基于2017年九寨溝7.0級(jí)大地震氣候參數(shù)的地震與氣候的能量補(bǔ)償關(guān)聯(lián)分析

董利康

摘要：大型地震地震都會(huì)有一個(gè)震前能量聚集和震后能量釋放的過程，為保持震區(qū)能量平衡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，能量釋放過后，應(yīng)該會(huì)在某些方面表現(xiàn)出能量補(bǔ)償現(xiàn)象。本文統(tǒng)計(jì)了九寨溝溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)，利用大氣的比熱容和距平方法，分別分析了震區(qū)大氣熱能值和多年的降水量的變化規(guī)律。結(jié)果表明，九寨溝震區(qū)大氣熱能值震前升高，震后降低。而降水量震前降低震后增多。參考質(zhì)能定律的概念，將降水視為能量的高聚體，震區(qū)熱能值與降水具有互相補(bǔ)償?shù)囊?guī)律特征。驗(yàn)證了為保證震區(qū)能量平衡，震區(qū)的能量補(bǔ)償現(xiàn)象，即該補(bǔ)償理論具有一定的合理性。

關(guān)鍵詞：九寨溝?地震?降水?能量補(bǔ)償

1資料與方法

本文通過中國(guó)氣象局網(wǎng)站的資料查詢，統(tǒng)計(jì)了九寨溝在以地震當(dāng)天為中心，前后近五年的每日最高氣溫、最低氣溫和多年月降水量。首先，為了分析討論九寨溝的震后地表單位質(zhì)量大氣熱量值的變化規(guī)律特征，當(dāng)大氣溫度為零時(shí)，令單位質(zhì)量大氣所含熱能值用q0表示，大氣的比熱容約為C=1.0kJ/（kg·℃），則溫度為T的單位質(zhì)量大氣所含的熱能值為Q=q0+T*C，計(jì)算每日最高氣溫和最低氣溫的均值作為當(dāng)日平均氣溫。根據(jù)上述公式即可得出每日九寨溝震區(qū)的單位大氣所含熱值。由于地震發(fā)生在2017年的8月，單純的計(jì)算2017自然年的年數(shù)據(jù)并不能很好的反映地震前后的變化規(guī)律。因此本文引入一個(gè)統(tǒng)計(jì)年概念，以2017年九寨溝月8日為界限日期，分別計(jì)算九寨溝前一年、前兩年、后一年、后兩年的震區(qū)每年單位質(zhì)量大氣的年熱能值之和。記為統(tǒng)計(jì)年-1、-2、1、2。由此來反映震區(qū)地震前后單位質(zhì)量大氣年熱量值之和的變化規(guī)律。同時(shí)，為了有利于比較，分析降水的變化時(shí)，在直接使用降水量值同時(shí)也使用降水量距平百分率（其中r為年降水量，R為相應(yīng)的多年平均值）對(duì)氣象局多年的降水量進(jìn)行分析，得出自2003年以來九寨溝地區(qū)的降水變化特征。同樣采取統(tǒng)計(jì)年方式，按照相同的方法統(tǒng)計(jì)了九寨溝以地震日為界限的地震后一年和后兩年前一年和前兩年的年降水量，即統(tǒng)計(jì)年1、2、-1、-2。其計(jì)算溫度和與降水和統(tǒng)計(jì)年的時(shí)間跨度示意圖如圖1所示。從地震日起往前365天記為一個(gè)統(tǒng)計(jì)年-1，第二個(gè)365天記為統(tǒng)計(jì)年-2，往后第一個(gè)365天記為統(tǒng)計(jì)年1，第二個(gè)365天記為統(tǒng)計(jì)年2。

2?統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果

2.1九寨溝溫度統(tǒng)計(jì)

