出它向赤道方向挤压的过程.其原因乃是地球自转非匀速.一个封闭体系的角动量是守恒的:?—如果由于质量的紧缩以致转动惯量变小.那么地球的角速度就不可避免地要变快,反之亦然.李四光认为:地壳构造运动是控制地球自转速度的自动机制.他通过变形岩石的力学特征追索地亮运动的方向和起源,井据此提出的构造体系概念以及对之所进行的系统研究是他对地质学的最重要贡献.构造体系的理论强调地球自转对各种构造类型的成因起决定的作用.厄尔尼诺现象与地质构造体系.一个属于大气科学的问露,一个

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