董利康

摘要：大型地震地震都会有一个震前能量聚集和震后能量释放的过程，为保持震区能量平衡的长期稳定性，能量释放过后，应该会在某些方面表现出能量补偿现象。本文统计了九寨沟温度和降水数据，利用大气的比热容和距平方法，分别分析了震区大气热能值和多年的降水量的变化规律。结果表明，九寨沟震区大气热能值震前升高，震后降低。而降水量震前降低震后增多。参考质能定律的概念，将降水视为能量的高聚体，震区热能值与降水具有互相补偿的规律特征。验证了为保证震区能量平衡，震区的能量补偿现象，即该补偿理论具有一定的合理性。

关键词：九寨沟 地震 降水 能量补偿

1资料与方法

本文通过中国气象局网站的资料查询，统计了九寨沟在以地震当天为中心，前后近五年的每日最高气温、最低气温和多年月降水量。首先，為了分析讨论九寨沟的震后地表单位质量大气热量值的变化规律特征，当大气温度为零时，令单位质量大气所含热能值用q0表示，大气的比热容约为C=1.0kJ/（kg·℃），则温度为T的单位质量大气所含的热能值为Q=q0+T*C，计算每日最高气温和最低气温的均值作为当日平均气温。根据上述公式即可得出每日九寨沟震区的单位大气所含热值。由于地震发生在2017年的8月，单纯的计算2017自然年的年数据并不能很好的反映地震前后的变化规律。因此本文引入一个统计年概念，以2017年九寨沟月8日为界限日期，分别计算九寨沟前一年、前两年、后一年、后两年的震区每年单位质量大气的年热能值之和。记为统计年-1、-2、1、2。由此来反映震区地震前后单位质量大气年热量值之和的变化规律。同时，为了有利于比较，分析降水的变化时，在直接使用降水量值同时也使用降水量距平百分率（其中r为年降水量，R为相应的多年平均值）对气象局多年的降水量进行分析，得出自2003年以来九寨沟地区的降水变化特征。同样采取统计年方式，按照相同的方法统计了九寨沟以地震日为界限的地震后一年和后两年前一年和前两年的年降水量，即统计年1、2、-1、-2。其计算温度和与降水和统计年的时间跨度示意图如图1所示。从地震日起往前365天记为一个统计年-1，第二个365天记为统计年-2，往后第一个365天记为统计年1，第二个365天记为统计年2。

2 统计数据结果

2.1九寨沟温度统计

图2为九寨沟五年日均温度的波动图，九寨沟震区整体波动满足了春夏升温，秋冬降温的季节自然变化规律。通过观察发现，九寨沟2015，2016和2018年都有一段低于零度的气温，而2017年最低温时期没有出现负温。这满足了震前地区热值升高，震后能量释放，地区热值降低的预期。但总的来说，从折线图整体轮廓来看，每年的变化情况基本一致，其异常形态不够清晰突出，识别出其它的变化异点存在难度，因此，为了发现其中的不易发现的规律，应该采用一些特殊的手段对其数据进行分析。

通过比热容计算震区单位大气的年总热值并对年总热值数据进行分析是本文来发现由温度隐含的能量变化规律的主要方法，其计算方法是根据地方温度与当地单位质量大气热值的关系，利用公式Q=q0+T*C分别计算每日的大气热能值，引入统计年概念分别计算九寨沟各统计年的单位质量大气年热能值总和来反映了震区年热值的变化规律。统计结果如表1所示。

由表1可以看出，九寨沟震前二年比震前一年的大气年热值55kJ，平均每日增多0.15 kJ，震后一年比上一年少157.5 kJ，平均每日减少0.43 kJ，震后第二年比前一年少188.5 kJ，平均每日减少0.52 kJ。将每统计年年热值同时减去一个365*q0KJ，作柱状图如图3，可以发现，利用比热容将温度转为单位大气热能值之后计算的九寨沟大气统计年年热值呈现出一种明显的震前增大，震后减小的特点。表现出了九寨沟震区震前热能聚集，震后损失的能量变化规律。

