小編整理: 海平面是指海的平均高度,它是一個(gè)用于測(cè)量和描述海洋高度的標(biāo)準(zhǔn)參考面。在沒(méi)有潮汐、波浪、海涌和其他擾動(dòng)因素的情況下,海面能夠保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平面。
海平面的定義在許多領(lǐng)域都非常重要,包括氣象學(xué)、海洋學(xué)、地形測(cè)量學(xué)和工程學(xué)等。在氣象學(xué)中,海平面用于測(cè)量海面的溫度、濕度和風(fēng)速等參數(shù)。在海洋學(xué)中,海平面用于描述海洋的物理特征和生物環(huán)境。在地形測(cè)量學(xué)中,海平面用于測(cè)量海岸線和島嶼的高度。在工程學(xué)中,海平面用于確定海洋工程的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。
海平面的高度通常是以海拔或相對(duì)于某個(gè)參考點(diǎn)的高度來(lái)衡量的。在全球范圍內(nèi),海平面高度被定義為相對(duì)于平均海面高度歸零點(diǎn)的海拔高度。這個(gè)平均海面高度是通過(guò)測(cè)量全球多個(gè)位置的海面高度并取平均值得到的。
總之,海平面在許多領(lǐng)域都非常重要,它是一個(gè)用于測(cè)量和描述海洋高度的標(biāo)準(zhǔn)參考面。
海平面 海平面(Sea level)是海的平均高度。指在某一時(shí)刻假設(shè)沒(méi)有潮汐、波浪、海涌或其他擾動(dòng)因素引起的海面波動(dòng),海洋所能保持的水平面。
基本介紹 海平面是指水位處于觀測(cè)結(jié)果平均值的平靜的理想海面。實(shí)質(zhì)為 平均海平面 J按觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短不同,可分為日平均海平面、月平均海平面、年平均海平面和多年平均海平面等。前三者受天氣 、氣候或 天體運(yùn)動(dòng) 的影響而變化。對(duì)于固定地點(diǎn),在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),海平面相對(duì)穩(wěn)定,常取為高程測(cè)量系統(tǒng)的基準(zhǔn)面。全球尚無(wú)統(tǒng)一的基準(zhǔn)面。中國(guó)規(guī)定以青島驗(yàn)潮站1956年統(tǒng)計(jì)資料所確定的黃海平均海平面為全國(guó)統(tǒng)一的高程起算面,中國(guó)地圖上所指的海拔高度就是從這個(gè)海平面起算的。
幾種含義 海平面的相關(guān)定義有“全球海平面”、“本地海平面”以及“相對(duì)海平面趨勢(shì)”等等。全球海平面指的是所有地球海平面的平均高度,經(jīng)常提及的“全球海平面上升”指的就是全球平均 海平面上升 趨勢(shì)增加。本地海平面是指沿海岸相對(duì)于陸地上特定點(diǎn)所測(cè)量的水位高度,通常是潮汐站所測(cè)量的當(dāng)?shù)睾F矫娓叨?。而相?duì)海平面趨勢(shì)則反映了當(dāng)?shù)睾F矫骐S時(shí)間的變化趨勢(shì)。這種變化趨勢(shì)是諸多沿海數(shù)據(jù)應(yīng)用中最為關(guān)鍵的一個(gè),包括沿海測(cè)繪、海洋邊界劃分、沿海區(qū)域管理、海岸工程等都會(huì)用到這一指標(biāo)。
確定方式 海平面(Sea level),是海的平均高度。它是通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)水平面的高度比較來(lái)確定的,然而由于牽涉到一些復(fù)雜且困難的測(cè)量,使得精確確定海平面成為一個(gè)困難的工作。測(cè)量海平面的儀器叫做 驗(yàn)潮儀 ,一般微風(fēng) 所導(dǎo)致的海面的波浪可以通過(guò)平均的方法消除掉,潮汐所導(dǎo)致的海平面的升高和跌落也可以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)后取平均值的方法消除掉。海平面的測(cè)量總是相對(duì)于陸地的測(cè)量,因此海平面的變化可以是真正地 由于海面的變化導(dǎo)致的,也可以是由于陸地的變化導(dǎo)致的。2009年12月1日,總部設(shè)在英國(guó) 劍橋的 南極研究科學(xué)委員會(huì) 發(fā)布研究報(bào)告稱,氣候變化可能導(dǎo)致本世紀(jì)末海平面最高上升1.4米,這一最新預(yù)測(cè)是原先估計(jì)值的兩倍多。 一般人認(rèn)為海平面是平面,如果大海真的是平面的話,那么整個(gè)地球表面的海域?qū)⑦B成一體,同時(shí)“地球是一個(gè)橢球形”這一說(shuō)法就不成立了,推而廣之,平時(shí)說(shuō)的大湖面是平的也都是相對(duì)概念。之所以有這種認(rèn)識(shí)上的差異,就是觀察點(diǎn)不同。
