【地理探究】“圣婴”vs“圣女”现象（厄尔尼诺vs拉尼娜），花莲地震的动力学成因探讨

拉尼娜是个什么鬼，全球变暖不是厄尔尼诺吗？

其实，厄尔尼诺和拉尼娜都是全球变暖导致的气候异常现象。可说是全球变暖生的一对亲兄妹，它们俩性格虽然大为迥异，但都会对全球气候、经济造成巨大影响。

@全球变暖带来的海平面上升引发的潜在危机

人类在一个多世纪以来大量使用石化燃料，砍伐森林破坏植被以及种种其他行为产生的温室气体致使地球温度上升，形成全球变暖。

全球变暖带来种种恶果，包括全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，从自然灾害到生物链断裂，涉及人类生存的各个方面。

厄尔尼诺和拉尼娜就是在全球变暖下产生的异常气候现象。

圣婴——厄尔尼诺

19世纪初，南美的渔民发现某些年份的圣诞节海温异常变暖，使得渔获减产，他们将这种现象用西班牙语命名为“El Niño”意为“圣婴”。

厄尔尼诺的主要特征就是太平洋赤道海域海水大范围异常升温现象。

通常认为，海水表层连续3个月比常年同期高0.5℃以上即表明进入厄尔尼诺状态。如持续6个月以上则确认为一次厄尔尼诺现象。

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从1995年至今的数据统计，厄尔尼诺平均3~5年就会造访一次，一般持续12个月左右。

厄尔尼诺会使全球天气各种凌乱。

厄尔尼诺发生时候，南半球的东南信风减弱，南赤道西向暖流减弱，甚至逆转，导致太平洋东海岸海岸区海水增温，而太平洋西海岸较往年气温则有所偏低。由此导致，此区域上空的“沃克环流”发生变性，结果是，太平洋东海岸降水增多（秘鲁、智利洪涝），西海岸旱灾。

“正常年份中，在赤道太平洋区域，由于西太平洋暖池水温最高，东太平洋水温最低，因此西太平洋盛行上升气流，升到高空后向东流去，到达低温的东太平洋后转向下沉，然后在海面上以东风形式返回西太平洋。这样，便构成了一个东西向的大气环流圈，气象学上称作"沃克环流圈"。”

比如美国冬季大范围的暴风雪、印度和澳大利亚降雨的减少导致严重干旱，但南美洲却因强降雨产生洪涝灾害……因为气候的反常，厄尔尼诺对农渔业造成的经济影响最为严重，可致使全世界范围内的农业减产、经济受损。

圣女——拉尼娜

暴风、骤雨和严寒，这是拉尼娜（同样来自西班牙语“La Niña”，意为“圣女”）的典型特征。也叫反厄尔尼诺或者冷事件。

与厄尔尼诺会造成的影响相反，厄尔尼诺使得海水变暖，但拉尼娜却使海水大范围变冷，两者通常交替出现，此消彼长。

简单说就是往年太平洋东海岸干燥，现在更干燥！西海岸湿润，现在更湿润！

作为名气和实力都不如哥哥的妹妹，拉尼娜造成的影响不如厄尔尼诺明显。比如对我国来说，可能感受到最直观的就是夏天更热、冬天更冷些。

但对南半球的国家，比如澳大利亚（澳大利亚痛哭，厄尔尼诺我受罪，拉尼娜来了我还受罪）会带来不逊于厄尔尼诺的气象灾害。

拉尼娜破坏力和发生频率虽然不如厄尔尼诺，但它持续时间长，对农业的破坏性有过之而无不及。

小麦、大豆、玉米等主要粮食作物都因拉尼娜受到显著影响。统计近50年的小麦价格波动幅度可见：厄尔尼诺期间价格波幅为26.3%，而拉尼娜期间波幅高达56%，对全球农业经济产生巨大影响。

在人类经济、科学飞速发展的现代史上，我们曾因无知、贪欲、追求、探索等种种复杂原因让地球饱受伤害。为了保证长期、经济、可持续发展，环保产业的崛起是必然之势。不止全球变暖，来自于水、土、空气等各个层面的环保问题都亟需我们去解决。

