全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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海面上升和大西洲沉没:被忽视的强震之下的大陆沉没

已有 525 次阅读 2021-4-19 05:56 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

海面上升和大西洲沉没:被忽视的强震之下的大陆沉没

                       杨学祥,杨冬红(吉林大学)


杰夫·古德尔(Jeff Goodell)巨浪来袭: 海面上升和文明世界的重建》一书谈论主题是未来海面上升、风暴加剧及其社会影响

“亚特兰蒂斯情境再现”为题,古德尔未来将要出现的变化与西方文化中的亚特兰蒂斯联系起来。亚特兰蒂斯,又称为大西洲,它的传说最早是来自古希腊哲学家柏拉图的说古时候在大西洋一个大岛上曾有一个神奇的国度,建筑宏伟,城市结构严谨,但一场突如其来的海啸吞没了海岛,这个盛极一时的文明从此沉入大海。传说中的情境,却很快要在美国富庶的海滨城市迈阿密重现了:2037年一场飓风过后,迈阿密海滩的枫丹白露酒店大堂名气不小的蝶形领结图案地板上堆了英尺厚的沙,一头海牛尸体漂浮在摇滚歌星猫王曾经享用过的那个泳池里。 

这是怎么回事?古德尔从海面上升、风暴加剧风险最大的城市之一的迈阿密入手,展开他的论题。亚特兰蒂斯虽然只是个传说,但海面变化、沧海桑田却是历史上真实地发生过的。就在迈阿密这个地方,外来居民到来之后记载的岸线变化、岛屿消长、海滩形成、沼泽地淤积、风暴潮袭击,本来是环境变化的常态。未来海面上升、风暴加剧可能导致迈阿密沉没

http://blog.sciencenet.cn/blog-2336082-1282638.html

事实上,导致大西洲沉没的原因不仅仅是海平面上升,特大地震也是主要元凶。冰川融化和海平面上升的最严重后果是破坏地壳的重力均衡,导致卸载的大陆地壳上升,加载的海洋地壳下沉,形成强烈的地震火山活动。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1211825.html 

气象学家指出的全球变暖10大危害是,海平面上升、全球气温升高、海水温度升高、冰盖萎缩、海水酸化、积雪覆盖面积减少、极端气候事件等等。

http://news.mydrivers.com/1/462/462185.htm

气象学家忽略了地质学上的两项重要活动:地震和火山给人类带来的灾难。

事实上,由于全球变暖,导致冰川融化和海平面上升,改变了地表的物质分布,破坏了地表的地壳均衡,引发强烈的地震火山活动,给人类带来巨大的灾难。

我们在2011年撰文指出,强震与全球气候变化关系的地球物理解释是:全球冷暖变化导致的海平面升降,破坏了地壳的重力均衡,引起加载或卸载的海洋地壳均衡下沉或上升,并导致相应的水平运动。

历史记录表明,全球变暖——冰盖融化——海平面上升——海洋地壳均衡下沉——环太平洋地震火山带剧烈活动,构成全球变化的全过程。全球变暖最终导致的超级火山喷发,使全球面临类似恐龙灭绝的巨大灾难之中。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1025573.html

据网上资料,地壳均衡(isostasy地质学基本理论,是描述地壳状态和运动的一种理论。它阐明地壳的各个地块趋向于静力平衡的原理,即在大地水准面以下某一深度处常有相等的压力,大地水准面之上山脉(或海洋)的质量过剩(或不足)由大地水准面之下的质量不足(或过剩)来补偿。运用地壳均衡学说可以研究地球内部构造,如上地幔的起伏;还可用于大地测量学中研究大地水准面形状,推估重力异常和计算垂线偏差等。

1749年,法国大地测量学家布格 (P.Bouguer)在南美的秘鲁测量子午线弧长时,发现安第斯山脉的巨大质量产生的引力似乎特别小。随着测量精度的提高,1854年英国大地测量学家普拉特J.H.Pratt)分析喜马拉雅山南麓印度大地测量结果,发现实测的垂线偏差值比由可见地形质量算得的数值要小得多。为了解释这种现象,他假设地壳的密度随地形高度的增加而减少,并认为山脉象发酵的面包一样,是由地下物质从某一深度向上膨胀形成的。1855年英国天文学家艾里(G.B.Airy)推论,象喜马拉雅山这样大的山脉,物质的重量是不能由地壳来支持的,必定从地壳以下的某一深处就开始得到支撑,因此他认为地壳物质就象浮在水中的木块。木块高出水面越多,相应地陷入水中越深。1889 年,美国地质学家C.E.达顿第一次提出地壳均衡这个词,并作了详细的讨论。20世纪初,J.F.海福德、海伊斯卡宁(W.A.Heiskanen)和韦宁·迈内兹(F.A.Vening Meinesz)等人进一步完善了普拉特和艾里的假想,形成3种地壳均衡学说。

