厄尔尼诺与地球圈层耦合08春191MB.ppt
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1、可公度性与地震予报,提丟斯波得定则,行星到太阳的距离有规律性,不少研究者都曾企图进行解释。 德人 J.D. Titius (1766) 提出了行星同太阳平均距离的经验定律:取一数列0,3,6,12,24,48,96,192 ,然后将每个数加上4,再除以10,就可以得到以天文单位表示的各个行星同太阳的平均距离。 德国天文学家 G.Bode (1772)进一步研究后发表了这个定则,因而得名为Titius-Bode law。可以表述为:从离太阳由近到远计算,对应于第 n个行星(对水星而言,不是取为1,而是),其同太阳的距离 :,a n 0.4 + 0.3 2 n-2 (天文单位)。,土星卫星,夹角6
2、0,位于圆弧交汇点,随机“摔八瓣”,地震预报类型,中、长期预报研究成果可以在国内外自由学术交流。 短、临地震预报只能由国家统一发布,目前准确预报率仅为-3%。,四川省地震局提供的汶川8.0级地震序列分布图 (5月12日至5月19日)。 新华社发,沿NE向龙门山断裂带分布,较过去略为延伸 到青川为止,余震预报,地震预报有三要素:震级、时间、地点。 其中最难的是地点,主震发生后地点有了一个范围,也就是破裂走向的附近地区,地点就相对确定了。综合考虑强震后余震的统计规律,结合地质构造、 破裂走向就能进一步缩小范围。 时间上,根据地震资料总结出来的规律,强震发生后的这个时间点是余震的高发时段,就预报这个
3、时间。 震级也是综合这些因素考虑,可以得出一个大概的范围。 这是一种定位方法,虽然不太准,也会出错,但毕竟还是有一定规律可循。,从震央汶川县往北北东方向以每秒三公里速度裂向广元,足足花一百秒裂完。,龙门山断裂带,茂汶断裂(龙门山后缘断裂):晚新生代具逆走滑运动(右旋)性质, 走滑分量(速率逆冲分量(速率1.1mm/a) 。 北川断裂(龙门山主中央断裂):走滑分量(速率1.1mm/a)=逆冲分量(速率1.3mm/a) 。 3.6Ma前(T2-3-E):逆冲推覆运动。,活动断裂与活动地块图,根据板块构造理论编制的活动断裂与活动地块图 全部8级地震和80%的7-7.9级地震发生在一、二级活动地块边界
4、上,1988年以来中国大陆西部7级以上地震 和华北6级以上地震,西半球地震孔隙区,北美圣安德列斯断层150Ma以来,断层两盘已相对错开560km,平均速率5cm/y。 断层活动记录:仅在1906年圣弗兰西斯科地震、1994年加里福尼 亚地震等数次强震期间,断层闭锁段有明显加强活动迹象,其余80 年两个断层闭锁段并未随着断层整体滑移而活动。,未来十年将发生毁灭性大地震,2008.4.29:俄罗斯科学家预言2018年前世界将发生大地震,破坏力堪比2004年的印泥海啸。 结论基于:一种能记录地震生成过程并预测地震的新模型。 震中可能位置:美国和加拿大西部交界带、智利、克什米尔、印尼苏门答腊和安达曼群
5、岛附近的印度洋。,俄学者发明的MSS计算法可以对地震进行中期(几年内)预测。大地震具有明显的周期性,在周期的末期地震活动会加强。 20世纪所有4场特大地震都发生在一个很短的时期内:堪察加9级(1952)、阿拉斯加安德烈亚诺夫群岛9.1级(1957)、智利9.5级(1960)、阿拉斯加威廉王子海峡9.2级(1964)。 俄学者研究的3000km半径范围内的262个周期中,有124个地震周期出现活动加强的征兆。,厄尔尼诺与 地球圈层耦合,中国地质大学地球科学学院 刘本培 200.,1.大气的组成、结构和大气污染 2.大气的运动气团与气旋 3.海水的运动洋流与海面升降 4.海-气耦合与厄尔尼诺现象