一、概述

北京时间2024年4月3日7时58分在中国台湾岛花莲县海域（北纬23.81度，东经121.74度）发生7.3级地震，震源深度12千米。截至4月3日17时，中国地震台网共监测本次地震4.0级以上余震29次。这次地震发生在台湾花东纵谷断裂北段上，初步震源机制解结果显示，此次地震为逆冲型破裂。此次地震打破了自2006年台湾恒春海域7.2级地震后持续近18年的7级以上地震平静，表明台湾地区地震正趋于活跃。

本次地震为逆冲型地震，在台湾地区东海岸花莲附近可能会有海啸发生，但因地震震中所处海域较浅，估计海啸的幅度不会很大（徐锡伟，2024）。台湾花莲地处环太平洋地震带，是我国地震最激烈的地区之一，也被称为“地震巢穴”。此次地震为“逆冲型地震，板块向上抬升，上下抖动，对地面的破坏力大”（高建国，2024）。

二、构造地质背景

中国台湾岛南北长约400km，宽约150km，面积虽然不大,但却有着复杂活跃的地质构造环境(卢显等，2023),中国台湾位于环太平洋地震带，为欧亚板块太平洋板块和菲律宾海板块三大板块的交汇处台湾纵谷断裂带走向近南北，纵谷断裂带的西侧属于欧亚板块，东侧属于菲律宾海板块(吴中海2019)。菲律宾海板块与欧亚板块发生碰撞且俯冲至琉球岛弧之下，其向北西中国华南大陆运移的相对速率平均为92~94 mm/a( Sella et al.,2002)，推动其前缘的吕宋火山弧与欧亚板块大陆边缘发生碰撞，台湾岛大部分地区在西北-东南向挤压应力的作用下以大约8cm/a的速度消减(Yu et al.,1997)。构造位置的特殊导致弧-陆碰撞带成为西太平洋构造域典型的强震多发地带(吴啸龙等，2019)。

台湾造山带构造框架（a）、地质简图（b）及东西向剖面图（c）

（黄博宏等，2022）

台湾造山带地质构造演化的综合解释

（黄博宏等，2022）

虽然台湾弧-陆碰撞造山带形成时间不到6Ma，但它形成了多数碰撞造山带中的所有构造单元，包括前陆盆地、褶皱逆冲带、基底岩系、缝合带蛇绿混杂岩套和上覆板块岛弧系统。然而，台湾造山带是一个特殊案例，其弧-陆碰撞并不伴随着弧-陆之间的洋盆消亡，而是由于相邻菲律宾海板块的斜向运动，导致原先在东南方向的北吕宋岛弧及弧前增生楔往西北方走滑，并与欧亚大陆边缘碰撞。受到该弧-陆碰撞影响，在欧亚大陆东缘产生了一条 150km 宽的造山带;该碰撞作用仍在进行，并使得逆冲变形不断向西迁移，从而导致台湾海峡盆地缩减。此外该弧-陆碰撞也导致了南海俯冲带向后(西)撤至现今马尼拉海沟一带：由于南海持续往东冲，形成了一系列海下逆冲带(图1)，但台湾弧-陆碰撞造山带或许并不受控于南海沿马尼拉海沟的向东俯冲（黄博宏等，2022）。

三、地震成因

（1）主要断层的强震危险性

李强和王紫燕（2022）利用2016-2018年GPS水平速度场数据，基于块体旋转与块体边界断层闭锁的负位错模型，反演了台湾造山带主要断层的闭锁程度和滑动亏损，并讨论了断层的强震危险性，结果显示：该区域纵谷断裂北段、狮潭断层、四季断层和潮州断层闭锁程度相对较强，其他断层闭锁程度较弱；结合滑动亏损分布和历史强震活动特征分析认为纵谷断裂北段、四季断层和潮州断层强震危险性值得关注。

