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¶ http://sea3000.net/yangxuexiang ¶ 杨学祥教授文章收藏网站
转自2007年《沙漠与绿洲气象》第三期。 杨冬红1，杨学祥1，2 (1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026; 2.中国科学院国家天文台,北京100012) [基金项目] 国家自然科学基金项目(批准号:49774228)和吉林大学社会科学精品工程项目资助。 摘 要：流感爆发与气候的剧烈变化有关。本文揭示了拉马德雷冷位相、拉尼娜、太阳黑子极值年、厄尔尼诺、低温冷害、沙尘暴、潮汐南北震荡异常与流行性感冒世界大流行相互对应的关系及其物理机制，对气候及其相关灾害的预测有重大科学意义。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼娜、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈。面对日益增大的全球灾害，长期气候预报意义重大。 关键词：低温，太平洋十年涛动，全球性流行性感冒，沙尘暴，太阳黑子，厄尔尼诺，拉尼娜 1． 流感爆发的历史概况 据杨海等人研究，马流感（EI）：H1N1和H2N2多见，1890年、1900年两次世界流行均为EI所致（第一次和第二次流感大流行）。我国和前苏联1974-1977年（第六次世界流行）在远东地区爆发的俄罗斯流感即与此有关（EII），在马属动物间流行后相继在人间发生相同亚性感染。猪流感（SI）：常以H1N1多见，1914-1918首发于美国的西班牙流感即为SI所致（第三次世界流行），数百万头猪发病，数千头死亡，随后1918年2月于堪萨斯地区人群爆发，4月随同盟军远征军传播至法国，5月传至西班牙、非洲、俄罗斯、中国，1919年传到新西兰、澳大利亚，历时一年，为最严重的世界流行。禽流感（AI）：1878年意大利首发报告，1959年苏格兰鸡中首先发现H5N1，此后多次爆发。1997年5-12月，香港出现禽流感人感染18例，6例死亡[1]。1957-1958年爆发亚洲型流感（第四次世界流行）、1968-1969年爆发香港型流感（第五次世界流行）。 表1 世界历次流行亚型和首发地统计表[2] [来稿日期] 2007-4-6 基金项目] 国家自然科学基金项目(批准号:49774228)和吉林大学社会科学精品工程项目. [第一作者] 杨冬红(1979-), 女, 吉林长春人, 博士研究生, 计算地球物理专业.E-mail: yangxx@jlu.edu.cn 最新的发现表明，1918年的西班牙流感病毒，比其它人类流感病毒，与禽流感病毒的关系更密切[3]。现在把人畜共患流感都称为禽流感，哺乳动物是禽类与人类的中间链条，病毒演化需要一个较长的气候突变过程。 2． 全球性流行性感冒与太阳黑子的关系 前人最早的统计研究表明，流感与太阳活动峰年相关。最近的研究表明，流感世界大流行不仅发生在太阳活动最强时期，而且也发生在太阳活动最弱时期。1889-1890年流行性感冒第一次全世界大流行是在太阳黑子活动低值期（1889年为6.3；1890 年为7.1），1900年流感流行也是发生在太阳黑子活动低值期（1900年为9.5，1901年为2.7），1918-1919年“西班牙流感”即流行性感冒第二次全世界大流行为太阳黑子活动次高值期（1917年为103.9；1918年为80.6；1919年为63.6），1957-1958年“亚洲流感”为太阳黑子活动最高值期（1957年为190.2；1958年为184.8），1968-1969年“香港流感”为太阳黑子活动最高值期（1968年为105.9；1969年为105.5），1977年“俄罗斯流感”为太阳黑子活动次低值期（1976年为12.6；1977年为27.5）[4]。 