題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 全球地震對氣候的影響及作用機(jī)理
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡介：
- 本文運(yùn)用HHT(Hilbert Huang Transform，希爾伯特黃變換)原理與算法，對1900-2009年全球大量氣候和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：全球地震與氣溫在時(shí)間和空間尺度上均存在明顯的負(fù)相關(guān)性。并且提出地震影響全球氣候的三種可能機(jī)制。本文的創(chuàng)新點(diǎn)為：提出全球地震與全球年均氣溫的負(fù)相關(guān)性；發(fā)現(xiàn)全球年均氣溫各IMF分量的驅(qū)動因子；提出地震影響全球氣候變化的三種作用機(jī)理。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過對1900-2009年全球地震波總輻射能與同期全球平均氣溫的分析表明：地震不活躍時(shí)期全球平均氣溫呈上升趨勢，而地震活躍時(shí)期全球氣溫呈下降趨勢。氣候變暖主要集中于地震分布極少的南北極地區(qū)，而降溫地區(qū)多位于地震帶。特別地，對地震、氣候等高度非線性數(shù)據(jù)進(jìn)行了HHT(Hilbert Huang Transform，希爾伯特黃變換)分析，也證明了地震與氣溫存在負(fù)相關(guān)。地震影響全球氣溫的可能機(jī)制是：地震耗散地球內(nèi)部能量，地震引起地軸傾角變化，地震使臨界條件下的氣候系統(tǒng)發(fā)生變化。因此，全球氣候變化模擬應(yīng)考慮地震對氣候的影響。本文的創(chuàng)新點(diǎn)為：首次提出全球地震波輻射能與全球年均氣溫在時(shí)間和空間尺度的負(fù)相關(guān)性；運(yùn)用HHT對大量氣候和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)全球年均氣溫各IMF分量的驅(qū)動因子；提出了地震影響全球氣候變化的三種作用機(jī)理。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 為探索全球氣候變化新的驅(qū)動因素，我們首先收集了近110年來全球氣溫距平、地震及CO2、溫室氣體輻射強(qiáng)迫、太陽輻射、火山活動數(shù)據(jù)、大氣平流層氣溶膠、厄爾尼諾等數(shù)據(jù)（均為全球尺度），然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，又對各數(shù)據(jù)進(jìn)行HHT分析和EMD分解，計(jì)算相關(guān)性矩陣，找出氣溫各IFM分量的驅(qū)動因素，最后，通過機(jī)理分析探討地震對氣候的影響。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1、提出全球地震波輻射能與全球年均氣溫在時(shí)間和空間尺度的負(fù)相關(guān)性。 2、運(yùn)用HHT對大量氣候和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)現(xiàn)全球年均氣溫各IMF分量的驅(qū)動因子。 3、提出了地震影響氣候變化的三種作用機(jī)理。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 全球氣候變化不僅影響到自然生態(tài)系統(tǒng)，而且直接關(guān)系到人類的生活乃至社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，全球氣候變化成為近年人類共同面臨的重大課題和挑戰(zhàn)。由于地球系統(tǒng)的高度非線性和復(fù)雜性，地震是否會引起氣候變化，目前尚無定論。本研究試圖尋找近110年來全球溫度變化與地震活動的關(guān)系，并探討地震活動影響氣候變化的可能機(jī)制。希望對人類面臨的氣候變化及其相關(guān)的科學(xué)、環(huán)境，能源、和經(jīng)濟(jì)等問題提供參考。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 通過對1900-2009年全球地震波總輻射能與同期全球平均氣溫的分析表明：地震不活躍時(shí)期全球平均氣溫呈上升趨勢，而地震活躍時(shí)期全球氣溫呈下降趨勢。氣候變暖主要集中于地震分布極少的南北極地區(qū)，而降溫地區(qū)多位于地震帶。特別地，對地震、氣候等高度非線性非平穩(wěn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了HHT(Hilbert Huang Transform，希爾伯特黃變換)分析，也證明了地震與氣溫存在負(fù)相關(guān)。地震影響全球氣溫的可能機(jī)制是：地震耗散地球內(nèi)部能量，地震引起地軸傾角變化，地震使臨界條件下的氣候系統(tǒng)發(fā)生變化。因此，全球氣候變化模擬應(yīng)考慮地震對氣候的影響。本文的創(chuàng)新點(diǎn)為：首次提出全球地震波輻射能與全球年均氣溫在時(shí)間和空間尺度的負(fù)相關(guān)性；運(yùn)用HHT對大量氣候和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)全球年均氣溫各IMF分量的驅(qū)動因子；提出了地震影響全球氣候變化的三種作用機(jī)理。
獲獎(jiǎng)情況
- “挑戰(zhàn)杯”2011大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 省級特等獎(jiǎng) 申報(bào)成果已投稿至《International Journal of Climatology》，申報(bào)學(xué)生作為第一作者，投稿稿件見附件1。 申報(bào)學(xué)生相關(guān)研究成果如下：（見附件 2-5） 1、通訊作者，Chen J., 申報(bào)學(xué)生**, Li Z., Ding Z., and Xu Q., Correlations between the Earthquake (Mw = 9.0, Sendai Port, Honshu, Japan) and Solid Tides: Bulletin of the Seismological Society of America. Revised 2、第一作者， 申報(bào)學(xué)生**, Chen J., Li Z., Jiang C., Zhang J., Xu Q., Liu J., Sun P., and Yang X., Relationship between Earth Tides and Earthquakes Worldwide: International Journal of Geophysics. In Publishing 3、通訊作者，Chen J., 申報(bào)學(xué)生**, Li Z., Jiang C., Zhang J., Xu Q., Guo W., Zhao S., Wang X., Li S., and Ma S., Influence of Tide-Generating Force on Plates with Membrane Stress: Earth, Moon, and Planets. Received 4、第四作者，Pang R., Xu Q., Ding W., and 申報(bào)學(xué)生**, 2011, Pollen Assemblages of Cultivated Vegetation in Central and Southern Hebei Province: Journal of Geographical Sciences, v. 21, p. 549-560.
