全球8級以上大震的54年沙羅周期
全球8級以上大震的54年沙羅周期
楊學祥，楊冬紅
（吉林大學，長春130026）
摘 要：在厄爾尼諾現象發(fā)生前后, 東西太平洋海面高度分別升降60cm, 水均衡作用使洋殼反向升降20cm. 由此形成的東西太平洋地殼蹺蹺板運動是厄爾尼諾現象與地震火山活動一一對應的原因.
關鍵詞：厄爾尼諾,水均衡作用,蹺蹺板原理, 地震群, 火山.
1． 問題的提出
學者徐道一在2010年12月指出，從1890年以來發(fā)生的特大地震中有5個具有較好的有序性。它們的發(fā)生日期為：
1897年6月12日印度阿薩姆Ms8.7級地震；
1906年1月31日厄瓜多爾Ms8.9級地震；
1950年8月15日中國西藏Ms8.6級地震；
1960年5月22日智利Mw9.5級地震；
2004年12月26日印尼蘇門答臘Mw9.1級地震。
1897年逾1950年相差53年。1906年和1960年，1950年和2004年都相差54年。在天文上與54年近四的周期有：其一為沙羅周期，一份沙羅周期是18年10日（或11日），3個沙羅周期為54年30日（或33日）。其二為地球自轉速率的潮汐變化。5次特大地震的有序性主要與日食和月食有關的沙羅周期有關，日食和月食的出現表明是太陽、月球和地球處于近似一線的特殊位置，即引潮力的最大狀態(tài)，引潮力可能影響到地球深部的平衡狀態(tài)，引發(fā)特大地震的發(fā)生[1]。
Sidorenkov列出了1900-2010年地球旋轉速率中引潮力（D）的變化曲線，認為自然過程極端事件的發(fā)生與18.6年的周期變化有關，D的極小值在1903、1923、1942、1960、1978和1997；最大值為1914、1932、1950、1969、1988和2007年，下一個極小值可能發(fā)生在2015-2016年[2]。
2． 54年沙羅周期形成的原因
54年是由3個沙羅周期合成的，是與其他50-60年周期疊加而成的，其中最明顯的就是拉馬德雷周期和厄爾尼諾周期。
2.1與拉馬德雷冷暖位相的疊加
對潮汐周期的疊加和地震數據的分析中，我們發(fā)現潮汐對太平洋十年濤動（PDO）的影響以及地震和氣候變化相同的周期關系，表明潮汐和地震在氣候波動變化中的作用不可忽視[3]。
2005年以來，作者的數值計算得到一些可以驗證的新結果。過去人們僅僅知道太陽黑子活動有11a和22a周期，實際上潮汐也有11 a和22 a周期。
澳大利亞氣象學家E. 布賴恩特編著的《氣候過程和氣候變化》中，有關氣候現象循環(huán)的記錄75項[4]。計算表明，潮汐有1.0303、1.1145、2.0538、2.0606、2.2014、2.2087、2.2289、18.6 a的基本周期[5]。由此衍生的周期有3.1、3.34、4.1、4.9、5.5、5.57、9、9.2、9.3、9.5、9.9、9.98、10、11、11.137、18.6、、19.96、22、22.3、27、29.95、30、33、44、54、55、55.7、55.8、60、77、90、110、179.6、182.4、186、200、205、220 a，與75項氣候現象循環(huán)的記錄有很好的對應性，與潮汐周期相同的有66項，占88%，表明潮汐是影響氣候現象循環(huán)的主要因素[3, 6]。
表1 太平洋十年濤動51-56年準周期[3, 6]
Table 1 51-56a cycle by PDO
合成周期名稱
周期年數
倍數
倍數周期
近點月與月亮視赤緯角合成周期
交點月與月亮視赤緯角合成周期
近點月與交點月合成周期
月亮視赤緯角與日月大潮合成周期
交點月與朔望月合成周期
近點月與朔望月合成周期
日食和月食的沙羅周期
2.0538年與2.2014年合成值的2倍