太阳活动对流感爆发的影响人们早就发现。在太阳黑子谷年，太阳活动减弱，辐射出的紫外线也减弱，这有利于微生物和病毒的滋生和繁殖（旧病毒复发）；在太阳黑子峰年，太阳活动增强，辐射出的紫外线增加，有利于微生物和病毒的基因变异（新病毒产生）。这是流感大流行一定发生在太阳黑子极值年的原因。由于在太阳黑子峰年爆发的流感大流行起因于病毒基因变异，所以强度大，危害重，如1918-1919年、1957-1958年和1968-1969年；由于太阳黑子谷年的流感大流行起因于旧病毒复发，所以强度小，危害轻，如1900年和1977年。这是后两次流感大流行被人们忽略的原因。 3． 全球性流行性感冒与拉马德雷冷位相、厄尔尼诺、低温冷害的关系 据魏松林的研究，1888、1902、1918、1957、1969、1976年是中国东北冷夏年[5]，其当年或前后一年内爆发了流感大流行（1900年流感爆发与冷夏年相距2年，因而强度较弱）[4]。1957、1969、1976年是中国东北严重低温冷害年[6]。它们的共同特征是发生在拉马德雷冷位相时期，中间间隔30年左右的拉马德雷暖位相时期。1918年到1957年相隔39年，这与拉马德雷冷暖位相周期变化大致相当。拉马德雷冷位相对应全球气候低温期，拉马德雷暖位相对应全球气候温暖期。 禽流感病毒对热比较敏感，在56摄氏度下加热30分钟、60摄氏度下加热10分钟，65—70摄氏度下加热数分钟，流感病毒即丧失活性。直射阳光下40—48小时也可杀死该病毒，如果用紫外线直接照射，可迅速破坏其传染性。紫外线直射可依次破坏其感染力、血凝素活性和神经氨酸酶活性。但病毒对低温抵抗力较强，在有甘油保护的情况下可保持活力1年以上。由此看来，拉马德雷冷位相时期的低温是禽流感群发在其中的主要原因。这也是自1977年以来，禽流感没有大爆发的原因。在“拉马德雷”“冷位相”时期，厄尔尼诺年易发生低温冷害[4，7]。中国东北严重低温冷害年1957、1969、1976年都是厄尔尼诺年。 4． 全球性流行性感冒、拉尼娜现象、沙尘暴之间的关系 流感大流行在人类间爆发之前，都有一个在动物间长期流行的阶段。这一阶段与中等强度以上拉尼娜现象和强沙尘暴有一一对应关系，春季是沙尘暴高发季节，与禽流感高发季节（冬、春）正好呼应（见图1，引自文献[8]）。 据康杜娟和王会军的研究，沙尘暴在1954-1956年、1964-1967年和1974-1976年出现三个高峰期[8]，与1957-1958年、1968-1969年和1977年三次禽流感爆发一一对应，而1954-1956年、1964年、1967-1968年、1975-1976年都发生了拉尼娜事件。拉尼娜事件与沙尘暴也有很好的对应关系，共同形成与禽流感爆发的一一对应前兆（见图1）。此种拉尼娜之后的厄尔尼诺事件是禽流感爆发年。 图1 北京1954-1999年沙尘暴天气日数的年际变化 1.沙尘天气；2. 沙尘暴；3. 扬沙；4. 浮尘 据最新报道，沙尘暴对人类直接的侵害已经超过了它对环境的破坏。特别是对大型传染性疾患的传播，它已从推波助澜、助纣为虐升级为大打出手的急先锋了。最生动的例证就是口蹄疫在英国的登陆。沙尘暴使非洲北部沙漠里的口蹄疫病毒会在一周内浩浩荡荡地跨越大西洋，稳稳当当地落在英国的牛栏里，并在半月内横扫欧洲，致使数百万头牛被宰杀、焚烧、掩埋。在1/4茶匙的尘埃中能携带几百万甚至几亿个微生物，就连成群蚱蜢都能在尘云穿越大西洋的过程中存活下来[9]。在非禽流感疫区和非候鸟迁徙路线地区发生的人感染禽流感事件，可以由沙尘暴的远距离传播来解释。 康杜娟和王会军的文章揭示：在沙尘活动频繁年代(1956~1970)和稀少年代(1985~1999)冬、春季的气候和大气环流有显著差别[8]。1956-1970年处于拉马德雷冷位相时期（1947-1976），1985-1999年处于拉马德雷暖位相时期（1977-1999）。