按照冰川地壳均衡原理,在大冰期,100-200厚度的海水层变为两极冰盖和大陆山地冰川,加载使大陆地壳下沉,卸载使海洋地壳上升;在温暖期,情况正好相反。陆海地壳的反向运动导致强烈的地震火山活动(见图1)。

冰盖消长和海平面升降导致的地壳均衡运动

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1025611.html

       杰夫·古德尔认为, 海面上升幅度和风暴动态预测的不确定性,给未来的海岸防护带来了困难。如果海堤不加固,未来风暴潮灾害将造成巨大损失,而如果决定加固海堤风暴却没有加剧,投资就浪费了,这是个两难问题。古德尔在书中多次提到海岸防护的难题,用巨额投入来解决一个可能是虚无缥缈的问题,像纽约的海堤、威尼斯的闸门,似乎不太靠谱。

        事实上,沿海城市的建设和加固海堤,增大沿海城市的地表质量和重力,与沿海沉积一起,导致重力下沉和重力均衡加剧,激发大震的到来这将无异于饮鸩止渴,适得其反。


参考文献

 

1.杨冬红,杨学祥海洋中和海洋边缘巨震是调节气候恒温器理论的检验西北地震学报. 2005, 27(1): 96

2Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf. The 1800-year oceanic tidalcycle: A possible cause of rapid climate change. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819

3. 杨学祥。威胁世界的海平面上升。《海洋世界》1990年第5 22-23页。

http://www.cqvip.com/QK/91227X/199005/271384.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1039803.html 

4. 杨冬红,杨德彬,杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011544):926-934. Yang D H, Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climate changes. Chinese Journal of geophysics (in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

5.  杨冬红杨学祥北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性研究[J].地球物理学进展.2014, 29 (1): 610615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Study on the relation between ice sheets melting and low temperature in Northern Hemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610615.

《巨浪来袭: 海面上升和文明世界的重建》译序 精选

已有 471 次阅读 2021-4-18 21:41 |系统分类:科研笔记


   杰夫•古德尔, 2021. 巨浪来袭海面上升和文明世界的重建高抒 译上海科学技术出版社上海, 289pp.


杰夫·古德尔(Jeff Goodell)巨浪来袭: 海面上升和文明世界的重建》谈论主题是未来海面上升、风暴加剧及其社会影响他担任北美滚石》杂志特约编辑,出版的多部科普著作受到读者赞誉。他的书注重细节刻画,读起来如同身临其境。书知识点较多,从地理、考古、科技到人类社会,涉及方方面面,要理解这些知识,才能跟他的节奏欣赏书中情节同时,本书也涉及一些目前尚在争论的科学问题。在此,让我们先浏览一下全书要点,然后再来谈谈书中提到的海面上升、风暴加剧等问题的当前科学研究进展。

“亚特兰蒂斯情境再现”为题,古德尔未来将要出现的变化与西方文化中的亚特兰蒂斯联系起来。亚特兰蒂斯,又称为大西洲,它的传说最早是来自古希腊哲学家柏拉图的说古时候在大西洋一个大岛上曾有一个神奇的国度,建筑宏伟,城市结构严谨,但一场突如其来的海啸吞没了海岛,这个盛极一时的文明从此沉入大海。传说中的情境,却很快要在美国富庶的海滨城市迈阿密重现了:2037年一场飓风过后,迈阿密海滩的枫丹白露酒店大堂名气不小的蝶形领结图案地板上堆了英尺厚的沙,一头海牛尸体漂浮在摇滚歌星猫王曾经享用过的那个泳池里。 

这是怎么回事?古德尔从海面上升、风暴加剧风险最大的城市之一的迈阿密入手,展开他的论题。亚特兰蒂斯虽然只是个传说,但海面变化、沧海桑田却是历史上真实地发生过的。就在迈阿密这个地方,外来居民到来之后记载的岸线变化、岛屿消长、海滩形成、沼泽地淤积、风暴潮袭击,本来是环境变化的常态。

