1972—2022年地球自转速率的变化特性及其中的气候事件表征研究

作为反映地球自转速率累积变化的参数(世界时UT1-UTC)和时变特性的参数(日长变化ΔLOD),UT1-UTC在现实项目中有重要应用,而ΔLOD则主要用于科学研究,联合两者探讨地球自转速率变化的规律有重要的意义.本工作针对近50年的世界时观测数据分析其特性,重点关注近期出现的异常现象:2020年5月以来,地球自转趋势由原来的长期减慢逆转为加快;同时对日长变化序列进行分解,分析地球自转速率变化的可能激发源,并评估其中的气候因素对近期地球自转加快的贡献.结果表明,扣除其他影响因素后,日长年际项与气候变化指数表现出高度的一致性;近三年期间,检测到两次中等强度的拉尼娜事件以及第二次事件的延续,其对近期地球自转加快的贡献大约为9%.

地球自转速率变化引起的全球应力场

本文用有限元方法计算了地球自转变化引起的全球应力，包括离心惯性力和纬向惯性力引起的应力。离心惯性力变化引起的应力其主方向为ＳＮ向和ＥＷ向，应力的大小随着地球自转角速度的持续增加而积累，其量级可能达到几十到几百兆帕或更大。纬向惯性力引起的应力，在均匀地球的情况下，主应力方向为ＮＥ向和ＮＷ向。在地壳厚度按一定规律分布时，应力场的分布沿ＥＷ方向具有分带性，并且与全球大洋中脊的分布有对应关系，但应力幅度很小。

中国大陆浅源强震分布与地球自转速率变化的关系

考查了1900～2001年中国大陆不同活动地块浅源强震分布与地球自转速率变化的关系,并讨论将其应用在地震趋势预测中的问题。研究结果表明,大陆西部的天山、祁连 柴达木、羌塘 拉萨及川滇地块的强震活动(MS≥7.0)和大陆东部的中朝 鲁东黄海地块和华南地块东边界(东南沿海地震带)东半段中的强震活动(MS≥6.0),大多数(70%以上)发生在地球自转加快的年份中;大陆西部滇东 滇西地块的强震活动(MS≥7.0),以及大陆东部中蒙 华北平原地块和华南地块东边界(东南沿海地震带)的西半段强震活动(MS≥6.0),大多数(67%以上)发生在地球自转减慢的年份中。并且讨论了地球自转速率变化在地震预报中可能作用的R值评分。

地球自转速率变化对地震诱发作用研究

以全球范围内1973-01-01—2012-12-30日里氏7.0以上地震为研究对象,引入有限离散函数微商,并定义了评估地震活跃性的数值R,根据IERS提供的日长数据,从新的角度分析了地球自转速率变化对地震的诱发作用:1)地震发生在d LOD^2/d MJD极值点以及零值点的几率远大于随机理论几率,表明日长变化速率变化快以及正负交换时会诱发地震的发生;2)地震活跃性呈现周年、近6 500天周期,这与日长大振幅周年、18.6年周期相对应。

地球自转速率变异与长期天气变化研究进展

近些年来，随着长期天气预报理论基础的不断完善，人们逐渐认识到地球自转速率的变异是导致长期天气变化的一个重要原因。该文概述了８０年代以来国内外有关地珠自转速率变异与长期天气变化相关关系的研究成果，从不同的侧面归纳分析了地球自转速率变异对长期天气变化的影响及其可能机制。

地球自转速率变化与中国西部的大地震

分析讨论了地球自转速率的变化与中国地震活动强度大的西部地区 1 90 0年以来的大地震的关系 ,所考察的地区主要包括西藏、青海、甘肃南部及陕西的西部。结果表明 ,该地区M≥ 7 5的大地震发生的当年及前一年 ,地球自转速率往往处于相对加快的状态 ,这个特点在M≥ 8 0的特大地震的发生中表现得更为明显。结果还显示 ,当地球自转的季节性变化处于转折期时 ,该地区大地震的频次明显增加。研究的结果表明该地区的大地震的发生与地球自转变化具有较密切的相关性。