高度 其高度系利用人工 水尺 和驗(yàn)潮儀長(zhǎng)期觀測(cè)而得。按觀測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)短不同分為:日平均、月平均、年平均和多年平均海平面。日平均海平面不但隨天氣狀況而變化,且具有季節(jié)、半年、一年和多年周期變化。月平均海平面年內(nèi)最高值和最低值之差(年較差): 渤海 60~70厘米、 黃海 35~50厘米、 東海 30~35厘米、 南海 20~40厘米。年平均海平面較差可達(dá)10厘米左右。中國(guó)于1956年規(guī)定,以青島驗(yàn)潮站觀測(cè)所得的多年平均海平面為全國(guó)統(tǒng)一的高程起算面,稱為 青島 平均海面 或黃?;鶞?zhǔn)面。中國(guó)地形圖上所指的海拔高度,就是從這個(gè)海平面起算的。
不平性 由于多種因素影響,海平面不是完全平的,科學(xué)家通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn),海洋表面有三個(gè)較大的隆起區(qū)域,一個(gè)在澳大利亞?wèn)|北部海區(qū),隆起高達(dá)76米;第二個(gè)區(qū)域在 北大西洋 ,隆起高度是68米;另一個(gè)在非洲東南部,隆起區(qū)域高為48米。另外,另外,還有三個(gè)較大的凹陷區(qū)域,一個(gè)在印度洋上,凹陷深達(dá)112米;第二個(gè)區(qū)域在 加勒比海 ,凹陷深度為64米;第三個(gè)區(qū)域在加利福尼亞以西,凹陷深度為56米。相關(guān)的衛(wèi)星圖片也顯示,美國(guó)西海岸的絕對(duì)水位高于東海岸的水位。 為什么海平面不平呢?造成全球海平面差異的原因有哪些呢?在假設(shè)海平面沒(méi)有任何波浪的情況下,科學(xué)家認(rèn)為造成海平面差異主要有三個(gè)原因:
這要從影響海平面不平的兩個(gè)主要因素談起。一是漲潮、落潮、風(fēng)暴和氣壓高低等因素,使海面始終不能歸于平靜;二是 海底地形 的不同,也決定了海面的不平。 海底的地形是十分復(fù)雜的,它不僅分布有巍峨的 海底山脈 、平緩的海底平原,而且還有許多陡峭的 海底深溝 。由于受海底地形的影響,一個(gè)海區(qū)的海面會(huì)低于或高于另一個(gè)海區(qū)幾米、甚至十幾米。據(jù)科學(xué)家們使用雷達(dá)(無(wú)線電) 高度計(jì) 測(cè)量,發(fā)現(xiàn)在 大西洋 海面不同海域存在著高度差,甚至在美國(guó)南卡羅來(lái)納州和波多黎各島之間比較小的海域內(nèi),也存在著高度差。一般來(lái)說(shuō),海底是一座山脈的地區(qū),海面就比其他海域高一些;而海底是一個(gè)盆地的地區(qū),海面就比其他海域要低一些。比如,同是大西洋海域,波多黎各海下是一片凹地,因而這一地區(qū)的海面就比周圍地區(qū)明顯的低;而巴西東部由于海下有一座3500米的 海嶺 ,所以這里的海面就比其他地區(qū)要高。 第三,有時(shí)海面的高低還與附近的巨大的山脈或山脈所組成的物質(zhì)的積聚有關(guān)。這種物質(zhì)的積聚,可以使其表面 引力彎曲 ,從而形成一種動(dòng)力,驅(qū)使水離開(kāi)一個(gè)地區(qū)而流向另一個(gè)地區(qū)。 盡管風(fēng)、 海底地震 和潮汐總是引起的海面漲落,但是人們還是認(rèn)為海面是平坦的。隨著人造衛(wèi)星測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn),甚至風(fēng)平浪靜的海面也是坑坑洼洼的。有些地區(qū)海面凸起,有些 地區(qū)海面凹陷。兩者最大可以相差100多米。但是,因?yàn)楹F矫姘纪沟淖兓?000千米以上的廣泛范圍內(nèi)逐漸變化,所以不容易被航海者察覺(jué)。 地球上,嚴(yán)格地來(lái)說(shuō),從全球整體看:“海平面也不是平面”。地球的表面是曲面,海水受地心引力影響依附在地表,因此地球上的?!捌健泵嬉彩乔?。
變動(dòng)原因 冰川
在氣候寒冷的地質(zhì)時(shí)期,極地周圍形成冰蓋,海洋中的海水量減少,海平面降低。當(dāng)氣候轉(zhuǎn)暖,冰蓋融化,冰水流回大洋,海平面升高。不同學(xué)者估計(jì)全球現(xiàn)代冰川體積在(20~34.75)×10□ 立方公里 之間,如果全部融化,將使海面升高50~85米(未考慮因海水增多而發(fā)生的海底均衡下沉)。按第四紀(jì)末次冰期冰蓋的體積估算,當(dāng)時(shí)的海平面比目前低135米。這種海面升降的幅度各學(xué)者估計(jì)不盡相同,主要看如何估計(jì)南極大陸的冰蓋厚度。盡管如此,第四紀(jì)以來(lái)海平面變動(dòng)主要是由冰川消長(zhǎng)所引起的論點(diǎn)已基本上得到公認(rèn)。 構(gòu)造