鑒定結(jié)果
- 暫無科技管理部門正式鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- [1] Shindell D, Rind D, Balachandran N, et al. Solar cycle variability, ozone, and climate [J]. Science, 1999, 284(5412): 305-308. [2] Qian W H, Lu B. Periodic oscillations in millennial global-mean temperature and their causes. [J]. Chinese Sci Bull, 2010, 55(35): 4052-4057. [3] Hays J D, Imbrie J, Shackleton N J. Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages [J]. Science, 1976, 194(4270): 1121-1132. [4] Huang N E, Wu M-L C, Long S R, et al. A confidence limit for the empirical mode decomposition and Hilbert spectral analysis [J]. Proceedings of the Royal Society of London Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2003, 459(2037): 2317-2345. [5] Gutenberg B, Richter C F. Magnitude and energy of earthquakes [J]. Nature, 1955, 176(4486): 795-795. [6] Huang N E, Wu Z. A review on Hilbert-Huang transform: Method and its applications to geophysical studies [J]. Rev Geophys, 2008, 46(2): RG2006.
同類課題研究水平概述
- 20世紀(jì)以來，人類活動對全球氣候變化的影響不斷加劇，全球溫度波動性升高。但是全球變暖存在明顯的突變和振蕩，不同地區(qū)差異也十分明顯。氣候變化趨勢如何？變化機(jī)制是什么？是科學(xué)家面臨和需要解決的重要問題。 氣候變化的機(jī)制可分為自然因素與人類活動影響兩大類。自然驅(qū)動氣候變化方面，地球軌道變化、太陽輻射、火山噴發(fā)、厄爾尼諾和拉尼娜等是影響不同時(shí)間尺度氣候變化的重要因素。地球軌道驅(qū)動的氣候變化周期長，為萬年尺度，短時(shí)期內(nèi)影響較小。太陽活動對氣候變化的影響主要是太陽黑子11年周期性的變化，但太陽黑子的周期性變化較難解釋近100年來不規(guī)則、持續(xù)的氣候變暖。厄爾尼諾和拉尼娜雖可以較好地解釋氣候突變事件，但厄爾尼諾和南方濤動持續(xù)的時(shí)間太短，解釋氣候變化的周期不理想?；鹕交顒映１徽J(rèn)為是全球降溫的重要因子，但火山活動無法解釋20世紀(jì)多次火山活動而沒有降溫和有降溫而沒有火山活動的情況。在人類活動影響方面，IPCC第四次評估報(bào)告指出，近50年來的全球氣候變暖主要是由人類活動引起的，大量溫室氣體排放可能是導(dǎo)致溫度變化的主要原因。然而中世紀(jì)暖期的高溫，以及地質(zhì)歷史上冰期低溫，CO2濃度變化并未起主要作用。葛全勝等通過比較1900-2009年大氣溫室氣體濃度與氣溫變化曲線，發(fā)現(xiàn)大氣溫室氣體濃度與氣溫變化趨勢并不完全一致，甚至一些時(shí)段呈現(xiàn)顯著不一致，同時(shí)20世紀(jì)大氣CO2濃度并沒有像全球氣溫那樣出現(xiàn)多次年代際的振蕩，都對溫室效應(yīng)引起全球變暖提出了質(zhì)疑。 總之，氣候系統(tǒng)充實(shí)著作用、反饋、間接效益、非線性等因素，人們對各種物理、化學(xué)和生物過程參數(shù)的認(rèn)識還存在較多不確定性。 此外，低溫、干旱、厄爾尼諾與強(qiáng)震存在耦合關(guān)系。地震導(dǎo)致地殼裂隙增多，大量土壤氣溶膠進(jìn)入大氣，造成低溫與降雨。另有研究者認(rèn)為，地震海嘯引起冷海水上升吸收更多CO2，引起全球降溫。由于地球系統(tǒng)的高度非線性和復(fù)雜性，地震是否會引起氣候變化，目前尚無定論。 參考文獻(xiàn)見論文參考文獻(xiàn)部分