6、5.固体地球与厄尔尼诺关系,大气圈是地球最外部的圈层,也是地球所有各圈层中最活泼的圈层之一。,大气圈是在地球长期演化过程中逐渐产生的,它的发育和演变又受到地球其他圈层发育和演变的影响。,大气圈是生命存在的基础之一。大气污染和全球变暖问题引起普遍关注。,大气的组成、结构 和大气污染,三大组分与垂向结构,大气中存在着空气的对流运动、湍流运动和分子扩散,在约100km高度以下气体因此均匀混合而成为均匀层。此高度以上称为非均匀层。 均匀层中的大气可以看作是由: 干洁大气 水 汽 气溶胶质粒子 三部分组成。,大气的组成,干洁大气,前3位合占总容量的99.9%。干洁大气的分子量为28.966。在自然条件下
7、都呈气体状态。,大气中的水汽源于海洋、湖泊、江河、沼泽、 潮湿地面及植物表面的蒸发或蒸腾作用。 含量随时间、空间和其它影响条件而变。 容积变化范围在0-4之间。 一般在低纬地区水汽大于高纬地区,沿海大于 内陆,夏季大于冬季。 水汽含量沿垂直方向迅速减小: 在15-2km高度处只有地面附近的12, 在5km高度只有地面的110。,水 汽,气溶胶粒子,在相同颗粒物浓度下,北方城市实际污染程度更重。,指悬浮于空气中的液体和固体粒子(天气预报中的“可吸入颗粒物”,是衡量大气污染的重要指标之一。 地区差异:北方有较多沙尘粒子,珠三角有较多有机气溶胶。,雾与霾,雾(fog)与霾(smog,烟雾): 雾主要
8、由液态气溶胶粒子(水滴)组成,霾主要由干的气溶胶粒子组成。 两者可以相互转化:当水气增多时,霾就会凝结变成雾滴;雾经太阳一晒,水滴蒸发了,干粒子还留在空气里,又还原为霾(灰蒙蒙的天空称为灰霾)。 雾是低温下饱和气块的标志,低纬度低海拔地区形成雾非常难。所以,广州99.9%的情况是霾,根本不是雾。中国气象台播发的气象预报中“北京盛夏季节30C大雾弥漫”的提法不妥,出现的肯定是霾。,如果污染物不断积累,灰霾的浓度也会越来越高,对人的健康危害也越来越大(憋气、咳嗽、头晕、乏力、恶心和坏脾气)。,城市大气污染,19世纪工业化初期为粉尘污染时代:污染源主要是大型发电厂、水泥厂和各种工业炉窑直排的粉尘。
9、二氧化硫、硫酸盐污染时代:污染源主要是发电厂和工业窑炉排防的二氧化硫,在大气中发生化学作用氧化成硫酸盐颗粒物。 最近几十年为大气复合污染时代:交通源排放的尾气已超过工业排放。污染物主要是氮氧化物、挥发性有机物(碳氢化合物VOC)和一氧化碳(CO)。这些气体在紫外线照射下会生成光化学烟雾,其标识物是臭氧浓度的升高,生成物称为细粒子。 欧美经历了以上3个阶段的完整过程,历时百年之久。中国则在30年内压缩性地集中出现这种污染过程。,PAHs(Polycyclic aromatic hydrocarbons) 苯并a芘公认的强致癌和致突变物质。 其他几种EPA属PAHs质量浓度均比苯并a芘高,其致癌和
10、致突变性更强。 大气颗粒物中的有机污染物主要来源于煤的不完全燃烧,汽车尾气次之。,中国城市大气污染,南京1961-2005城市霾日统计:50年内增加了上百倍。60年代每年仅几次,1991突破100次,1994达到158次,2005为106次。 2007.12.23全国主要城市当日空气污染指数(API)公布,成都以422位居首位(与持续数日雾灾影响有关)。 监测标准严重滞后:在中国,1996年制定的可吸入颗粒物国家标准是年平均浓度每立方米空气100微克,是世界卫生组织标准(20mg/m3)的五倍。形成灰霾的主要成分空气动力学等效直径2微米(PM2.5)的大气颗 粒物(恰好是毒性最强的颗粒物) ,
11、未列入监测指标。,环境空气质量(API指数):国际标准需监控SiO2、NO2、O3、CO、可吸入颗粒物(PM10)、细粒子颗粒物(PM2.5、PM1)、能见度;国内仅监测SiO2、NO2、可吸入颗粒物。,八大社会公害事件,震惊世界的雾都劫难,“毒雾”持续的5天内4700多人因呼吸道病而死亡,多数是年长者。雾灾之后几个月,又有8000多人死于非命。当时英国雾中烟尘颗粒物(燃煤产生的硫化物为主)浓度是4mg/m3 。 当年客居伦敦的老舍描绘为“乌黑的、浑黄的、绛紫的,以致辛辣的、呛人的”雾霾。风速表读数为零,浓雾5天不散。,环境空气质量(API指数): 国际标准需监控SiO2、NO2、O3、CO、
