南极臭氧洞与越赤道气流有关：厄尔尼诺和拉尼娜与之对应

                                                     杨学祥，杨冬红

    关键提示

       1994年，李宪之提出了一个令人深思的问题：为什么1991年大地震时间特别集中并且发生在火山爆发期？日本云仙岳火山和菲律宾皮纳图博火山以及塔阿尔火山，同在一个断层构造带上。当岩浆向上冲击时，容易同时爆发。云仙岳火山在1991年5月24日、6月3日和6月8日三次爆发；塔阿尔火山自1991年3月12日起频繁颤动，于4月2日一天中震动了27次。接着，皮纳图博火山在4月4日爆发，6月9日、6月15日和6月26日又有三次爆发。在4月5日至6月20日两个半月内亚太地区发生了5次大于7级的大地震。大地震较多、地点分散、时间集中，是显著特点。这样特殊的现象，按一般地震理论是难以解释的^[1]。1991年初春，在太平洋东部北纬9度里瑟地区2500米洋面下，发生了一次火山爆发。

      1991年5月发生了厄尔尼诺事件，它是1991年春夏两季自然灾害的主要原因。进一步研究发现，火山地震活动是厄尔尼诺现象中的一个重要环节，越赤道气流是其根源。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-516405.html

      火山喷发对空洞的确切影响仍在进行研究。然而，这方面已经有了先例。1991年，菲律宾的皮纳图博火山喷发释放了大量二氧化硫，后来发现它加剧了臭氧层的消耗。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1425303.html

     2023年臭氧洞与2022年1月汤加火山喷发有关

       臭氧空洞又扩大了！南极上空出现有史以来最大臭氧空洞

       2023-10-08 12:00:03　来源: Science科学 广东  

       根据卫星数据，南极洲上的臭氧空洞现在是有记录以来最大的之一，面积达到巴西的三倍。

       更糟糕的是，它可能会比9月16日测得的1030万平方英里（2600万平方公里）还要大，因为臭氧的消耗通常要到10月中旬才会达到峰值。

       科学家们不确定为什么今年的臭氧空洞如此之大，但一些研究人员推测这可能与2022年1月的汤加海底火山喷发有关。它的爆发相当于美国有史以来威力最大的核试验和一个世纪以来最大的自然爆炸。

       臭氧空洞的大小经常波动。每年8月，南极洲进入春季，空洞开始扩大，并在10月左右达到峰值，然后稍微收缩，最终关闭。这是因为南极洲进入夏季，平流层温度开始升高。随着这种情况发生，消耗臭氧和形成臭氧空洞的机制减慢并最终停止，阻止空洞的进一步扩大。

       过去三年，由于2019-20年的澳大利亚黑色夏季森林大火释放了大量破坏臭氧的烟雾，臭氧空洞的关闭时间晚于正常时间。今年，它也提前了几周开启，从8月初开始，目前不确定什么时候会确切关闭。

       1985年首次发现了南极洲上的臭氧空洞，在过去的35年里，采取了各种措施试图缩小空洞。专家们相信，1987年引入的《蒙特利尔议定书》有助于空洞的恢复，但今年来自欧洲哥白尼哨兵-5P卫星的测量结果是一个打击。

      哥白尼大气监测服务（CAMS）的高级科学家安特耶·伊内斯（Antje Inness）表示：“我们的臭氧监测和预测服务显示，2023年的臭氧空洞提前开始，并从8月中旬以来迅速扩大。“它在9月16日达到了2600万平方公里以上的面积，成为有记录以来最大的臭氧空洞之一。”

      她解释说，汤加海底火山的喷发可能是造成这一现象的原因。伊内斯博士说：“2022年1月洪加通加火山的喷发向平流层注入了大量水蒸气，这些水蒸气在2022年臭氧空洞结束后才到达南极地区。“水蒸气可能导致极地平流层云的形成增加，氯氟烃（CFC）可以在其中发生反应并加速臭氧消耗。“水蒸气的存在还可能有助于南极平流层的冷却，进一步增强这些极地平流层云的形成，并导致更强大的极地涡旋。”