川滇地区地震活动与地球自转速率变化之间的关系

利用川滇地区1962—2016年间发生的MS≥6.0地震资料,在去除余震的情况下,分析了其发生与地球自转速率变化极值点之间的关系。得到以下结果:川滇地区MS≥6.0地震的发生与地球自转速率变化极值点具有显著关系,对于不同震级范围的地震,其与不同周期的地球自转速率变化有关。对于MS≥7.0的地震,有90%发生在地球自转速率季节性变化极值点前14天至后37天时间段内;对于6.0≤MS≤6.4的地震,有80%发生在地球自转速率短周期变化极值点前68小时至后30小时的时间段内;对于6.5≤MS≤6.9的地震,有87.5%发生在地球自转速率短周期变化极值点前36小时至后64小时的时间段内。地震发生在特定时间段的显著性检验结果表明,川滇地区MS≥6.0地震与地球自转速率变化极值点的关系都可以在α=0.05的显著性水平下通过显著性检验。这个结果表明,在地球自转速率发生转折的期间容易触发地震,对川滇地区地震发生时间预测具有参考意义。

地球自转速率变化对东亚夏季环流型的可能影响

研究了地球自转速率变化对大气运动影响的纬度效应，讨论了其与副热带高压系统尺度特征影响程度的相关关系，分析了其对中国旱涝时空分布的影响，模拟了其纬向分量偏差场、西风廓线“形变”、西太平洋“附加环流型”

地球自转速率变化的带谐潮效应

本文用我国测时系统中八架仪器的长期观测资料,分析了月球带谐潮效应,证实在测时资料中有明显的M_f和M_m波,由此估算了带谐潮参数K╱C等的值,得到八架仪器的加权平均结果为:(K/C)_(M_f)=0.909±0.114和(K╱C)_(M_m)=0.905±0.083。

利用中国古代月掩星资料研究地球自转速率长期变化的方法探索

我国古代有相当丰富的月掩星观测记录。因其未记录观测时刻,用它们来研究地球自转速率的长期变化是相当困难的。刘次沅率先引入“可见时间段”的概念,使这一问题的解决成为可能。本文对刘次沅所采用的方法进行了分析和评述,并在此基础上提出了“最或然二次曲线拟合法”以综合处理中国古代的月掩星资料,期望能得到较为客观、合理、精确的地球自转速率的长期变化值。

地球自转速率变化的实时快速预报

地球自转速率变化的实时快速预报具有重要的科学意义和实际应用价值.然而由于地球自转速率复杂变化(或日长变化)的时变特性,传统的线性时间序列分析方法往往难以取得良好的预报效果.采用非线性的人工神经网络技术预报日长变化,网络的拓扑结构由最小均方误差法确定.考虑到日长变化与大气环流运动间的密切联系,在神经网络预报模型中首次引入轴向大气角动量的实时预报值,进行日长变化1～5d的实时快速预报.结果表明,联合日长变化序列和大气角动量预报序列的神经网络模型,比起单独采用日长变化资料的模型,预报精度得到显著的提高.

地球自转速率的年际变化与El Nio事件

分析了地球自转速率、大气角动量、太阳黑子相对数的年际变化及赤道太平洋海面温度变化与El Ni(?)o事件的关系.结果表明,地球自转速率的年际变化对大气角动量的年际变化及El Ni(?)o事件的孕育有较快的响应,当地球自转的年际变化由快向慢转变,即日长值中的年际变化分量由负极大逐渐增加为正值并持续增加,在约半年或稍多时间后,El Ni(?)o事件将显现出来.依得到的规律和对地球自转速率年际变化的分析,预测约在2001年底将可能出现El Ni(?)o事件,同时结果还表明太阳活动对ElNi(?)o事件的出现可能有一定的影响.

地球自转与El Nio——海气耦合理论

从低纬的海气耦合的浅水模式方程组出发 ,运用正交模和特殊函数的方法进一步讨论地球自转速率变化对海气耦合系统的影响 .研究表明 :地球自转速率的变化通过海气耦合一方面使大气和海洋的Kelvin波和Rossby波的移动及稳定性发生变化 ,另一方面使纬向风、洋流和海表温度发生变化 .特别是在地球自转减慢时 ,通过海气耦合 ,出现纬向风和洋流异常和大洋东部海表温度增加 ,从而导致引起全球气候异常的ElNi

太平洋海温场的变化与地球自转速度的关系

本文通过交叉谱分析揭示了地球自转存在１５２个月，１２个月和６个月的显著周期。赤道东太平洋ＳＳＴＡ存在３８个月，２１４个月，５１个月和３个月的显著周期，并且二者在３８个月和１５２个月的周期上关系密切。落后时间长度谱显示，对于３８个月和１５２个月的周期，海温的变化能影响地球自转的速率；而对于２１４个月的周期，地球自转的变化能影响海温场的变化，但此为次要因素。