沙尘暴与禽流感有一个共同的重要特征，即在拉马德雷冷位相时期频繁爆发，在拉马德雷暖位相时期逐渐减弱。强沙尘暴时期可以作为禽流感爆发的更准确的前兆。2007年可能发生的拉尼娜现象及其伴随的强沙尘暴，为2007-2008年的禽流感孕育和爆发增大了发生几率。我们必须高度重视。 5． 全球性流行性感冒与强潮汐的关系 1940-2010年的轨道计算表明，由月亮赤纬角变化周期和日月大潮变化周期合成一个近似为一年的周期，潮汐南北震荡在一年中有两次高潮和两次低潮：1月末至5月中下旬和8月初至11月初为低潮期，5月末6月初至7月末和11月末至1月中旬为高潮期。具体日期并不固定，大约有1-2周的前后波动，形成气候的突变（见表2）。由于春季的潮汐南北震荡处于低潮期，冷暖空气交汇动力不足；夏季的潮汐南北震荡处于高潮期，冷暖空气交汇动力强大。所以，春雨贵似油，夏雨遍地流。由于秋季的潮汐南北震荡处于低潮期，冷暖空气交汇温和轻柔；冬季的潮汐南北震荡处于高潮期，冷空气活动强烈。所以，秋高气爽，冬寒雪大。这是大气环流在冬夏以径向为主，在春秋以纬向为主的原因。 表2 月亮赤纬角变化周期与日月大潮周期叠加的强南北震荡周期有近似1年周期 注：日月大潮与月亮赤纬角极大值的时差不超过3天时，定义当月为强潮汐南北震荡时期。由于日月大潮强度大于月亮近地潮，潮汐南北震荡以此周期的强度为最大，并由此确定一年四季的冷空气活动强度。 表3 流感世界大流行年日月大潮与月亮赤纬角叠加形成冬夏强潮汐南北震荡持续天数异常 冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数一般为59天。关于冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常，我们只举出一个的事例：1956年11月3日~1957年1月16日冬季强潮汐南北震荡时期持续时间超长的74天，紧接着又发生45、45、43、44天的冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常，与之对应的是，1957年4月~1958年8月的强厄尔尼诺事件，1957-1958年全球流感大流行，1957年中国东北发生严重低温冷害。在流感世界爆发年的1957-1958、1968-1969、1977年都发生了冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常（见表3）。 6． 日食、潮汐与拉尼娜、厄尔尼诺的关系 林振山等人发现，极地和高纬地区的日食与厄尔尼诺有很好的对应关系，连续3-6次发生的高纬地区日食可以减弱赤道信风，诱发厄尔尼诺现象。日食-厄尔尼诺系数为10就可以引发一次厄尔尼诺事件，2004年的厄尔尼诺系数为8.5，他们预测2005年发生弱厄尔尼诺事件[10]。 我们发现，太平洋海温的准两年震荡是日食-厄尔尼诺系数与厄尔尼诺之间存在12-24个月位相差的原因，厄尔尼诺一定发生在太平洋海温暖年，拉尼娜一定发生在海温冷年。从1951年到2003年，这种对应关系无一例外，是预测厄尔尼诺的最有效指标，也是决定厄尔尼诺发生的主因。这表明，厄尔尼诺的发生必须遵循海温震荡的准两年周期，而厄尔尼诺的定义并没有这一限制。2004年日食-厄尔尼诺系数较大值8.5可能使厄尔尼诺发生在当年或2006年的暖年，2008年日食-厄尔尼诺系数大值12可能使厄尔尼诺发生在当年（暖年），2005年的日食-厄尔尼诺系数为-2（累计值为-5），可能使拉尼娜发生在2007年的海温冷年[11-12]。2006年8月-2007年2月发生了弱厄尔尼诺事件，2007年的拉尼娜事件正在形成过程中。 过去我们仅仅知道太阳黑子活动有11年和22年周期，事实上，强潮汐也有11年和22年周期。交点月周期27.21天，朔望周期29.53天，合成周期803.5113天，合2.2014年。整数年约为22年。与太阳黑子22年磁周期一致。