2.0538年與2.2087年合成值的2倍
2.0606年與2.2014年合成值的2倍
月亮赤緯角周期
潮汐合成周期
太陽黑子周期
1.0303a
1.0176a
2.0538a
1.1043a
2.2014a
2.2289a
18a
9a
9a
9a
18.6a
11a
11a
50
50
25
50
25
25
3
6
6
6
3
5
5
51.515a
50.88a
51.345a
55.215a
55.035a
55.723a
54a
54a
54a
54a
55.8a
55a
55a
根據呂俊梅等人對PDO指數和Nino3指數進行離散功率譜分析結果，超過99%顯著性水平的F值所對應的周期即為顯著變化周期。PDO最顯著的變化周期為50a，其次為5.6 a。ENSO最顯著的變化周期為3.6a。在10-33a周期波段上，除了12.5a周期外，PDO其余的周期都通過了顯著性檢驗[7]。
表2 潮汐疊加振幅對比[3，6]
Table 2 Contrast among the amplitude of tidal cycles
潮汐疊加狀況
比值
潮汐振幅（cm）
月亮遠地潮
太陽遠地潮
太陽近地潮
月亮近地潮
日月小潮
日月大潮
月亮近地潮與日月大潮疊加
日月大潮與太陽近地潮疊加
日月大潮、月亮近地潮與太陽近地潮疊加
1
46%
50.7%
135%
54%
146%
181%
150.7%
185.7%
46
21.16
23.32
62.10
24.84
67.16
83.26
69.32
85.42
PDO最顯著的變化周期為50a，其次為5.6 a，與5.5 a、5.57 a、51 a、52 a、54 a、55 a和55.8 a的潮汐周期有很好的對應關系，與本文的周期疊加和模型計算是一致的。潮汐3.1a和4.1a周期的平均值為3.6a，與ENSO最顯著的變化周期3.6 a相對應。5.57a和55.7a顯著周期表明月亮近地潮和日月大潮在PDO中的重要作用。潮汐3.1a和4.1a周期表明ENSO與月亮近地潮、日月食、月亮赤緯角相關。PDO的51-56a周期是多因素疊加的結果（見表1）。
5.57a和55.7a周期是月亮近地潮和日月大潮疊加的合成周期，兩者疊加使潮汐強度比月亮遠地潮增加81%（見表2），因而有非常顯著的作用。這也為月亮近地潮與日月大潮相隔不超過三天的月份定義為強潮汐月，提供了一個合理性的證據[3]。
當月亮在南（北）緯28.6度時，高潮區(qū)在12小時后從南（北）緯28.6度向北（南）緯28.6度震蕩一次[8, 9]，大氣和海洋的快速南北運動將產生巨大的能量交換。這是以18.6年為周期的潮汐南北震蕩作用比其他周期的潮汐東西震蕩作用更顯著的原因。
我們的研究表明，三個月亮赤緯角變化周期（每個18.6年，共55.8年），對應一個拉馬德雷冷暖位相交替周期，對應一個8.5級以上大震強烈與減弱變化周期。拉馬德雷冷位相時期潮汐南北震蕩強度相對較強，對應月亮赤緯角兩大一小，根據季林的強潮汐致冷效應[10]，出現全球低溫期；拉馬德雷暖位相時期潮汐南北震蕩強度相對較弱，對應月亮赤緯角一大兩小，出現全球溫暖期[8,9]。
1889年以來，全球大于等于8.5級的地震共21次。在1889-1924年PDO“冷位相”發(fā)生6（1900年以來國外數據：2）次，在1925-1945年PDO“暖位相”發(fā)生1（1）次，在1946-1977年PDO“冷位相”及其邊界發(fā)生11(7)次，在1978-2003年PDO“暖位相”發(fā)生0次，在2004-2008年PDO“冷位相”已發(fā)生3次。規(guī)律表明，PDO冷位相時期是全球強震的集中爆發(fā)時期和低溫期。2000年進入了PDO冷位相時期，2000-2030年是全球強震爆發(fā)時期和低溫期[3, 8]。郭增建的“深海巨震降溫說”是PDO冷位相與低溫凍害對應的物理原因[1]。