      尽管存在这个理论，科学家们警告说，火山喷发对空洞的确切影响仍在进行研究。然而，这方面已经有了先例。1991年，菲律宾的品那图博火山喷发释放了大量二氧化硫，后来发现它加剧了臭氧层的消耗。

https://www.163.com/dy/article/IGG5K97C0512J09N.html

  2022-2023年南极臭氧洞突然急剧扩大，验证了我们提出的理论。

1999年，杨学祥认为，人类使用氟利昂是南极臭氧空洞形成的主要原因，这一观点依据不足。他说，事实上，北半球的大陆面积和人口占全球的大部分，人为产生的氟利昂也集中在北半球。如果是氟利昂的原因，则臭氧空洞应该出现在北极而非南极才能解释得通。

他在论文中指出，有三个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。其中，太阳风是地球臭氧空洞的“元凶”。    

杨教授说，由于受地磁层的保护，太阳高能粒子中每年仅有一小部分穿越地球磁层，并沿着磁力线集中到南北两极。由于高能粒子中以氢元素为主，到达两极后容易和臭氧结合成水，所以它首先破坏的是两极的臭氧。

https://www.kepuchina.cn/more/202104/t20210402_2980297.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332936.html

     我们在2018年11月17日指出，足够规模的火山喷发和地震活动也会产生相应的球面大气对流，影响大气对流的正常结构，形成相应的灾害链。汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，但是，由太阳能量形成的大气对流，火山灰一般在低纬度升起，在两极落下，与半球面对流模型完全一致。

  这是南极洲红光形成的原因，可导致9月末南极臭氧洞异常扩大（已被证实）。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1352591.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146733.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1293992.html 

南极洲红光是南极臭氧洞异常扩大的前兆。

汤加火山在2022年1月15日喷发，会增强2022年3月春分时北极臭氧低值区的“臭氧洞漏能效应”，是今年异常高温的重要原因。

重要结论 

全球变暖对人类的威胁，不仅在于冰川融化造成的海平面上升，而且在于地表巨量的物质转移所产生的地壳均衡运动使特大地震在美洲和亚洲集中发生。气象灾害和地质灾害相互影响，构成气象-地质超级灾害链。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-984342.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1206041.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1207767.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1208310.html  

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1208595.html

最新结论

2022年1月15日汤加火山喷发出千年积累的地下热能，形成异常的大气振荡；

2022年6月太阳耀斑猛烈喷发，增强地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应；

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1343978.html

根据球面点喷数学模型，汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，也是高温集中在欧洲的原因。南极红光就是证据；

汤加火山灰增大了两极臭氧洞或低值区，形成臭氧洞漏能效应，使两极异常增温；北半球异常增温已成为事实，关注2022年9月末南极臭氧洞异常扩大造成的南极增温以及增大厄尔尼诺形成的可能性。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146733.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html 

2023-2025年可能为太阳黑子峰值，导致太阳能量释放增加；2023-2025年也是月亮赤纬角最大值，导致地球潮汐最大形变，增强地震火山活动和地球内能释放。

6次8.5级以上特大地震和千年一遇汤加火山喷发敲响地球内能释放的警钟。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-24736.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-791640.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-913395.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1100479.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1336514.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1352591.html

   学者钱平和王景毅撰文指出，众所周知,某一半球大型天气系统的明显变化,往往会导致另一半球环流的重大变化。早在20世纪初,李宪之就指出了南半球冷空气爆发对北半球台风发展的重要作用。近年来,黄土松等，进一步研究了南半球越赤道气流对北半球季风、信风变化的影响。 本文利用1984年12月—1985年2月的850hPa、200hPa格点风资料,以及同时期的卫星云图、天气图等,分析了北半球越赤道气流活动特征及其对南半球低纬扰动的激发作用。

https://mall.cnki.net/magazine/Article/SEAC198802017.htm

         南半球冷空气爆发形成臭氧洞

        臭氧洞的存在和扩大与太阳风作用和地球公转轨道有关

       1999年我们就撰文就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

      超级太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾，造成全球的越赤道气流，在科里奥利力的作用下，形成强烈的极地涡旋。越赤道气流是厄尔尼诺和拉尼娜的重要成因。这表明，大气不是固定在各自的半球，而是在南北半球之间南北震荡，穿越赤道往复振荡。