月亮近点月周期27.55天，与朔望周期合成813.5515天周期，合2.2274年周期。2.2014年和2.2273年合成4.906年周期。交点月周期27.21天和月亮近点月周期27.55天合成750.0855天，合2.0533年。月亮赤纬角变化周期为13.6天、27.3天和18.6年。与朔望周期合成403.3798天和806.7596天周期，合1.1044年和2.208787年周期。月亮赤纬角变化周期27.3天与月亮近点月周期27.55天合成752.115天，合2.059年。2.0533、2.2014、2.2087年合成9.98年。月亮近点周期27.55天，朔望周期29.53天，月亮赤纬角变化周期为27.3天，三者合成22209.95595天周期，合60.8年。因此，潮汐有1.1004、2.0533、2.2014、2.2087、2.2274、4.9、9.98、18.6、60.8年的基本周期。由此衍生的周期有4.9、5.5、9.8、10.3、11、11.137、19.96、22、22.3、29.94、31、33、44、55、55.58、59.88、77、110、179.6、182.4、186、200、205、220年周期，与气候现象循环的记录（见表4）有很好的对应性。 表4 有关气候现象循环的记录（据E. 布赖恩特，2004）[13] 表5显示出22年的潮汐南北震荡强弱的近似周期。如，1949，1971，1993年；1945，1967，1989，2011年。全年为弱潮汐南北震荡的年份有近似4或5年和9年重复周期，如，1940，1945，1949，1953，1957年；2002，2006，2010年；1975，1984，1993，2002。因为是近似周期，多数数据有1-2个月的误差变化。近似全年为弱潮汐南北震荡和近似全年为强潮汐南北震荡成强弱相间的22年周期分布。如，1940，1951*，1962，1973*，1984，1995*，2006年；1949，1960，1971，1982，1993，2004年。厄尔尼诺年也有近似的11和22年周期。如，1951，1973，1995年；1965，1976，1987，1998年。2009年可能是下一个厄尔尼诺年。拉尼娜也有11年周期，如，1974#，1985#，1996#。2007可能是下一个拉尼娜年。与表3有很好的对应关系。潮汐、厄尔尼诺、拉尼娜的11年和22年周期，表明它们可能有相同的激发机制。 表5 月亮近地点对潮汐南北震荡的影响 注：月亮近地点与月亮赤纬角极大值的时差不超过3天时，定义当月为强潮汐南北震荡月，记为S，否则为弱潮汐南北震荡月，记为R。年份有#号的为拉尼娜年，有*号的为厄尔尼诺年。 统计发现，气温、海温和强震都存在11年周期和22年周期的规律性变化[14-16]。由于强潮汐可激发冷空气活动和地震火山活动[17]，也可以混合海水，均衡不同深度海水温差，所以，用潮汐和太阳活动的11年和22年共振周期来解释气温、海温和地震的相应变化周期，比单独用太阳活动周期更有说服力。 7． 综合分析与结论 综合1890-2004年的数据，我们可以得到流感大流行的6大气候特征：处于拉马德雷冷位相时期及其边界；前一年或前两年为中等强度以上的拉尼娜年；20世纪50-70年代同时为中国强沙尘暴年；前后一年或当年为中国东北地区冷夏年（20世纪50-70年代同时为严重低温冷害年）；当年为中等强度以上的厄尔尼诺年；当年为太阳黑子谷年m或峰年M，m-1年，m+1年或M+1年。 1889-1890年、1900年、1918-1919年、1957-1958年、1968-1969年和1977年的禽流感爆发都满足这6大条件，同时，在1890年以来，满足这6大条件的只有以上6次爆发[4]。第7大特征是当年为冬季或夏季强潮汐南北震荡持续天数异常年。后三次流感世界爆发都满足这一特征（见表3）。现在，至少在20世纪50-70年代，我们发现了禽流感爆发与沙尘暴高峰的一一对应关系。