引起全球性海平面升降變動(dòng)的構(gòu)造作用是 洋盆 容積的變化、洋底下沉或新洋盆形成。世界洋盆的總?cè)莘e增大,導(dǎo)致海平面降低。相反,洋底抬升,某些洋盆消失,可使海平面升高。 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō) 認(rèn)為海平面變動(dòng)與海底擴(kuò)張速率有關(guān)。 大洋中脊 上增生的物質(zhì)是熱的,隨著時(shí)間的推移而逐漸冷卻,變得致密,因而 洋底巖石 圈在橫向擴(kuò)張移動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)間而下沉。如果海底擴(kuò)張速率很快,距中脊頂部一定距離的洋底沒(méi)有足夠時(shí)間以冷卻到“正常”程度,洋底就比正常情況下高,因而即使海水量不變,由于洋盆容積減小,海面也會(huì)升高。相反,海底擴(kuò)張速率很慢,海面降低。海底擴(kuò)張速率變化引起的海平面變動(dòng),周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)百萬(wàn)年,變化幅度可達(dá)300~500米。另外,還有人認(rèn)為大洋中脊系長(zhǎng)度變化會(huì)影響洋盆的容積。在大陸 分裂期 大洋中脊發(fā)展,導(dǎo)致世界范圍的海侵,而在大陸匯聚形成超大陸時(shí),則造成海退。 局部性的地殼升降運(yùn)動(dòng),引起區(qū)域性的海平面變動(dòng)。這種變動(dòng)不是海平面與地心之間的距離變化,而是由于地殼升降,導(dǎo)致海面相對(duì)于陸面之間的距離發(fā)生變化。這種變動(dòng)往往疊加在全球性海平面變動(dòng)之上。
大地水準(zhǔn)面 受地球重力控制。由于地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻,由此引起重力的變化, 大地水準(zhǔn)面的形態(tài)也隨之變化。這種海平面變動(dòng)表現(xiàn)為有些海區(qū)海平面升高,另一些海區(qū)海平面降低,從而使全球各地海平面升降既不一致,也不規(guī)則。如1976年N.A.默納爾指出,新幾內(nèi)亞的高海平面與馬爾代夫群島附近的低海平面高差約180米。 水壓均衡
當(dāng)冰蓋融化,冰水回流入海,海底因水負(fù)載增加而下沉,直到新的 平衡建立為止。有人估計(jì)近7000年來(lái)因負(fù)載影響洋盆下沉了8米,大陸上升了16米。其對(duì)陸架區(qū)的影響更顯著。 冰川均衡
在覆冰區(qū)巨大的冰蓋使下伏的地殼下沉,因巖石圈具有彈性,下沉范圍遠(yuǎn)超過(guò)覆冰區(qū);而在冰前沉陷區(qū)外側(cè),地殼向上彈性隆起。當(dāng)冰蓋消融后,地殼又因彈性恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。末次冰期以來(lái),在斯堪的納維亞地區(qū)均衡上升了約300米,現(xiàn)仍以每百年一米的速度繼續(xù)上升。
流變均衡
地球流變論認(rèn)為在各種因素作用下粘彈性地球和其上的水體一起調(diào)整達(dá)到平衡狀態(tài)。因此上述的冰川及水壓均衡的影響不是局部性的,它波及全球,形成若干海面上升區(qū)和下降 區(qū)。J.A.克拉克提出了全新世(15000年)以來(lái) 全球海平面變化 的數(shù)學(xué)模式,他把世界大洋分為6個(gè)海面升降各不相同的地帶,指出由冰川作用引起的海平面變動(dòng),在各地是不一致的。這一模式已得到全球13個(gè)地點(diǎn)觀測(cè)資料的證實(shí)。 上述各種因素中,全球性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)整個(gè)地史時(shí)期的海平面變動(dòng)起決定性作用。第四紀(jì)以來(lái),冰川作用對(duì)海平面變動(dòng)影響最大。其他諸因素由這兩個(gè)因素派生出來(lái)。此外,影響海平面變化的因素還有:海洋中沉積物的堆積,地球內(nèi)部的水通過(guò) 海底火山 作用進(jìn)入大洋,河流湖泊的變化等。