圖2為九寨溝五年日均溫度的波動(dòng)圖，九寨溝震區(qū)整體波動(dòng)滿足了春夏升溫，秋冬降溫的季節(jié)自然變化規(guī)律。通過觀察發(fā)現(xiàn)，九寨溝2015，2016和2018年都有一段低于零度的氣溫，而2017年最低溫時(shí)期沒有出現(xiàn)負(fù)溫。這滿足了震前地區(qū)熱值升高，震后能量釋放，地區(qū)熱值降低的預(yù)期。但總的來說，從折線圖整體輪廓來看，每年的變化情況基本一致，其異常形態(tài)不夠清晰突出，識(shí)別出其它的變化異點(diǎn)存在難度，因此，為了發(fā)現(xiàn)其中的不易發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，應(yīng)該采用一些特殊的手段對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

通過比熱容計(jì)算震區(qū)單位大氣的年總熱值并對(duì)年總熱值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是本文來發(fā)現(xiàn)由溫度隱含的能量變化規(guī)律的主要方法，其計(jì)算方法是根據(jù)地方溫度與當(dāng)?shù)貑挝毁|(zhì)量大氣熱值的關(guān)系，利用公式Q=q0+T*C分別計(jì)算每日的大氣熱能值，引入統(tǒng)計(jì)年概念分別計(jì)算九寨溝各統(tǒng)計(jì)年的單位質(zhì)量大氣年熱能值總和來反映了震區(qū)年熱值的變化規(guī)律。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，九寨溝震前二年比震前一年的大氣年熱值55kJ，平均每日增多0.15?kJ，震后一年比上一年少157.5?kJ，平均每日減少0.43?kJ，震后第二年比前一年少188.5?kJ，平均每日減少0.52?kJ。將每統(tǒng)計(jì)年年熱值同時(shí)減去一個(gè)365*q0KJ，作柱狀圖如圖3，可以發(fā)現(xiàn)，利用比熱容將溫度轉(zhuǎn)為單位大氣熱能值之后計(jì)算的九寨溝大氣統(tǒng)計(jì)年年熱值呈現(xiàn)出一種明顯的震前增大，震后減小的特點(diǎn)。表現(xiàn)出了九寨溝震區(qū)震前熱能聚集，震后損失的能量變化規(guī)律。

2.2九寨溝降水統(tǒng)計(jì)

根據(jù)中國(guó)氣象局網(wǎng)站讀取九寨溝地區(qū)自2003年起多年的每月降水量作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。分別計(jì)算各年的年總降水量，其結(jié)果如圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，九寨溝地區(qū)的降水一般在600到900mm之間，其最高降水量發(fā)生在2018年和2013年，降水量都接近900mm。圖5為多年降水量距平百分率，可以看出近6年的降水量變化幅度較大，距平百分率在±20%之間。從2013年九寨溝降水出現(xiàn)一個(gè)峰值后開始出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)的降低直到2016年，平均每年降低81.6mm。隨后在2017和2018兩年大幅度增大，單年增大幅度達(dá)到127.5mm。

因?yàn)榈卣鸢l(fā)生在8月份，因此直接參照九寨溝2017年的總降水與多年平均降水量的對(duì)比結(jié)果會(huì)受到震前8個(gè)月的降水?dāng)?shù)據(jù)影響，為了更準(zhǔn)確突出震后降水量的變化特征，分別計(jì)算統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)年-2、-1、1、2的降水量和距平百分率.。結(jié)果如表2所示，震前兩年統(tǒng)計(jì)年降水量均低于多年均值，距平百分率在-15%到-20%之間，震后一統(tǒng)計(jì)年的降水量升到960mm，比多年均值多206mm，距平百分率達(dá)到27%，第二統(tǒng)計(jì)年降水量回跌到平均水平。統(tǒng)計(jì)年的降水量變化特征比年份的降水量特征更加明顯。