       太阳风压缩大气层，背光方向形成气尾，向光方向形成臭氧洞（或臭氧稀薄区）。这是大气异常南北流动的结果。    

       两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。

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       同理，太阳风也压缩了海洋圈，形成背光的海洋尾。

        由于地球自转，除了两极地区外，地球背光的大气尾和海洋尾是绕固体地球由东向西旋转的。太阳风压缩大气圈和海洋圈因为7-9天周期的波动，会显著的影响赤道太平洋的气流和海流，进而控制厄尔尼诺指数变化。

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      由于地球自转，臭氧洞和背光的大气尾绕地球自转轴旋转，地球的内磁尾和外磁尾也背光旋转，对地球磁场和大气流动有不可忽视的影响。

       根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因。臭氧洞应该周期性地在南北两极轮流出现。

图 1  太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾

       据任振球的研究，木星、土星、天王星和海王星使地球冬至时的公转半径发生相当稳定的准周期变化，与全球尤其北半球气温变化的间隔60年振动相一致。在本世纪初的低温期和60~70年代相对偏冷期，当时（1901和1960年）地球冬至时的公转半径分别延长了94(相当于日地距离的0.6%)和57万km；在30~40年代和80年代后的暖期，地球冬至时的公转半径（1940和2000年）分别缩短了76和44万km。2000~2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，他推测2020年前后全球气候将进入相对冷期。

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       这是2020年地球南北极都出罕见臭氧洞的天文原因。太阳风压缩大气层，背光方向形成气尾，向光方向形成臭氧洞（或臭氧稀薄区）。这是大气异常流动的结果。南极大陆沿海强烈的海洋西风漂流增强南极大气涡旋，增加南极臭氧洞的扩大。    

       两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。

        地球的气尾和磁尾具有相同的结构，所以地磁场可以保护大气，地磁增强可以使臭氧洞变小，地磁减弱可以使臭氧洞扩大。

        研究表明，20世纪80年代全球迅速变暖与平流层臭氧急剧减少密切相关，而60年代降温与同期平流层臭氧含量增加一一对应。地磁偶极矩近百年来减少5%，与气温变暖和臭氧减少相对应，而60年代地磁偶极矩波动变化。这表明，地磁变化、臭氧变化和气温变化起源于同一变化机制。地磁层阻挡太阳高能粒子进入大气层是强地磁场对应冷气候的原因。

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         臭氧洞与月亮赤纬角最大值、厄尔尼诺和拉尼娜一一对应

        太阳风压缩大气层，导致越赤道气流、臭氧洞和气尾形成

       月亮赤纬角最大值产生最大的潮汐南北震荡，增强越赤道气流

          尽管数字大小不尽相同，表1给出了趋势相同的南极臭氧洞面积排序变化。

表2   1993-2020年（总计28年）南极臭氧洞面积排序前 15名记录（网上资料）

表3   2007-2019年各年份的太阳黑子缺席记录（网上资料）

      对比表1-2可以看到，太阳黑子缺席最多年份和最少年份南极臭氧洞面积排序最靠前。这表明，太阳风对南极臭氧洞的影响客观存在。太阳黑子11年周期决定太阳黑子缺席天数，太阳黑子峰值对应0缺席，如2012年和2015年（双峰值）；谷值对应最大缺席数，如2008年和2019年年。