1900年的流感爆发，因为偏离标准较远，因而也较弱（见表6）。 厄尔尼诺事件是多因素成因，综合预测可以提高预测精度。2007-2008、2011、2015、2018-2019年是可能的厄尔尼诺年，2005-2007年、2013-2014年、2016-2017年是可能的拉尼娜年[4，5，10-12]。加强这些年份的地震和禽流感的防范和监测非常重要。如果2007年是太阳黑子谷年m，2006-2007年预测为拉尼娜年，2008年则是m+1年，预测为厄尔尼诺年，2008年为夏季强潮汐南北震荡持续天数异常年（44天），在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年（2000-2030年内）和太阳黑子极值年易发生低温冷害。这样，2008年就具有较高的概率发生流感爆发。2006-2008年是否是强拉尼娜与强厄尔尼诺相互转换是禽流感是否爆发的关键。2007年的拉尼娜现象及其伴随的强沙尘暴，为2007-2008年的禽流感孕育和爆发增大了发生几率。 表6 太平洋十年涛动（PDO）、低温、飓风、全球性流感、太阳黑子、厄尔尼诺、拉尼娜等对比 注：1888-1889年、1899-1900 年和1976-1977年为厄尔尼诺年，1889-1890年，1900年和1977年为流感爆发年。？表示预测。中国东北地区冷夏年、厄尔尼诺和拉尼娜年用魏松林的数据[5]，1889-1978年的地震数据取自文献[18]，1900年以来的地震资料取自国外金森博雄修订的数据, 标在括号内[19]。流感数据取自文献[1，2]。低温冷害年数据取自文献[6]。沙尘暴数据取自文献[8]。世界经济长波资料取自文献[20]。 流感大流行间的时间间隔不尽相同[21]，张忠鲁博士认为，从10（1889-1900和1957-1968）到50（1729年/33-1781/2）年。1700到1889年中2次流感大流行间隔约50-60年。1889年来，流感大流行间隔10-40年，提示间隔正在缩短。以此为基础，推测新一次大流行应在上一次大流行结束后40年发生。若以1968年大流行算起，大流行应在2008年前发生，若把1977年大流行为基点，应在2017年发生[22]。 流感爆发与气候剧烈变化和太阳黑子活动有关[4，22-24]。从气候变化的规律而言，流感世界大流行的时间规律是，流感爆发成群发状态，两次群发期之间相隔30-40年，群发期内每隔约10年爆发一次。自1888年以来，已发生两次群发时期，目前面临第三次群发。第一次群发期有三次禽流感爆发：1889-1890年流感世界第一次大流行、1899-1900年较小规模的流行和1918-1919年流感世界第二次大流行，处于1890-1924年的拉马德雷（亦称太平洋十年涛动）冷位相时期；第二次群发期也有三次禽流感爆发：1957-1958亚洲型流感、1968-1969香港型流感和1977年俄罗斯流感，处于1947-1976年拉马德雷冷位相时期及其相邻边界[1]。其中，1888-1889年、1889-1900年、1918-1919年、1957-1958年、1968-1969、1976-1977年是厄尔尼诺年。这一规律不仅符合1900-2000年两个周期的拉马德雷冷暖位相转变，而且符合张忠鲁博士提出的1700年以来世界流感大流行历史规律。拉马德雷冷暖位相转变周期为准60年，与3个月亮赤纬角变化周期对应（每个周期为18.6年）[4]。 香港科技大学高级卫生师周智翔指出，我国和其它国家的大多数人禽流感个案都是在天气急剧变化时病发的。流感爆发与天文气象的关系不但有理论依据，而且还能用医学数据和气象资料加以证明。以香港为例，作者已成功用气温、风速、降雨、空气污染物浓度等参数模拟出私家医生和公立医院每周流感样病人的求诊比例。这是短期天气变化对流感爆发影响的直接证据。在流感爆发规模的年际变化上，作者同样找到了与气候关联的确凿线索。