一块沙洲、一个潟湖、一片沼泽地,这样的地方在古代不可能是个好地方。那么迈阿密为何能成为一个梦幻般的城市?早先来到这里的人们,最初只是想开垦土地种庄稼,但后来有人从海滩里看到了商机。于是修建了通往沙洲的桥,在海滩边建起了高楼大厦,将沼泽地排干了水,建成住宅区,一座滨海度假旅游城市快速兴起,房地产蒸蒸日上。所以说,迈阿密是靠了现代工程手段才开发的,这儿的人们也是靠着这个才过起了海边的悠闲生活,并且免受风暴灾害威胁。

迈阿密的持续繁荣却受到了气候变化的威胁。古德尔跟随科学家来到格陵兰岛实地考察,看到冰川后退、冰盖融化、气温上升,对气候变暖有了切身体会。“春江变暖鸭先知”,地球的两极对气候变暖最敏感,所以当生活在上海的人们刚开始感受到夏季更热、台风更强的时候,北极圈里的人们早就生活在新的气候状态下了。对于远在热带的迈阿密而言,北极地区发生的变化有着远程影响。极地冰盖融化,淡水流入海洋,海面就要上升,单是格陵兰冰盖的融化,就会使全球海面平均上升6米以上(幸好目前尚未全部融化)。全球变暖也使得低纬地区热能聚集,从而形成更强的风暴,美国东海岸近年来就遭受了历史上罕见的强飓风侵袭。迈阿密在这种情况下首当其冲,成为全球海岸灾害风险最大的城市之一。以后这座城市还能继续成为大海里的诺亚方舟吗?书中一个大问号。

问题不仅出在迈阿密,它是全球性的;也不仅出在风暴潮灾害,它将涉及到政治、经济、海岸城市安全、岛屿国家生存条件、军事、社会等各个方面。

古德尔跟随奥巴马总统造访阿拉斯加州,并在途中采访了这位美国总统。阿拉斯加州是美国的油气资源开发基地之一,而现在气候变化成了一个难缠的问题。扩大能源开采,增加大气二氧化碳排放,会加剧全球变暖,但能源开发是本地的经济支柱,不能停下来。除非有国家补助,否则油气只能继续开采。奥巴马总统来到这里,讲了气候的重要性,但并不明国家要为本州的经济买单。在采访中,古德尔追问道,气候变化是已知的事实,问题是联邦政府如何应对,而奥巴马总统却说气候变化的确重要,但在他的总统任期内只能解决最迫切、最表面化的问题。古德尔暗示,在美国的管理体制内,从联邦政府到地方政府,这个问题不好解决。

说到表面化问题,房地产就是。沿海城市房地产是经济发展的重要组分。为了应对风暴加剧,美国给不同的风险等级区域划定了不同的房地产保险补助等级,但这又带来了新问题。例如,分区划线的两侧,房地产的情况差不多,却被人为分割成保险、补助等级不同的区块;人们积蓄一辈子买来的房产,如何保障是个大问题。一旦出现抛售、逃离,这些城市的经济在风暴到来之前就要垮了。

用工程措施来保护城市,是一个可能的选择,但实行起来问题不少。海堤建设代价很高,美国纽约当下正在实施的海堤加固工程就是例子;未来随着海面进一步上升,费用将达到难以解决的天文数字。迈阿密的情况是,由于海滩经济的重要性,海滩后侧无法抬高海堤的高度,而市区地面高程的提升更是受到资金来源限制而无法动工。古德尔还举了威尼斯的例子,人们“摩西水闸”技术来抵御未来风暴潮灾害,它看上去好像是高大上的创新技术,但实际上是不可行的

海面上升,对那些建在珊瑚礁岛上的小国,会是一场大灾难。所以,在巴黎气候谈判大会上,人们提出了这个问题。在人类排放二氧化碳之中,发达国家影响最大,现在对岛国命运是否应该承担一定的援助责任?像马绍尔群岛,美国过去在该国做核武器实验,为此接受了一些移民到美国,现在遇到海面上升问题,同样也应施以援手。

美国海军是世界上最强大的,然而也受到了海面变化的很大影响。主要的诺福克海军基地现在经常受到风暴潮影响,重建则缺乏资金。军作为国家重器尚且遭遇困境,社会上由于气候因素加剧的贫富分化就更加不在话下了。非洲的穷国,城市拥挤不堪,尼日利亚首都拉各斯就是如此。这里正在新建富人居住的“大西洋新城”,拉格斯旧城的数百万人居住在破旧房屋里,每次潮水上来都会淹没地面。住在水边贫民窟里的人们,可能是未来大量气候难民的一个源头。