3?結(jié)果分析與討論

從本文對(duì)震區(qū)溫度變化分析可以知道，九寨溝出現(xiàn)了震前震區(qū)大氣熱能值升高，震后幾年熱值明顯降低的現(xiàn)象，即反映了九寨溝地區(qū)地震前后大氣的熱能值的變化規(guī)律，符合震區(qū)震前熱能升高震后熱能降低即能量損失的規(guī)律特征。而對(duì)九寨溝降水量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從圖4和圖5的自然年年降水和距平百分率來看九寨溝震前降水量逐年降低，在本文補(bǔ)償分析中理解為震前聚能，單位大氣熱能增多，地區(qū)能量升高，為保持當(dāng)?shù)啬芰科胶?，因此降水量減少。而震后一年的統(tǒng)計(jì)年的降水大幅度增多，是由于8月8日大地震釋放大量能量，震區(qū)能量降低，因此，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能定律將物質(zhì)（此處為降水）視為能量的高聚體。本文認(rèn)為，在九寨溝發(fā)生7.0級(jí)的特大地震后，震區(qū)能量得到大量釋放，為保持當(dāng)?shù)啬芰科胶獾拈L(zhǎng)期穩(wěn)定性，震后一年，降水作為能量的載體對(duì)當(dāng)?shù)氐哪芰繐p失在震后一年里進(jìn)行了補(bǔ)充。驗(yàn)證了能量補(bǔ)償理論猜想具有一定的合理性。該理論可以粗略的與“震前干旱，震后洪澇”?的大部分地震自然規(guī)律相吻合。

由于降水在地球系統(tǒng)中具有良好的循環(huán)能力，因此以降水的變化規(guī)律來驗(yàn)證能量補(bǔ)償?shù)暮侠硇允悄壳耙阎囊粋€(gè)較優(yōu)選擇。但一方面，降水作為一種由大氣圈直接影響的東西，影響降水的因素除地震外還有很多，或者說不同的因素對(duì)降水的影響的權(quán)重的差異，則會(huì)導(dǎo)致降水由地震影響的變化特征受到其他高權(quán)重影響因數(shù)的影響，使得結(jié)果特征不明顯甚至成負(fù)相關(guān)現(xiàn)象。另一方面，要想物質(zhì)補(bǔ)償規(guī)律明顯，地震的能量釋放應(yīng)足夠大，否則補(bǔ)償物質(zhì)的變化規(guī)律容易被各種不確定因數(shù)所掩蓋。

震后的物質(zhì)補(bǔ)償應(yīng)該是多方面的。所以，在不同震區(qū)，尋找一個(gè)最合適的視為能量高聚體的物質(zhì)，或者其他能量形式，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)指標(biāo)來驗(yàn)證該猜想也是目前迫切需要解決的問題和主要研究方向之一。

4?結(jié)論

（1）將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析討論，得出九寨溝地區(qū)的單位大氣年總熱能值出現(xiàn)震前升高震后降低的變化規(guī)律。符合震區(qū)能量升降的變化特征。反之，九寨溝震降水則出現(xiàn)震前降低震后升高的特征，震后統(tǒng)計(jì)年降水結(jié)果表明，震后一年內(nèi)降水量發(fā)生了明顯的增多。

（2）根據(jù)以上震區(qū)的溫度和降水分析討論，地震前震區(qū)能量聚集降水減少，震后能量釋放降水增多，驗(yàn)證了雨水作為一種能量的載體維持著震區(qū)能量平衡，震后震區(qū)的能量損失以降水的形式對(duì)當(dāng)?shù)氐哪芰窟M(jìn)行了補(bǔ)償，以維持當(dāng)?shù)啬芰科胶獾拈L(zhǎng)期穩(wěn)定性。即能量補(bǔ)償?shù)暮侠硇浴?/p>

（3）將降水作為能量的高聚體來分析震后能量補(bǔ)償現(xiàn)象是目前發(fā)現(xiàn)的一個(gè)較為合理的選擇，除降水外，該能量補(bǔ)償應(yīng)該還具有在其他物質(zhì)或其他能量形式方面的表現(xiàn)，有待更多的科研工作者在其他領(lǐng)域做更多的研究分析與討論。

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