图1   1975-2020年太阳黑子变化曲线（网上资料）

       两种截然不同的观点同时得到印证

       太阳风暴给臭氧层带来的影响引起科学家的关注，不过两种截然不同的观点使这个问题成为一桩新的科学悬案。

       一种看法认为，太阳风暴有利于臭氧层的恢复；另一种意见则认为，太阳风是导致南极臭氧空洞的“元凶”。提出这两种观点的都是我国从事相关研究的科学家，他们都持之有故、言之成理。

       中国科学院大气物理所的专家认为太阳风暴对大气臭氧具有补充作用。该所的研究员邹捍说，在赤道地区平流层的高层，太阳辐射把氧原子从氧分子中激活出来，和另外的氧分子结合成臭氧，这是臭氧的产生过程。由于太阳风暴带来更多的紫外线辐射，这样产生的臭氧就会增多。臭氧的产生主要是紫外线光合作用的结果。从理论上讲，紫外线辐射越强，臭氧也会越多。而根据最近十几年的统计数据分析，太阳活动高峰年份臭氧浓度有所增加。

       对于地球臭氧空洞的形成，国内还有别的科学家进行了研究分析。长春科技大学教授杨学祥指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”恰恰就是太阳风。他在一篇论文中指出，南极臭氧层出现空洞的主要原因是太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。太阳风暴带来的高能粒子流，穿越地球磁层后，沿磁力线集中到南北两极，并与臭氧结合成水，进而破坏极地臭氧层。杨教授的论文曾在《科学美国人》上发表，世界四大通讯社之一的法新社，也全文转发了新华社的英文稿。

       中国空间科学学会理事长、北京大学教授萧佐接受本报记者采访时表示，太阳风暴与臭氧层的关系目前科学界还没有定论，产生科学争议可以引导大家做更深入的研究。一般而言，国际上多数科学家认为臭氧的减少是人类活动所造成，尤其是大量使用氟利昂。但这个结论本身还有待于进一步证实，也有少数科学家对此提出不同的观点，争议还将存在。

       目前，国内科学界还是倾向于认为，太阳风暴将能够使臭氧成分增加，但作用可能十分有限。如果真是这样，太阳风暴对臭氧层来说影响不大。 

http://202.84.17.73/st/htm/20001005/147625.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

       本文提供的证据表明，两种截然不同的观点都得到数据的证实，太阳黑子多了不好，少了也不行，原因在于强太阳风暴不一定就出现在太阳黑子峰值。

       2003年最猛烈的太阳风暴产生最大南极臭氧洞

       2003年10月末，太阳黑子连续爆发产生的太阳风暴袭击了地球。这场罕见的太阳黑子爆发堪称一场天文奇观。

       按照11年的太阳活动周期规律，太阳活动达到顶峰后会回落，在第23号的十一年周期中，太阳周期的高峰在2000年左右，其后应该进入削弱期。但是，此次太阳却异常爆发了，在2003年10月和11月，太阳黑子不寻常地连续产生巨大的太阳风暴袭击了地球，这就像在非龙卷风季节刮起了一场巨大的龙卷风。

       根据文献记载，此前最严重的一次日冕喷发现象发生在2000年4月，不过那次太阳磁暴产生的气体和尘埃并没有直接袭向地球。而此次太阳磁暴过程中，有将近100亿吨的物质被抛向地球，“儿玉”通信卫星一度通讯中断就是因为这次太阳风暴。风暴引起的地磁暴，导致瑞典南部城市马尔默停电一小时，约两万个家庭受影响。

       天文学家证实，2003年11月4日的太阳爆发是天文史上最强烈的一次，NOAA监测太阳的GOES卫星X射线探测器一度饱和，指针一直指向最高值。此次太阳爆发喷射而出的冠状物以大约每秒2300千米的速度离开太阳表面，向太空抛射了数十亿吨的超热气体，冲向地球的仅仅是其中一小部分。

https://www.cdstm.cn/popularize/tgtw/201806/t20180606_795936.html

       根据表1，2003年发生了面积第3位的最大南极臭氧洞。证实了我们提出的观点。      

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=533501

       这是2020年地球南北极都出罕见臭氧洞的天文原因。太阳风压缩大气层，背光方向形成气尾，向光方向形成臭氧洞（或臭氧稀薄区）。这是大气异常流动的结果。南极大陆沿海强烈的海洋西风漂流增强南极大气涡旋，增加南极臭氧洞的扩大。    