2.2九寨沟降水统计

根据中国气象局网站读取九寨沟地区自2003年起多年的每月降水量作为基础数据。分别计算各年的年总降水量，其结果如图4所示。可以发现，九寨沟地区的降水一般在600到900mm之间，其最高降水量发生在2018年和2013年，降水量都接近900mm。图5为多年降水量距平百分率，可以看出近6年的降水量变化幅度较大，距平百分率在±20%之间。从2013年九寨沟降水出现一个峰值后开始出现一个持续的降低直到2016年，平均每年降低81.6mm。随后在2017和2018两年大幅度增大，单年增大幅度达到127.5mm。

因为地震发生在8月份，因此直接参照九寨沟2017年的总降水与多年平均降水量的对比结果会受到震前8个月的降水数据影响，为了更准确突出震后降水量的变化特征，分别计算统计的基础数据的统计年-2、-1、1、2的降水量和距平百分率.。结果如表2所示，震前两年统计年降水量均低于多年均值，距平百分率在-15%到-20%之间，震后一统计年的降水量升到960mm，比多年均值多206mm，距平百分率达到27%，第二统计年降水量回跌到平均水平。统计年的降水量变化特征比年份的降水量特征更加明显。

3 结果分析与讨论

从本文对震区温度变化分析可以知道，九寨沟出现了震前震区大气热能值升高，震后几年热值明显降低的现象，即反映了九寨沟地区地震前后大气的热能值的变化规律，符合震区震前热能升高震后热能降低即能量损失的规律特征。而对九寨沟降水量的统计结果，从图4和图5的自然年年降水和距平百分率来看九寨沟震前降水量逐年降低，在本文补偿分析中理解为震前聚能，单位大气热能增多，地区能量升高，为保持当地能量平衡，因此降水量减少。而震后一年的统计年的降水大幅度增多，是由于8月8日大地震释放大量能量，震区能量降低，因此，根据爱因斯坦的质能定律将物质（此处为降水）视为能量的高聚体。本文认为，在九寨沟发生7.0级的特大地震后，震区能量得到大量释放，为保持当地能量平衡的长期稳定性，震后一年，降水作为能量的载体对当地的能量损失在震后一年里进行了补充。验证了能量补偿理论猜想具有一定的合理性。该理论可以粗略的与“震前干旱，震后洪涝” 的大部分地震自然规律相吻合。

由于降水在地球系统中具有良好的循环能力，因此以降水的变化规律来验证能量补偿的合理性是目前已知的一个较优选择。但一方面，降水作为一种由大气圈直接影响的东西，影响降水的因素除地震外还有很多，或者说不同的因素对降水的影响的权重的差异，则会导致降水由地震影响的变化特征受到其他高权重影响因数的影响，使得结果特征不明显甚至成负相关现象。另一方面，要想物质补偿规律明显，地震的能量释放应足够大，否则补偿物质的變化规律容易被各种不确定因数所掩盖。

震后的物质补偿应该是多方面的。所以，在不同震区，寻找一个最合适的视为能量高聚体的物质，或者其他能量形式，根据相关的数据指标来验证该猜想也是目前迫切需要解决的问题和主要研究方向之一。

4 结论

（1）将统计数据进行分析讨论，得出九寨沟地区的单位大气年总热能值出现震前升高震后降低的变化规律。符合震区能量升降的变化特征。反之，九寨沟震降水则出现震前降低震后升高的特征，震后统计年降水结果表明，震后一年内降水量发生了明显的增多。

（2）根据以上震区的温度和降水分析讨论，地震前震区能量聚集降水减少，震后能量释放降水增多，验证了雨水作为一种能量的载体维持着震区能量平衡，震后震区的能量损失以降水的形式对当地的能量进行了补偿，以维持当地能量平衡的长期稳定性。即能量补偿的合理性。

（3）将降水作为能量的高聚体来分析震后能量补偿现象是目前发现的一个较为合理的选择，除降水外，该能量补偿应该还具有在其他物质或其他能量形式方面的表现，有待更多的科研工作者在其他领域做更多的研究分析与讨论。

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