地球低阶重力场系数J_2异常变化与地震活动的关系研究

1992—2011年地球低阶重力场系数J2先后发生了两次异常变化,时间段约为1997—2000年、2007—2010年;根据中国地震台网(CSN)公布的地震目录,收集1990—2012年间发生在中国大陆MS≥3.0的所有地震资料,初步分析了J2异常变化与地震活动的关系。文中分别对浅源(深度范围0≤h≤70km)MS≥5.0、MS≥6.0和中源(深度范围70≤h≤300km)MS≥3.0、MS≥3.5、MS≥4.0地震总数进行了统计分析,建立了地震活动频次随时间变化的时间序列。文中将地震频次时间序列与地球低阶重力场系数J2长期变化作对比分析,结果显示:(1)浅源地震活动存在3个明显的峰值,第一个峰值和第二个峰值出现的时间段分别和"98异常"、"07异常"时间段吻合,第三峰值时间段和地球自转速率转变时刻吻合;(2)中源地震活动与浅源地震活动存在差异,前者仅存在两个明显的峰值,第一峰值出现的时间段和"98异常"吻合,第二峰值相对于"07异常"出现后移现象,然而小波多分辨率分析显示地震频次时间序列的小波细节系数发生显著变化的时段和"07异常"非常吻合;(3)中国大陆发生的7级以上的地震,62.5%位于J2异常变化期间、纬度集中分布于J2节点线35.3°附近。这些结果表明:J2异常变化可能会对中国大陆地震活动产生较显著的影响;地球自转速率转变的时刻对浅源地震活动产生较显著影响,而对中源地震活动影响不明显。最后从地球重力学以及J2变化与地球自转的关系方面分析J2异常变化与地震活动的关系。研究显示:1992—2011年间J2发生的两次异常变化的时间间隔大致为10a,这和地球自转"10a起伏"变化相吻合,这些结果对中国大陆地震孕育过程规律的认识以及地震预测研究具有一定的价值。

关于地球物质系统演化规律的探讨

地球物质系统是一个多层次、多因素、多变量的复杂动态系统。地球、地壳屡经反复的沧桑变迁,地史发展极为错综复杂,留存至今的地质构造形迹往往残缺不全;地球深部奥秘既看不见又摸不着,只能靠先进的物探、化探技术和仪器设备间接测试与推断解释。

我国东部的准经向降水带及其成因分析

根据我国东部明显的准经向地质构造,将我国的准经向类雨带划分为3型,分别为(1)3e:郯庐断裂及其以东沿海多雨,以西为少雨区;(2)3m:南北地震带附近的我国中部多雨,太行山—武陵山以东为少雨区;(3)3d:我国东部有两条多雨带或两条少雨带。夏季经向雨带几乎都出现在4月份地球自转减慢(ΔLOD>0)而且加速减慢(Δ2LOD>0)的条件下,这为汛期经向雨带的预报提供了一条有力的指标。

地壳运动整体观论纲

本文在全面讨论了构造体系与全球运动场、板块构造与旋转扩张、断块构造、镶嵌构造、地洼说与地球自转、构造迁移的方向性及地球水圈、气圈和生物圈的运动规律以后，提出了地球动力系统统一观，并进一步论述了包括重力、热力、离心惯性力等在内的地球动力系统中，地球自转和自转速度不均衡乃是发动地壳运动的主因，而地球整体的运动和变化，又受着天体活动的影响。本文纲要性地指出，地壳上各种地质现象与相关的自然现象是一个有联系的整体，受控于地球整体的运动系统。

中国古代日食时刻记录的换算和精度分析

古代,人们一直把地球自转的速度当作是均衡的.地球上的昼夜变化,被人们当作最基本的计量时间单位.但是到了现代,人们通过精密测量,早已发现地球的自转是不均衡的了.除掉短期的周年速率变化,和中期的周年速率不规则变化以外,还明显地存在一个自转速率长期变慢的减速运动. 对于地球自转速率的长期变化问题,人们早已开始注意研究,并且已经取得了初步的结果.利用古代日食记录是研究地球自转长期变化的重要手段和依据.国外一些学者早已在进行这方面的研究,但是所选用的资料是有限的,而且在这些资料中,有些是不确定的,是值得怀疑的.也曾有些人使用过中国古代的全日食记录,但所使用的数量很少,而且有些还使用错了①.

同步耦合断裂及其动力学依据

通过对地球自转速率变化推动构造运动的可能性以及地球自转角速度变化的原因和依据的讨论,提出地球自转惯性力差是决定板块相对运动趋势的主要动力学因素之一,揭示了加速期和减速期经、纬向构造之间的分布规律性,认为经、纬向构造之间的耦合关系是一种客观存在,同步耦合断裂就是由地球自转速率变化所反映的动力学状态决定的。同时,笔者对同步耦合断裂概念及耦合区构造组合的研究意义进行了探讨。