面对种种问题,有什么对策?古德尔在本书里建议的对策是“有计划的撤离”。这实际上是西方不少国家考虑的对策,英国就提出了“管理有序地向岸退却”思路。既然迈阿密沉没不可避免,那么弃城而走可能是合乎理性的选择这意味着要撤出资金和财产、安排沿海城市基础设施使用的过渡期、在新地方安置人口这一切需要较长时间准备和较大经费投入,而政府决策却迟迟不能到位。

在人类历史的长河中,将要来临的海面上升事件最终不过是一个不太大的插曲,尽管对当事人的影响很大。在本书的后记里,古德尔以轻松、浪漫的笔触,刻画了迈阿密城淹没很多年之后的一幕:人们潜入水下的城市,搜寻保龄球、不锈钢餐刀、高尔夫球棍、瓷砖等物品,然后感叹道,当初确实有人在这里生活过。

气候变化能带来这么多故事,引发这么多需要思考的社会问题,从古德尔的独特视角,我们不难理解气候变化问题所受到的关注是什么。同时,作为海面变化和风暴潮灾的研究者,我也想指出目前气候变化尚是一个争论中的的热点问题,科学家们有不同看法。

首先,关于气候变化及其影响因素,人类活动作用的大小,目前科学界还有不小的争议过去几十年的观测结果表明,全球气候正在变暖,具体表现在两级冰盖融化、高纬地区夏季气温上升、中低纬地区极端风暴事件频发等现象。与此相伴的一件事是大气二氧化碳浓度自1962年开始记录以来逐年升高。这引发了科学家之间的热烈争论。一派人认为,这段时间的气候变暖是人类活动的结果,大量使用石油、天然气、煤炭是大气二氧化碳浓度上升的原因。另一派人说,地球历史上有不同周期不同变幅的气候和海面变化,即便没有人类活动变化,有比现在暖得多的时候,可见气候是按照其本身的节律变化的与二氧化碳没啥关系。无论二氧化碳浓度怎样升高气候如何变暖没有理由要对这些变化感到恐慌,人类的生活该怎么过还怎么过就可以了。

上述两种对立的观点所指向的社会管理措施不同,而古德尔本人是赞同一种观点的,所以他在本书第三章里说,他所讨论的问题有不少都是在这个前提下才产生的,如果有读者不认可这个前提,那么许多内容都将不适合他们阅读。例如如果当前气候变化确实是人类活动的结果,那么富国历史上使用了最多的化石燃料,理应对此承担责任,包括对穷国的援助,有关巴黎协定内容气候难民等的建议都是基于这个观点的否则,富国对穷国的援助就只不过是处于人道主义考虑而已。可见,气候变化是否人类自身造成的,这个问题对全球政治有很大影响。在科学争论没有结束之前,人类如何应对气候变化,要有多方均可接受的方案。

其次,海面和风暴如何变化,也有不确定性。气候变暖带来的海面上升是事实。根据全球观潮站数据的分析和模型计算,南北两极冰盖融化、海水因升温而导致体积增大,诸如此类的因素使得全球平均海面以每年数毫米的速度上升,加上有些地区(如长江三角洲地区)还受到地面沉降、大洋环流增强或减弱的影响,于是按照当地的参照系海面上升就更快了。一般认为,到2050-2080年,海面变化较大的地方将有0.5-1.0米的上升。目前的不确定性来自两极冰盖动态,有些研究者认为,格陵兰冰盖未来会加速融化,其最终的全部融化会使海面上升6米多,而何时全部融化还不得而知。

气候变暖条件下风暴潮灾害演变也是复杂问题。大气变暖,使得其中所含的热能增加,因此风暴会更加猛烈这是可以预料的问题在于,热带风暴、冬季风暴具有纬度和经度地带性,即在空间分布上是有差别的。那么在气候变暖的条件下,风暴空间分布格局会变化,强风暴可能产生纬向和经向迁移,因此尽管有风暴增强的总体趋势,各地的情况可有不同。例如,风暴出现频率可提高也可降低,风暴强度可加大也可减小。近年来,全球各地确实报道了不同的变化情况。例如,有的研究者认为,上海地区未来台风的数量将减少,但强度将提高。目前已经获取的观测数据,其时间序列过短,不足以给出明确的趋势。