2016-2018（ITRF2000）年GPS速度场结果

（李强和王紫燕，2022）

块体划分（a）和模拟值与观测值对比（b）

（李强和王紫燕，2022）谭老师地理工作室综合整理

断层闭锁程度通常用闭锁系数表示，当闭锁系数为1时，表示断层闭锁程度最高，断层完全闭锁；当断层闭锁系数为0，表示断层不闭锁，断层完全蠕滑。一般情况下，闭锁系数在两者之间，表示部分锁定。下图a结果显示，纵谷断裂南北两段闭锁程度差异明显，纵谷断裂北段闭锁程度明显强于南段。在纵谷断裂北段，在18km深度处，闭锁系数仍可达0.8，到24 km深度处降至0.7。而在纵谷断裂南段8km深度处，闭锁系数即降至0.7，18km深度处降至0.1，闭锁程度极弱，断层近乎处于蠕滑状态。纵谷断裂是欧亚板块与菲律宾海板块的缝合带，该断裂构造活动强烈，吸收了约一半的板块间相对运动速率。纵谷断裂南段在 2003年发生了1次7.0级地震，与目前反演得到的闭锁程度较低的结果相符。在1990年之前的40年内，纵谷断裂北段发生5次7级以上强震。但近30年来却直处于7级以上强震缺震状态，长期强震平静有利于断层的应力积累，这与反演得到纵谷北段闭锁状态相对较强的结果相符（李强和王紫燕，2022）。

断层应变积累的速度快慢，可以用滑动亏损速率来描述，下图b结果显示，四季断层和潮州断层深部滑动亏损速率最大值在20 mm/a左右，显示了相对较快的应变积累，同时它们也是闭锁程度相对较高的断层，未来强震危险性也值得关注。纵谷断裂北段虽然滑动亏损速率最大，但显示深部亏速率大于浅部，可能不是真实的特征，存在受到海域内其他复杂隐伏断层影响的可能。近年来，纵谷断裂北段及其附近的花莲海域，中等强度地震不断，特别是2018年2月还发生了一组6级地震震群，进一步表明该区域应力状态可能已处于较高水平，同时考虑到纵谷断裂北段是强闭锁段，因此该断层未来强震危险性依然相对较高，纵谷断裂南段和大尖山-觸口断层仅浅部存在较高的滑动亏损速率；其他断层滑动亏损速率均较小，应变积累速率相对较慢（李强和王紫燕，2022）。

闭锁程度和滑动亏损分布

（李强和王紫燕，2022）

（2）同地区其它地震成因

2022年9月17日-18日，中国台湾先后发生台东县 Ms6.5和花莲县 Ms6.9两次强震及多次余震两次强震均为逆走滑型地震，且震中都位于台湾纵谷断裂带，该地区构造复杂，为晚中生代古太平洋板块朝东亚陆缘的消减带，具有逆冲型构造应力背景。黄少华等（2023）基于台湾纵谷断裂带周围地区历史地震震源机制数据的统计与分类，使用网格搜索法反演纵谷断裂带周围的应力场并进行应力体系的模拟，同时计算台东县 Ms6.5和花莲县 Ms6.9两次强震的库伦破裂应力以及两次地震造成的地表位移，认为（1）逆走滑型地震的发生与研究区浅部复杂的地质构造有关；（2）地震动力来源于菲律宾海板块相对于欧亚板块向西北方向与欧亚板块俯冲碰撞时造成的整体北西西向的压应力；（3）地震是在当前应力作用下应力积累后的正常释放；（4）台东县 Ms6.5地震对花莲县 Ms6.9地震具有触发作用。

台湾花莲地震应力场在各种节面上的相对应力

（黄少华等，2023）

四、小 结

2024年4月3日中国台湾地震序列的触发机制及其动力学成因探讨如下：

（1）该地震是逆走滑型地震，其发生与研究区浅部复杂的地质构造有关。

（2）地震动力来源于菲律宾海板块相对于欧亚板块向西北方向与欧亚板块俯冲碰撞时造成的整体北西西向的压应力，这个位置发生地震的特点是，板块间碰撞俯冲导致地壳强烈缩短和斜向剪切变形，高震级地震频发。

（3）纵谷断裂区域应力状态处于较高水平，应力积累到一定程度后发生释放，形成地震。

（4）纵谷断裂北段闭锁程度相对较强，存在强震危险。

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注：本文由谭老师地理工作室综合自我们都爱地理、中学地理研究、中学地理课、匠心地理、轻轻松松学地理、高考地理、讲地又讲理、老丁侃地理、星球地理、如此这般学地理等各地理公众号或文中水印等，在此一并致谢！若引用不当可以随时文末留言联系注明来源或删除，点击阅读原文，获取更多内容。

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