變動(dòng)性 海水面的升降變動(dòng)。它是海水量、水圈運(yùn)動(dòng)、地殼運(yùn)動(dòng)和地球形態(tài)變化的綜合反映,地球演 化的一個(gè)重要方面。海水時(shí)刻在運(yùn)動(dòng),海平面也不斷在變動(dòng)。這種變動(dòng)有短期的,如日變動(dòng)、 季節(jié)性變動(dòng) 、年變動(dòng)和偶發(fā)性變動(dòng)等,主要與波浪、潮汐、大氣壓、 海水溫度 、鹽度、風(fēng)暴、海嘯等因素有關(guān),其升降幅度小,且常是局部的(見(jiàn)平均海平面);也有長(zhǎng)期的,即地質(zhì)歷史期間的海平面變動(dòng),其變動(dòng)幅度大,是大區(qū)域性的,甚至是全球性的。海洋地質(zhì)學(xué)主要是研究長(zhǎng)期的海平面變動(dòng)。 長(zhǎng)期海平面變動(dòng)引起的最直接后果是海侵或海退。它導(dǎo)致海岸線移動(dòng), 海陸變遷 ,對(duì)大陸架和海岸地貌、淺海與 近岸沉積 和礦產(chǎn)的基本特征產(chǎn)生很大影響,使海岸工程、港灣建筑遭受侵襲或廢棄,河道由于基準(zhǔn)面變化或淤或沖。因此研究海平面變化規(guī)律,預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì),對(duì)研究第四紀(jì)地質(zhì)、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、探索氣候變化規(guī)律以及對(duì)于人類生活和生產(chǎn)都極為重要。 1906年,奧地利地質(zhì)學(xué)家E.修斯提出了全球性海面變動(dòng)的概念。他認(rèn)為地史上主要的海侵和海退是由海洋盆地容積變化引起的。30年代,R.A. 戴利 發(fā)展了“冰川控制”概念,并對(duì)冰川消長(zhǎng)引起的海平面升降值作了估算。60年代,板塊構(gòu)造說(shuō)提出,板塊擴(kuò)張速率變動(dòng)可導(dǎo)致洋盆容積的變化,進(jìn)而控制海平面的升降。70年代,一些學(xué)者把地殼和水體當(dāng)作統(tǒng)一的平衡體系,用地球流變觀點(diǎn)研究地球各區(qū)域之間海平面升降的關(guān)系。1974年“ 國(guó)際地質(zhì)對(duì)比計(jì)劃 ”(IGCP)設(shè)立了海平面研究組織,加強(qiáng)了全球海面變化的對(duì)比研究。當(dāng)前研究重點(diǎn)是關(guān)于世界海面變化的起因與未來(lái) 發(fā)展的趨勢(shì)問(wèn)題。
平面變動(dòng) 第四紀(jì)海平面變動(dòng)的控制因素是冰川作用。隨冰期-間冰期的交替,海平面脈動(dòng)降升。35000年以前,海平面大致接近現(xiàn)在位置,末次冰期最盛期(約15000~20000年前),海平面約比現(xiàn)代海平面低130米左右,隨后迅速上升到現(xiàn)代位置。對(duì)于全新世海平面上升的過(guò)程,大致有以下3種意見(jiàn)(見(jiàn)圖不同學(xué)者所作的10000年來(lái)海平面變動(dòng)曲線):①距今6000年前,海平面比現(xiàn)代海平面高3~4米,此后海平面上下波動(dòng),最后達(dá)到現(xiàn)代位置。②海平面持續(xù)上升,但在距今15000~5000年前迅速上升,之后緩慢上升到現(xiàn)代位置。③認(rèn)為在3000~5000年前,海平面已升至現(xiàn)代位置,以后無(wú)大變動(dòng)。很多人認(rèn)為目前海平面正以每年1毫米的速度在上升。但是考慮到大地水準(zhǔn)面-海平面變動(dòng)等因素,不同地區(qū)的海平面變動(dòng)過(guò)程應(yīng)有所差異。
根據(jù)調(diào)查得知,在冰期低海面時(shí),大片陸架淺海出露成陸,從而使日本與中國(guó)、亞洲與美洲(沿 白令海峽 )、英國(guó)與歐洲大陸、澳大利亞與新幾內(nèi)亞等相互連接,這對(duì)植物群和動(dòng)物群(包括古人類)的遷移,有著深遠(yuǎn)的影響。 中國(guó)海洋地質(zhì)學(xué)者在東海陸架邊緣發(fā)現(xiàn)了 古海岸線 ,用□□C法測(cè)出其中生物殘骸的年齡為15000年左右,陸架上發(fā)現(xiàn)有階地和 古河谷 。學(xué)者們幾乎一致認(rèn)為距今15000年前,東海的海平面處于最低位置,比現(xiàn)代海平面低約130~160米,古海岸線在東海沖繩海槽西坡的陸架外緣。距今15000~6000年期間海面迅速上升到現(xiàn)代位置,至于是否曾高出現(xiàn)代海平面認(rèn)識(shí)不一。5000年以來(lái)海平面變動(dòng)不大。中國(guó)沿海的大陸架就是因 冰川消融 、海面上升而使濱海平原被海水淹沒(méi)而形成的。 2016年3月22日,國(guó)家海洋局召開(kāi)發(fā)布會(huì),公布2015年《中國(guó)海平面公報(bào)》與《 中國(guó)海洋災(zāi)害公報(bào) 》。2015年,中國(guó)沿海海平面較常年高9厘米,為1980年以來(lái)第4高位。35年來(lái),中國(guó)海平面增長(zhǎng)約11厘米,近10年海平面上升趨勢(shì)明顯。
變動(dòng)研究 研究方法和存在問(wèn)題