海面上升幅度和风暴动态预测的不确定性,给未来的海岸防护带来了困难。如果海堤不加固,未来风暴潮灾害将造成巨大损失,而如果决定加固海堤风暴却没有加剧,投资就浪费了,这是个两难问题。古德尔在书中多次提到海岸防护的难题,用巨额投入来解决一个可能是虚无缥缈的问题,像纽约的海堤、威尼斯的闸门,似乎不太靠谱。

最后,应对未来海面上升、风暴加剧,应如何采取行动?本书作者古德尔以迈阿密为例,提出从海岸线向内陆撤退。古代时候,人们的财富很少,搬个地方照样过日子。而现在不同了,社会财富在沿海城市集聚,不能说搬就搬例如,港口等大型基础设施的撤退就有很大困难。又如,荷兰的国土大多位于海岸低地,无处可退,因此该国也不准备采取撤退策略,提出了加固海堤、使其能够抵挡千年一遇风暴的国策。我国也是如此,长三角、珠三角是国家经济反战的重点区域,不到万不得已不能撤退,因此要划分未来海面变化、风暴加剧的不同阶段,制定不同的对策。在本世纪内,应以加固海堤为主要防护措施。

欲加固海堤,那么前述的强风暴发生时间和建设投资过高的两难问题又出来了。既要降低海堤成本,又要有效防范未来风暴,这个难题的解决方案之一是建设绿色海堤。应对海面上升、风暴加剧,传统海堤必须修得高大、坚固,投资必然惊人。而如果采用两道海堤,分别针对高水位和大浪,那么挡水海堤的坚固程度可以下降,抗浪海堤的高度则无需过高,这样就降低了建设成本。同时,两道海堤之间的地方和抗浪海堤之外布设盐沼湿地,可利用海岸生态系统抵挡大浪,从而保护造价较高的抗浪海堤,进一步降低海堤成本,同时也能促进生态建设。总之,应对未来变化,海堤建设要依靠更加先进的 

高抒

2020年716

于华东师范大学闵行校区教师公寓

http://blog.sciencenet.cn/blog-2336082-1282638.html 

美科学家大胆预测:十年内日本将从世界除名

       2005年1月4日,美国国家科学院院长BRUCE ALBERTS博士在接受《时代周刊》记者采访时严肃指出:经过了04年末的印尼大地震,亚洲-太平洋板块正在变得越发脆弱,地震和海啸也将越发活跃。尤其是亚洲东部的日本列岛已经处在了一个随时可能塌陷的‘漏斗’之上。

       众所周知,世界上最深的海沟——马里亚那海沟 (平均深度8000米,距离日本列岛最近处不过200公里),由于受到亚洲大陆板块的推压和太平洋板块的后退的原因,正在以每年10厘米的速度向向东北方向,即太平洋-日本列岛一线扩张。

       这次大地震后,科学家观测到海沟又进一步加快了东扩的步伐!处在太平洋和亚洲两大板块交界的日本列岛无疑已经身处在这个世界上最深的漏斗的边缘!如果遇到一两次印尼一样的海底地震的话,很可能除了南部的琉球群岛以外,日本列岛都将面临灭顶之灾——滑入大海沟。

       BRUCE ALBERTS博士建议日本政府应该尽快成立“灭顶预警专家小组”,并且在05年尽快启动“大灾难应急预案”,更不要对日本民众实行欺瞒政策——日本人民有权利知道自己的未来命运。

       BRUCE ALBERTS博士还建议日本政府向周遍的友好国家——中国、韩国、美国寻求帮助,在大灾难一旦降临的时候,能够将日本的众多的平民百姓迁移到中国等国的领土上,作为[自然灾害难民],以避免日本的[整个民族的毁灭]……

       曾经在1996年就预测日本将在2011年发生9级地震的俄罗斯科学院远东分院专家阿卜拉莫夫3月25日再次做出悲观预测:于3月11日发生的日本地震及海啸,仅是正在开始的一系列地震的前一部份,日本及俄罗斯远东部份仍将面临高级别地震。

       俄罗斯独立报在报导说,日本官方在3月11日的大地震之前就已经获得了相关的预测,因为俄罗斯科学院远东太平洋海洋学研究所地质和地壳构造物理学实验室负责人瓦西里?阿卜拉莫夫曾在14年前的1997年发表于[科学院教授俱乐部]杂志的一篇文章中,准确的预测了2011年日本大地震。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-756148.html




https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1282665.html

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1 杨文祥

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