比如，在香港, 流感发病率在1999年1-2月,2000年1-3月和2005年3月都出现了历史高位。 翻查当年的气象资料发现, 流感高峰都出现在雨量偏少、温差偏大、月平均温度明显偏高或偏低的月份。并与前一到两年的厄尔尼诺事件对应。雨量偏少对应的是偏高的大气污染物浓度和生物气溶胶(可以携带病毒)浓度; 温差偏大和反常的气温影响人体免疫力和病原微生物的滋生、变异。这清晰地证明了气候周期性变化对流感爆发的触发作用[23]。 于洋和娄东辉指出，自1889年以来，三种人类流感病毒循环出现，1889年出现H2亚型，1900年出现H3亚型，1918年出现H1亚型，此后，1957年重现病毒H2亚型，1968年重现H3亚型，1977年重现H1亚型，按此规律推断，H2亚型很可能是下一次人类大流行的病原。H2亚型自引发了1957年“亚洲流感”大流行后，在1967-1968年成为人群中流行的唯一的一个甲型流感株，现在类似1957年流行的H2N2型流感病毒株人在野生和家养的鸭子体内循环，其病毒表面的HA抗原于1957年相比无发生多大变化，而且30岁以下的人对之一病毒都没有免疫力。在1994-1995年间，美国增49次从活禽市场分离到H2N2病毒，在合适条件下（目前还不清楚）它可能再一次引起人间流行[25]。流感大流行7大特征就是合适条件。 1997年香港禽流感引发了大规模的的流行感冒，感染了18人，导致6人死亡。香港政府及时采取措施，大规模屠宰和销毁了受感染家禽，制止了一场禽流感爆发。认真研究1997年香港禽流感疫情的自然特征对预防禽流感有重要意义。 1997年香港禽流感为什么产生？为什么没有爆发？原因主要在于相关的条件。1995-1996发生拉尼娜事件，1995年发生弱低温冷害，1996年太阳黑子谷年m，1997年为m+1年，1997-1998年发生20世纪最强烈的厄尔尼诺事件。除1997年处于拉马德雷暖位相、没发生严重低温冷害和冬夏两季强潮汐南北震荡时期的持续天数异常之外，其它流感爆发年的特征1997年都具备。看来，前三个条件是非常重要的。1997年香港禽流感疫情的警示作用不容忽视！ 1998年6月-2000年8月发生了强拉尼娜事件，2002年发生了弱厄尔尼诺事件，2003年发生了弱拉尼娜现象（没有达到拉尼娜事件标准），2004年发生了弱厄尔尼诺现象（没有达到厄尔尼诺事件标准），2006年发生了弱厄尔尼诺事件。这是1999-2006年禽流感在全球一再发生的原因。这是流感世界大流行的前期阶段：我国和前苏联1974-1977年（第六次世界流行）在远东地区爆发的俄罗斯流感即与马流感有关，在马属动物间流行后相继在人间发生相同亚性感染；1914-1918首发于美国的西班牙流感即为猪流感所致（第三次世界流行），数百万头猪发病，数千头死亡，随后1918年2月于堪萨斯地区人群爆发。 按流感病毒爆发的循环理论，具有较低致病性H2N2型流感病毒株很可能是下一次人类大流行的病原。因此，流感爆发的太阳黑子特征和流感病毒爆发的循环理论，给我们预防流感大流行准确的历史信息和理论预测：类似1918年严重的流感大流行发生的可能性很小（死亡2000-5000万人），类似1957年的流感大流行发生的可能性大（死亡100万人）；不是新基因突变病毒病原；具有较低致病性H2N2型流感病毒株可能性大。 规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼娜、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈。面对日益增大的全球灾害，准确的长期气候预报意义重大。 参考文献 |
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杨学祥 （yangxuexiang@126.com） 上传2007.08
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