1947-1976年拉馬德雷冷位相時期我國7級以上地震發(fā)生50次，平均每年1.73次，1977-1999年拉馬德雷暖位相時期我國7級以上地震發(fā)生12次，平均每年0.55次。拉馬德雷冷位相時期我國7級以上地震是拉馬德雷暖位相的3倍以上。2000-2035年拉馬德雷冷位相時期我國7級以上地震又進入新的活躍期，2001年昆侖山口8級地震和2008年四川汶川8級地震是兩個明確的強震頻發(fā)的信號。2000-2035年不僅是全球強震爆發(fā)時期，也是中國7級以上地震頻發(fā)時期。
從1947-1976年拉馬德雷冷位相時期我國7級以上地震發(fā)生情況來看，前10年發(fā)生20次（包括兩次8級以上地震），后10年發(fā)生20次，中間10年發(fā)生10次，前后10年的地震相對頻發(fā)值得關注。年強震多發(fā)生在中西部，后10年東部地區(qū)也有強震災害發(fā)生，如1975年遼寧海城地震和1976年河北唐山地震。因為考慮到全球變暖導致的海平面上升可能超過歷史的記錄，由此導致的地殼均衡運動也可能超過歷史的規(guī)模。這是比溫室效應更危險的變化趨勢和變化后果。
強震與全球氣候變化關系的地球物理解釋是：全球變暖導致的海平面上升，破壞了地殼的重力均衡，引起加載的海洋地殼均衡下沉，由此而引發(fā)的深海強震和海嘯又將迫使深海冷水上翻到海洋表面，從而將會引發(fā)全球變冷。這就是大自然的自調節(jié)作用[11]。
2.2與厄爾尼諾日食影響的疊加
厄爾尼諾與火山地震活動密切相關。對1763年以來的19次強厄爾尼諾事件進行的統計表明，70%以上的厄爾尼諾事件都發(fā)生在太平洋地震活動年，特別是1900年以來的7次強厄爾尼諾事件幾乎無一例外地全都出現在太平洋地震活動年[12];70%以上的厄爾尼諾年都為火山活躍年[13]。1990年戰(zhàn)淑蕓根據地震統計資料得出赤道東太平洋海水增暖的年份全球地震增多的結論。1950~1979年期間，共有15個暖水年，其中12年均發(fā)生了8級以上強震，幾率高達80%。根據公元前2000～公元1979年重大地震統計結果，在厄爾尼諾年，地中海、土耳其至帕米爾、喜馬拉雅東段、東南亞、中國大陸及日本、臺灣一帶為地震多發(fā)區(qū)；厄爾尼諾后一年，美洲西部太平洋沿岸一帶為地震多發(fā)區(qū)，與東西太平洋海面反向變化相關[14]。侯章栓等對近百年全球氣候變化與外強迫因子信號檢測結果表明，火山活動是影響ENSO的最重要外強迫因子[15]。它不但揭示了地球流體、構造活動與氣候變化的關系，而且使厄爾尼諾的海底火山說[16]、引潮力說[1]和地球扁率變化說[17]得到有力的支持。
證據顯示從1964到1987年南方濤動五個最低值和沿東太平洋隆起從20oS 到 40oS插入式的地震活動之間相關. 這個地區(qū)包含了地球上最廣闊的山脈體系之一, 巨大的能源在那里通過海底火山和熱液活動釋放出來.兩個截然不同的現象——厄爾尼諾和地震群——不顧它們無規(guī)律的循環(huán)速率和周期, 看上去幾乎是同時發(fā)生的. 同樣, Daniel A. Walker (1995) 發(fā)現, 在過去最持久的六個厄爾尼諾與最反常的插入式地震活動相一致, 它們在1964到1992年沿東太平洋隆起從15oS 到 40oS同時發(fā)生. 根據海底火山作用和熱液活動, 東太平洋隆起從15oS 到 40oS地區(qū)是地球上有據可查的最活躍地區(qū), 在這個地區(qū)微小相同的變化或大氣壓力范圍的轉移對引發(fā)厄爾尼諾的作用是公認的. 如果這個地區(qū)的熱活動沒有被海洋覆蓋, 這些活動將被認為是引起厄爾尼諾的重要因素[18-20].