短期的海平面變動(dòng)主要通過(guò) 驗(yàn)潮站 的 直接水位測(cè)量 和 大地水準(zhǔn)重復(fù)測(cè)量 以及 歷史資料 整理得出。 長(zhǎng)期的海平面變動(dòng)主要通過(guò) 保留的沉積層 和 地貌特征 確定古海岸線位置和海平面高度,并使用 同位素分析方法 測(cè)定其年代。常選擇 穩(wěn)定地區(qū)(如地盾)或 大洋島 作為研究海平面變動(dòng)的場(chǎng)所。目前只能定量計(jì)算15000年以來(lái)的海平面變動(dòng)幅度。人們對(duì)海平面變動(dòng)及其歷史的認(rèn)識(shí)還很不完善。由于海平面變動(dòng)因素復(fù)雜,調(diào)查測(cè)量技術(shù)上又存在許多問(wèn)題,例如軟體動(dòng)物遺骸在沉積后發(fā)生搬移、碳的放射性污染、泥炭堆積深度估計(jì)誤差等,都影響定量精度。大陸邊緣沒(méi)有絕對(duì)穩(wěn)定的地區(qū),確定海平面變動(dòng)幅度須排除局部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,但目前還無(wú)可靠的方法把它區(qū)分開(kāi)來(lái)。因而對(duì)于最后一次冰期海平面下降的深度認(rèn)識(shí)很不一致。 目前海平面變動(dòng)研究,一方 面從測(cè)年技術(shù)上提高精度,另一方面加強(qiáng)全球性對(duì)比研究海平面上升
冰川融化 海洋球場(chǎng)
摩根.德波爾站在海邊九洞高爾夫 球場(chǎng)上揮動(dòng)著球桿。這個(gè)球場(chǎng)是他親手修建的,他還清楚地記得,50年前自己全家搬遷到這里時(shí),這片球場(chǎng)的位置還沉在海面之下,但不久以后陸地就從水中升起,10年前他在此修建了球場(chǎng)。是什么原因讓這片土地在40年內(nèi)就隆起到了海平面之上呢? 德波爾的土地屬于美國(guó)阿拉斯加州的朱諾地區(qū),那里的陸地上矗立著巨大的冰川。近些年來(lái),由于全球變暖的影響,許多冰川融化了,被冰川死死壓在下面的陸地由于壓力減輕,開(kāi)始了緩慢而連續(xù)的上升過(guò)程。這就好比一個(gè)人從沙發(fā)上站起來(lái)后,沙發(fā)被身體壓陷的部分會(huì)逐漸恢復(fù)原狀。冰川融水流入大海越多,陸地受到的壓力反而越少,上升的速度就越快。
在朱諾地區(qū)附近,一年的時(shí)間,冰雪融化使大多數(shù)冰川的界線向陸地內(nèi)部后退了10米或者更長(zhǎng)的距離。與之對(duì)應(yīng),科學(xué)家測(cè)量后發(fā)現(xiàn),這里的陸地在200年內(nèi)至少已經(jīng)上升了3米多,如果全球變暖繼續(xù)加劇,到2100年,這里的陸地還要再上升1米。
聽(tīng)上去上升的似乎不多,但陸地以這樣的速度上升,已經(jīng)給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了巨大的影響。由于海平面相對(duì)于陸地下降了,于是陸地的地下水位也跟著下降,而海邊附近的濕地抬升,原本蓄積的水流走了,干燥的土地取代了濕地。冰川融水沖下來(lái)一些沉積物,堵塞了一些通航的水道,航道上的一些浮標(biāo)現(xiàn)在都陷在了淤泥中。當(dāng)?shù)?600平方千米的沼澤面臨消失的危險(xiǎn),那里棲息的動(dòng)植物面臨滅頂之災(zāi)。
全球變暖
全球變暖導(dǎo)致冰川融化為海平面上升的主因,但是據(jù)2012年7月10日一項(xiàng)來(lái)自美國(guó)國(guó)家大氣研究中的研究顯示,假設(shè)全球溫室氣體排放穩(wěn)定,全球氣溫不再增長(zhǎng),海平面依舊會(huì)上升幾百年。
研究者在研究報(bào)告中說(shuō)道,這非常復(fù)雜,主要原因是海水的熱膨脹。即使全球氣溫穩(wěn)定了,海水表面氣溫和深海氣溫依舊有差異,深海的氣溫會(huì)慢慢的升高,這會(huì)導(dǎo)致更多的海水發(fā)生熱膨脹反應(yīng),繼而海水整體體積擴(kuò)大,海平面上升。這種反應(yīng)要持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間,只有海水完全與大氣溫度達(dá)到一定平衡狀態(tài)才會(huì)停止,這個(gè)時(shí)間估計(jì)是300年。