12、可吸入颗粒物(PM10)、细粒子颗粒物(PM25、PM1)、能见度;国内仅监测SiO2、NO2、可吸入颗粒物。 北京绿色奥运目标的艰巨性!,纽约:二十几微克,“雾都”的治理,1956颁发清洁空气法案,设立城区无烟区,禁止使用产生烟雾的燃料;发电厂和重工业等煤烟污染大户迁往郊区。 1968又颁布清洁空气法案,要求工业企业建造高大烟囱,加强疏散大气污染物。 1974实施控制公害法,全面规定对空气、土地、河流、湖泊、海洋等方面的保护及对噪音的控制条款。另有公共卫生法、放射性物质法、汽车使用条例和各种能源法等。,80年代开始,数量持续增加的汽车取代燃煤成为大气主要污染源。在阳光中的紫外线作用下发生复杂
13、的光化学反应,产生以臭氧为主的多种二次污染物(“光化学烟雾”)。 1993要求出售新车必须加装催化器(减少氮氧化物污染)。 1995通过环境法,要求制订一个治理污染的全国战略。设立2005前实现的污染控制定量目标。提高交通“零排放”模式使用率(氢气燃料电池和电动车)等。 近年公布交通2005方案,计划20年内减少私家车9%。,2.大气的运动,大气的运动既有垂直方向,也有水平方向。 前者可形成大气环流,后者则形成气旋和风。 大气的运动是在气压梯度的驱动下发生和维持的。,气旋是指中心气压低 于四周的水平空气涡旋, 也是气压系统中的低压。 北半球气旋中低压的 水平气流呈逆时针方向向 中心辐合,南半球
14、则相 反。 反气旋是指中心气压高 于四周的水平空气涡旋, 也是气压系统中的高压。 旋转方向也与气旋相反。 气旋按其生成的地理位 置分为热带气旋和温带气 旋。,气旋,热 带 气 旋,生成于热带洋面,中心气压低于外围且作水平旋转的气团。是海气耦合的复杂产物。,中心区,大风区,外围区,台风结构,飓风与台风的对比,飓风灾害,风速110哩/时吹起屋顶瓦片(下)。 五级飓风荡平房屋(右)。,桑美台风灾害,然后在福建福鼎登陆,中心风力19级,局部阵风高达75.8米秒(50年来登陆我国的最强台风-个头不大)。 事先台风警报已紧急转移150万人,召回数万只船舶,但沙埕港内大批避风船舶脱锚漂移,数百渔民并未及时上
15、岸。 由于没有季风云系提供的水汽维持,登陆5小时后迅速减弱。,2006年,缅甸台风灾害,缅甸已有40年未受台风袭击,灾难总是降临在邻国孟加拉。 纳尔吉斯台风(Nargis,乌都尔语“水仙花”)的路径却异常刁钻狡猾,科学界目前还没有确切的解释。 强风、海潮、暴雨灾害叠加。风暴潮(由大气强烈扰动而引起的海面异常升高现象)高达3.5米,导致的死亡人数台风本身。 三角洲中心带大面积砍伐红树林改作农田是风暴施虐重要原因。,赤壁之战与借东风,高压反气旋中心由西往东移动 赤壁地区风向发生倒转 暖湿空气流经较冷地面时形成大雾 偶然性与必然性关系,4.海-气耦合与厄尔尼诺现象,海-气相互作用,指海洋与大气密切相
16、接、互相影响、互相制约、交替耦合、彼此适应的作用。 辽阔深邃的海洋具有最大的热容量,海洋是地球上太阳辐射能的巨大储存器和地球温度的调节器。,地球上97.31%水存在于海洋中,海洋是地球、大气中水分的总源地。 气流吹动海水形成洋流、风浪、海潮;云能减弱海面太阳辐射,影响海面增温,进而影响海水的稳定度;大气降水会影响海水含盐度;气温直接影响海冰;气压高低会影响海水内CO2、O2的溶解度,进而影响海洋生物的光合和呼吸作用。,海水的反照力最低,厄尔尼诺-拉尼娜命名,厄尔尼诺(西班牙文El Nino)原意为“圣婴”表示圣诞节前后沿厄瓜多尔海岸出现一支微弱且向南移动的暖洋流。 现在用来表示:在南美秘鲁、厄
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