表3全球8級以上地震、全球中源和深源7級以上8級以下地震與厄爾尼諾事件關系[19-20]
Table 3 Relation between earthquakes and El Nino events [19-20]
年
7級地震 數
8級地震 數
厄爾尼 諾
年
7級地震 數
8級地震 數
厄爾尼 諾
年
7級地震 數
8級地震 數
厄爾尼 諾
1904 1 2 #
1905 4 3 *#
1906 3 7
1907 5 2
1908 2 1
1909 10 1
1910 14 1
1911 10 2 #+
1912 6 1 *#
1913 5 0
1914 7 3 *#
1915 7 1
1916 9 1
1917 3 2 #
1918 7 2 #+
1919 4 1 *#
1920 1 3
1921 5 0
1922 5 1
1923 0 2 #
1924 6 1
1925 0 0 #+
1926 6 0 #+
1927 6 1
1928 4 2
1929 4 1 *
1930 2 0 *#
1931 4 1 #
1932 5 2 #
1933 4 1
1934 5 2 ？
1935 4 0
1936 2 0
1937 10 0
1938 3 2
1939 8 3 *
1940 10 1 #-
1941 6 2 #+
1942 6 1
1943 7 1 #
1944 8 1 #-
1945 3 1
1946 5 3 #
1947 3 0
1948 6 1 #
1949 8 1
1950 15 3
1951 2 1 #
1952 1 2
1953 5 0 *
1954 5 0
1955 3 0
1956 6 0
1957 6 2 #+
1958 2 2 #+
1959 6 1
1960 3 1
1961 7 0
1962 3 0
1963 5 1 #-
1964 5 1
1965 1 1 *#
1966 1 1
1967 3 0
1968 2 1 #
1969 3 1 #-
1970 7 0
1971 4 3
1972 5 1 #+
1973 2 0 +
1974 3 1
1975 3 0
1976 2 1 *#
1977 0 2 #
1978 1 4
1979 1 2 弱
1980 2 0
1981 16 1
1982 18 0 #+
1983 22 0 #+
注：根據張家誠的歸納，#表示王紹武確定的厄爾尼諾年，拉斯莫森確定的最強厄爾尼諾年為+，次強為*，一般為 - 。據周春平的歸納，1979年為弱厄爾尼諾年。1981~1983年的數據為國家地震局分析預報中心二室發(fā)表的地震資料，其中7級地震為全球全部7級以上8級以下地震。
厄爾尼諾前后東西太平洋海面高度反向變化產生的地殼均衡和水均衡，是地震活動的激發(fā)因素，因此，厄爾尼諾前后一年內必有增強的地震活動。從1904年到1980年，僅有1934年一年例外（見表3）[19,20]。地震活動的韻律是預測厄爾尼諾事件的重要依據。
3． 地震54年周期的應用
根據翁文波院士的可公度性理論，在自然界的復雜系統中存在受多種因素影響的可間斷周期，54年特大地震的周期就是可公度周期。
表4 8級以上大地震的下推檢驗
年 8級以上地震數
外推54年可重復性
1904 2 #
1905 3 *#
1906 7
1907 2
1908 1
1909 1
1910 1
1911 2 #+
1912 1 *#
1913 0
1914 3 *#
1915 1
1916 1
1917 2 #
1918 2 #+
1919 1 *#
1920 3
1921 0
1922 1
1923 2 #
1924 1
1925 0 #+
1926 0 #+
1927 1
1928 2
1929 1 *
1958 2 #+ 可重復
1959 1 可重復
1960 1 可重復
1961 0 不可重復
1962 0 不可重復
1963 1 #- 可重復
1964 1 可重復
1965 1 *# 可重復
1966 1 可重復
1967 0 可重復
1968 1 # 可重復
1969 1 #- 可重復
1970 0 不可重復
1971 3 可重復
1972 1 #+ 可重復
1973 0 + 不可重復
1974 1 可重復
1975 0 可重復
1976 1 *# 可重復
1977 2 # 可重復
1978 4 可重復
1979 2 弱 不可重復
1980 0 可重復
1981 1 可重復
1982 0 #+ 不可重復
1983 0 #+ 不可重復
注：可重復與不可重復的比例為19：7.