溫暖本是個(gè)美好并值得推廣的字眼,但最近在傳播媒體上頻繁出現(xiàn)的“全球變暖”四個(gè)字,卻是個(gè)警示的標(biāo)志,它意味著屬于地球自身平衡架構(gòu)的改變,意味著災(zāi)難的不可預(yù)測(cè)。朱諾地區(qū)陸地上升的現(xiàn)象其實(shí)并不罕見(jiàn),在 格陵蘭島 和北歐的一些寒冷的海岸地區(qū),由于冰川融化,也曾出現(xiàn)過(guò)明顯的陸地上升現(xiàn)象,而且時(shí)至今日,這個(gè)上升過(guò)程仍在繼續(xù)。這就讓不禁對(duì)一個(gè)流傳很廣的科學(xué)觀點(diǎn)提出質(zhì)疑,這個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)全球變暖,冰川融化后,海平面將大幅上升,淹沒(méi)低洼的海岸地區(qū),許多沿海城市將徹底沉入水中。 如果不考慮其他條件,只考慮 冰川水 流入大海,這個(gè)觀點(diǎn)還算正確。最近,一些科學(xué)家就做了一個(gè)測(cè)算,如果南極洲西部大冰原完全解體,海平面會(huì)上升多少米? 南極洲西部大冰原由于氣溫相對(duì)來(lái)說(shuō)更靠近冰的溶點(diǎn),因此全球變暖對(duì)那里的冰川威脅最大。在南極洲的一些地區(qū),陸地的海拔在1500米之上,而覆蓋在上面的冰層的厚度也超過(guò)了1500米。這樣的地形結(jié)構(gòu)其實(shí)很危險(xiǎn),因?yàn)橐坏┥细脖ú糠秩诨?,溫暖的融水?huì)流到冰層和它下面的陸地之間的接觸面,使冰川和陸地之間的摩擦力大大減小,冰川很容易向地勢(shì)較低的位置滑動(dòng),最終滑入大海之中。經(jīng)過(guò)計(jì)算,如果這些冰川全部融化流入大海,海平面將上升3米。
過(guò)去曾有一些危言聳聽(tīng)的觀點(diǎn),認(rèn)為根據(jù)水量進(jìn)行的粗略估算,若全球冰川融化,將讓海平面上升幾十米甚至上百米,這種算法其實(shí)并不科學(xué),而這個(gè)上升3米的新數(shù)據(jù)則要科學(xué)多了。雖然,南極洲西部大冰原上的冰川只占世界冰川總量的一小部分,但是必須明白,其他地區(qū)的冰川基本上不會(huì)對(duì)海平面的升降造成多少影響。
比如 北冰洋 上的冰山,漂浮在海洋之上,根據(jù)物理學(xué)的定律,物體所受 浮力 等于排開(kāi)液體的重力,如果那些固態(tài)的冰融化成液態(tài)的水,海平面基本上不會(huì)有什么改變。另外,南極洲的其他地區(qū)也存在著大量的冰川,不過(guò)那里往往氣溫極低,年平均氣溫在-40℃以下,因此即使全球變暖導(dǎo)致地球表面升溫幾度甚至十幾度,都不會(huì)讓那些地方的冰川融化,因此也就不會(huì)影響海平面的升降。某些大陸高山上的 山岳冰川 如果融化,確實(shí)會(huì)讓海洋中的水增加一些,但南極洲和格陵蘭島的冰川就占了冰川總量的99%還多,山岳冰川即使全部融化,那點(diǎn)水相對(duì)于海水總量也是微不足道的。 這樣分析下來(lái),全球變暖也許會(huì)讓海平面略微上升,但幅度遠(yuǎn)沒(méi)有人們想像的那樣大。甚至在一些地區(qū)比如文章開(kāi)頭談到的朱諾地區(qū),海平面相對(duì)于陸地竟然還會(huì)下降。另外,如果考慮到其他因素,海平面上升的結(jié)論也許還要修改一下。
滄海桑田
可以想像,如果南極西部大冰原融化,那里的陸地也會(huì)出現(xiàn)朱諾地區(qū)的現(xiàn)象,開(kāi)始緩慢的抬升過(guò)程,這是一個(gè)普遍的地質(zhì)學(xué)規(guī)律。
地質(zhì)學(xué)家很早就發(fā)現(xiàn),地球表面不同地點(diǎn)的地殼厚度并不相同,一般來(lái)說(shuō),越是海拔高的地區(qū),其地殼厚度不僅向上增厚,而且向地幔陷下去的部分也增厚,而海拔低的地區(qū),其地殼也相對(duì)比較薄。人們從重力的角度來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象,地幔雖然是流體、半流體狀態(tài),但密度其實(shí)比地殼的密度要大,因此地殼就好像漂浮在水面上的木塊一樣。越大的木塊,它沉入水下的部分也越多,越小的木塊,沉入水下的部分越少,地殼和地幔的關(guān)系也是如此。
根據(jù)這個(gè)規(guī)律,一旦南極的冰川融化,南極大陸將出現(xiàn)明顯的上升,就好像把浮在水面的木塊上部削掉一塊后,木塊水下部分將上浮一樣。由于地殼下面的地幔具有流動(dòng)性,因此那里的地殼上浮,就意味著旁邊的物質(zhì)要來(lái)填充空出來(lái)的位置,于是地幔就會(huì)因?yàn)楸ㄈ诨l(fā)生大變動(dòng)。此外,從板塊運(yùn)動(dòng)的角度看,以南極洲為代表的大陸如果上浮,那么海洋板塊向大陸的下面俯沖就更加容易了,因此俯沖速度更快,海洋下面的地殼一端會(huì)被加速拉進(jìn)地下而消失,在大洋中脊(海洋底部并非一塊平地,上面也有深溝和隆起。隆起部分像山脈一樣貫穿整個(gè)洋底,這叫大洋中脊)的位置地殼產(chǎn)生的速度卻不變,于是海底地殼就如同橡皮泥一樣,被拽得越來(lái)越薄。于是,相對(duì)于大陸的抬升,海底竟然有可能是下降的!