       两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。北半球大陆集中，人口稠密，如果《蒙特利尔议定书》的努力只是将臭氧洞从南极迁移到北极，这项成功究竟是福音还是灾难？

        地球的气尾和磁尾具有相同的结构，所以地磁场可以保护大气，地磁增强可以使臭氧洞变小，地磁减弱可以使臭氧洞扩大。

        研究表明，20世纪80年代全球迅速变暖与平流层臭氧急剧减少密切相关，而60年代降温与同期平流层臭氧含量增加一一对应。地磁偶极矩近百年来减少5%，与气温变暖和臭氧减少相对应，而60年代地磁偶极矩波动变化。这表明，地磁变化、臭氧变化和气温变化起源于同一变化机制。地磁层阻挡太阳高能粒子进入大气层是强地磁场对应冷气候的原因。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257154.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-516405.html

1950年以来拉尼娜事件与重大自然灾害

                                陈伟

已有 4127 次阅读 2021-11-5 14:59 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

https://blog.sciencenet.cn/blog-2672021-1311074.html

       事实上，2011年太阳风暴导致了2011年出现了较大的北极臭氧洞和南极臭氧洞。南极臭氧洞面积在1993-2020年28年中排位第8。

2006年12月初连续爆发的太阳耀斑对我国的短波无线电信号传播造成严重影响，短波通信、广播等电子信息系统发生大面积中断或受到较长时间的严重干扰。12月13日北京时间10时40分前后，太阳又爆发一次大耀斑，广州、海南、重庆等电波观测站的短波探测信号从10时20分左右起发生全波段中断，直至11时15分以后才逐步出现信号，13时30分以后基本恢复正常。

2006年太阳耀斑和南极寒流的共同影响，导致南极臭氧洞面积最大，排在第1位。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331151.html

1998年4月底至5月，太阳风暴不断。在此期间，多颗飞行器发生异常或者失效，最显著的是银河Ⅳ号通讯卫星的失效，它造成美国80％的寻呼业务的损失，无数的通信中断，并使金融交易陷入混乱。

https://www.chinanews.com.cn/cul/2011/03-09/2893113.shtml

1998年的太阳风暴与1998年南极臭氧洞面积排序第2位对应。

2008年12月美国宇航局(NASA)宣布发现磁气圈破了个大洞，比地球宽四倍且还在扩大中。外层空间射向地球的各种有害粒子将更直接的冲击到自然万物和人类社会，过去已经发生过几次。

https://dili.chazidian.com/s13527/

      这可能是2008年南极臭氧洞面积排名第5位的原因。

南极臭氧洞面积最大的前8名都受到较强太阳风暴作用，其中2003年最强烈，2006年、2015年、1998年、2008年和2011年次之。2006年臭氧洞面积最大，与2005-2007年月亮赤纬角最大，2006年发生拉尼娜对应。

表1 臭氧洞、太阳活动、异常寒流、月亮赤纬角极值、最热年、厄尔尼诺和拉尼娜对比 

http://finance.ifeng.com/a/20150825/13931633_0.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-991473.html

参考文献

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杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（9）：1170~1171

杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307

杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48

Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci. Res. NEAsia, 1999, 2 (2): 121~133

杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

杨学祥，陈殿友。火山活动与天文周期。地质论评。1999，45（增刊）：33~42                   

 YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you. The Volcanoes and the Astronomical Cycles .Geological Review. 1999,45(supper):33~42.

杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303

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杨学祥, 陈殿友. 地球流体运移动力与自然灾害. 同上, 326

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杨学祥, 陈殿友. 地下流体和微量元素流体在气候变化中的作用. 同上, 245

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杨学祥. 大气圈差异旋转及其对臭氧层的影响. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（2）：199~201

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