表5 8級以上大地震的上推檢驗和下推預測
年月日
震級
地區(qū)
54年周期上推可重復性
1990-04-23
1991
1992-06-28
1993
1994
1995-07-30
1996-11-13
1997-12-05
1998-03-25
1999-08-17
2000-06-18
2001-01-14
2001-06-23
2001-11-14
2002-11-04
2003-09-26
2004-12-23
2004-12-26
2005-03-29
2006-04-21
2006-11-15
2007-01-13
2007-09-12
2007-09-13
2008-05-12
2009-09-30
2010-02-27
2011-03-11
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
8.1
8.0
8.1
8.0
8.2
8.0
8.0
8.0
8.4
8.5
8.2
8.1
8.2
8.0
8.9
8.6
8.3
8.0
8.1
8.6
8.2
8.0
8.0
8.8
9.0
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
發(fā)生
哥斯達桑加*
美國加利福尼亞#
智利北部*
秘魯*
勘察加
巴勒尼群島#
土耳其
南印度洋
中美洲海岸
秘魯海岸近海*
中國青海*
中阿拉斯加
日本北海道地區(qū)*
麥闊里島以北地區(qū)
印尼北蘇門答臘
印尼北蘇門答臘*
西伯利亞東部*
千島群島地區(qū)
千島群島地區(qū)
印尼蘇門答臘
印尼蘇門答臘
中國四川汶川
薩摩亞群島
智利
日本本州東海岸
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性大
可能性小
1936 0 不可重復
1937 0 可重復
1938 2 可重復
1939 3 不可重復
1940 1 不可重復
1941 2 可重復
1942 1 可重復
1943 1 可重復
1944 1 可重復
1945 1 可重復
1946 3 可重復
1947 0 不可重復
1948 1 可重復
1949 1 可重復
1950 3 可重復
1951 1 可重復
1952 2 可重復
1953 0 不可重復
1954 0 不可重復
1955 0 不可重復
1956 0 不可重復
1957 2 可重復
1958 2 可重復
1959 1 可重復
1960 1 可重復
1961 0 不可重復
1962 0 不可重復
1963 1 - 可重復
1964 1 可重復
1965 1 可重復
1966 1 可重復
1967 0 可重復
注：可重復與不可重復的比例為14：8。2007-2010年特大地震頻發(fā)與2007年潮汐引力最大值有關，是一個例外。去掉這一因素，比例恢復到14：4。2015-2016年是引潮力極小值年，與1960年一樣發(fā)生強震的可能性變大。
根據林振山等人的日食-厄爾尼諾系數理論，沙羅周期具有精確的周期性，導致厄爾尼諾發(fā)生的多次日食發(fā)生在兩極因素不具有周期性[21]。厄爾尼諾具有明顯的2.2、5.5、11和22年周期，是使地震違背沙羅周期的重要原因[4]。
參考文獻
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本文引用地址：
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=517202 4． 結論
8級以上地震具有54年沙羅周期（與54-56年年拉馬德雷周期大致相同）的可公度性，即可間斷周期；8.5級以上地震集中發(fā)生在拉馬德雷冷位相時期；9級以上地震發(fā)生在拉馬德雷冷位相時期前17年，并具有準4年周期。
1900-2010年地球旋轉速率中引潮力（D）的變化曲線，自然過程極端事件的發(fā)生與18.6年的周期變化有關，D的極小值在1903、1923、1942、1960、1978和1997；最大值為1914、1932、1950、1969、1988和2007年，下一個極小值可能發(fā)生在2015-2016年[2]。在拉馬德雷冷位相前17年的極小值的1960年和極大值的1950年，都發(fā)生了9級以上特大地震，1890-1924年的拉馬德雷冷位相時期沒有發(fā)生9級以上特大地震。從1947-1976年拉馬德雷冷位相時期4次9級以上特大地震的1952、1957、1960、1964年后推54年，9級以上大地震可能發(fā)生在2006、2011、2014、2018年。已發(fā)生的9級以上大地震有2004年12月26日和2011年3月11日，最大誤差為1年，所以，2014年和2018年發(fā)生9級以上大地震的可能性很大。
下一個極小值2015-2016年發(fā)生9級以上特大地震的可能性很大。徐道一推測在2014年，與我們在2008年的推測完全一致[22]。
參考文獻
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http://www.jllib.cn/library/magazine/20080707k.htm楊學祥，楊冬紅. 全球8級以上大震的54年沙羅周期. 2011-12-11 07:03 科學網。
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