如此一來(lái),海平面不但不會(huì)上升,甚至可能會(huì)下降,這真是一件出乎意料的事情,但從科學(xué)角度看,又是合情合理的。
區(qū)域淹沒(méi)
全球變暖的趨勢(shì)從100年前就已經(jīng)形成了,至今氣溫仍然在不斷攀升。如果仔細(xì)考察一下全球的海岸線地區(qū),能夠發(fā)現(xiàn)因?yàn)楹F矫嫔仙鴮?dǎo)致的大面積被淹沒(méi)的區(qū)域嗎?
沒(méi)有,一個(gè)明顯的案例都沒(méi)有!雖然一些局部的位置海岸線也許會(huì)向陸地方向擴(kuò)張,但那往往是因?yàn)榫植筷懙爻两?、海水沖刷岸邊等因素造成的,和全球變暖導(dǎo)致冰川融化沒(méi)有關(guān)系。中國(guó)的上海市位于長(zhǎng)江口,毗鄰 太平洋 ,那里從一百多年前的小漁村發(fā)展成為今天的大都市,從未受到過(guò)所謂的海平面上升的威脅。 相反,冰川融化造成的陸地抬升的事例卻是比比皆是,最有名的要算北歐的 瓦爾肯群島 ,那里的大地由于萬(wàn)年之前冰川融化后,原來(lái)被冰川壓迫的土地就一直抬升,小島不斷從海面升起,站在陸地觀察,海岸線不斷向海洋方向退去,海灣變成了湖泊,沼澤變成了草地。這個(gè)奇特的地區(qū)如今成為世界自然遺產(chǎn)之一。 看來(lái),不必因?yàn)槿蜃兣鴵?dān)心海濱城市被水淹沒(méi)了。那么,不用擔(dān)心全球變暖了嗎?非也,全球變暖對(duì)生活的最大影響,應(yīng)該是氣候的變幻莫測(cè)導(dǎo)致的災(zāi)害性天氣的增加,洪澇災(zāi)害頻頻發(fā)生,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通、通訊受到很大的影響,人類適宜居住的地區(qū)也會(huì)減少,這都需要小心應(yīng)付。
平面上升 海平面上升(Sealevelrise)由 全球氣候變暖 、極地冰川融化、上層海水變熱膨脹等原因引起的全球性海平面上升現(xiàn)象。研究表明,近百年來(lái)全球海平面已上升了10~20厘米,并且未來(lái)還要加速上升。但世界某一地區(qū)的實(shí)際海平面變化,還受到當(dāng)?shù)仃懙卮怪边\(yùn)動(dòng)—緩慢的地殼升降和局部地面沉降的影響,全球海平面上升加上當(dāng)?shù)仃懙厣抵抵?,即為該地區(qū) 相對(duì)海平面變化 。因而,研究某一地區(qū)的海平面上升,只有研究其相對(duì)海平面上升才有意義。海平面上升對(duì)沿海地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)等有著重大影響。首先,海平面的上升可淹沒(méi)一些低洼的沿海地區(qū),加強(qiáng)了的海洋動(dòng)力因素向海灘推進(jìn),侵蝕海岸,從而變“桑田”為“滄?!?;其次,海平面的上升會(huì)使風(fēng)暴潮強(qiáng)度加劇,頻次增多,不僅危及沿海地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn),而且還會(huì)使土地鹽堿麟海平面隨時(shí)都在上升化,海水內(nèi)侵,造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn),破壞生態(tài)環(huán)境。在中國(guó),受海平面上升影響嚴(yán)重的地區(qū)主要是渤海灣地區(qū)、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)和珠江三角洲地區(qū)。 全國(guó)政協(xié)常委、中國(guó)科學(xué)院院士秦大河表示,受全球氣候變暖、極地冰川融化、上層海水受熱膨脹等因素影響,全球海平面持續(xù)升高。
據(jù)了解,1901年到2010年的百年間,全球平均海平面上升了19厘米,平均每年1.7毫米;預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末,全球海平面上升不到2米,但其后全球平均氣溫每升高1℃,海平面上升將超過(guò)2米。從1980年至2014年,中國(guó)沿海海平面上升速度為每年3.0毫米,遠(yuǎn)高于全球平均水平1.7毫米。
最新報(bào)道 由于南極冰川融化等因素,過(guò)去7年全球海平面上升17毫米,相當(dāng)于人體食指第一指節(jié)寬度。
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,2005年至2011年衛(wèi)星跟蹤分析海洋、冰原和冰川的融化狀態(tài),證實(shí)過(guò)去7年里平均每年海平面上升2.39毫米,并且海平面上升趨勢(shì)并未停止。過(guò)去7年里海平面已升高接近17毫米,相當(dāng)于食指第一指節(jié)的寬度。
這種微妙的變化累積數(shù)十年將產(chǎn)生顯著的改變,尤其是對(duì)于生活在沿海地區(qū)的居民,海平面每升高幾厘米都將帶來(lái)隱患,前不久出現(xiàn)的“Sandy”超級(jí)風(fēng)暴可以清晰地呈現(xiàn)海平面持續(xù)升高導(dǎo)致的惡果。
此外,海平面持續(xù)升高還將導(dǎo)致陸地下沉,該現(xiàn)象出現(xiàn)在 墨西哥灣 沿岸,例如:一些地區(qū)陸地下沉進(jìn)一步增大了海平面上升的危險(xiǎn)性。衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)新奧爾良觀測(cè)結(jié)果表明,該城市一些地區(qū)下沉速率為每年1.79毫米至15毫米。 為了證實(shí)全球海平面上升的具體數(shù)據(jù),美國(guó)德克薩斯州大學(xué)研究小組成員陳建利(音譯)基于 GRACE衛(wèi)星 數(shù)據(jù)評(píng)估了2005-2011年之間海洋質(zhì)量的變化,由于所有海水質(zhì)量都具有重力作用,海洋重力的任何變化將主要體現(xiàn)在海水質(zhì)量的變化。結(jié)果表明,每年海平面升高1.8毫米,格陵蘭島和南極洲冰川融化起到了主要作用。之后他們使用海洋漂浮測(cè)量系統(tǒng)將海水密度變化因素計(jì)算在內(nèi)。這項(xiàng)最新研究報(bào)告發(fā)表在6月2日出版的《自然地球科學(xué)》雜志上。 2021年12月26日,據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道,韓國(guó)海洋水產(chǎn)部旗下國(guó)立海洋調(diào)查院近日公布一項(xiàng)研究,結(jié)果顯示,近30年來(lái),韓國(guó)沿岸海平面上升速率為每年3.03毫米,共上升9.1厘米。
文獻(xiàn)記載 測(cè)量困難
在測(cè)量一個(gè)離地面比較遠(yuǎn)的地方的海平面時(shí)專家使用一個(gè)稱為大地水準(zhǔn)面的“水平”的參考表面,測(cè)量的是海平面與這個(gè)大地水準(zhǔn)面之間的高度差。假如沒(méi)有外力的作用海平面應(yīng)該與大地水準(zhǔn)面一致,它相當(dāng)于與地球 萬(wàn)有引力 的一個(gè) 等勢(shì)面 。事實(shí)上由于海流、氣壓變化、溫度和鹽度的變化等等會(huì)導(dǎo)致海平面與大地水準(zhǔn)面不等。即使長(zhǎng)時(shí)間的平均值兩者也不相同。這個(gè)長(zhǎng)期的、地區(qū)性的差異被稱為 海面地形 ,其數(shù)值可以達(dá)±2米。傳統(tǒng)上在測(cè)量海平面時(shí)要考慮到228個(gè)月的 默冬章 和223個(gè)月的食周對(duì)潮汐的影響。海平面在地球表面不是到處都一樣的,比如 巴拿馬運(yùn)河 的太平洋側(cè)的海平面比大西洋側(cè)的海平面高20厘米。尤其在引力反常的地區(qū)在航空母艦上降落這個(gè)問(wèn)題會(huì)非常嚴(yán)重。為了克服計(jì)算上的困難飛行員使用廣域差分系統(tǒng)所定義的參考橢球,而不使用大地水準(zhǔn)面來(lái)定義海平面高度。而且 全球定位系統(tǒng) 也適用這個(gè)參考橢球。 陸地與海平面之間的變化可以有多種原因,海面升降一般是由于氣候變化造成的,均衡補(bǔ)償?shù)淖兓怯捎诎鍓K作用等導(dǎo)致的,而不是因?yàn)楹K偭康淖兓瘜?dǎo)致的。冰川期末冰川的融化導(dǎo)致的海平面的變化是海面升降最典型的例子。通過(guò)對(duì)地質(zhì)穩(wěn)定的海岸地帶的沉積的考察古氣象學(xué)家可以測(cè)定過(guò)去的海平面的位置。 火山島 的升降是非常典型的均衡補(bǔ)償?shù)暮F矫孀兓?。隨著火山巖的冷卻這些島嶼開(kāi)始下降。在沒(méi)有液體海洋的行星表面行星學(xué)家往往計(jì)算一個(gè)“平均”高度。這個(gè)平均高度有時(shí)也被稱為“海平面”,它用來(lái)作為測(cè)量行星表面各個(gè)地點(diǎn)的高度的參考面。 隨時(shí)期變化
隨地理時(shí)期的變化海平面不斷變化。現(xiàn)在的海平面幾乎是所有地質(zhì)時(shí)期里最低的。在最近一次冰川期中(其頂點(diǎn)約為兩萬(wàn)年前)由于蒸發(fā)的海水在北半球的冰雪中堆積當(dāng)時(shí)的平均海平面比現(xiàn)在低130米。大多數(shù)冰川在一萬(wàn)年前融化,但至今為止小冰川依然在融化。在地球歷史上類似的冰川周期已經(jīng)發(fā)生過(guò)數(shù)百次了。
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
近來(lái)有海平面上升的趨勢(shì)。據(jù)測(cè)定,近年來(lái)中華人民共和國(guó)沿海海平面平均上升速率為2.5毫米/年,略高于全球海平面上升速率。海平面在地理測(cè)量中經(jīng)常作為高度的標(biāo)準(zhǔn),例如中華人民共和國(guó)海拔高度采用青島港驗(yàn)潮站的長(zhǎng)期觀測(cè)資料推算出的黃海平均海面作為零點(diǎn)。