海平面上升的原因（气候变暖是海平面上升的主因吗？）-静雅生活网

导读：南北极融冰现象加剧？　　2019年7月，世界气象组织（WMO）发表声明称“2015年至2019年很有可能成为有气温记录以来的最热5年”，没过几天，WMO又发了一项声明，称“全球

南北极融冰现象加剧？

　　2019年7月，世界气象组织（WMO）发表声明称“2015年至2019年很有可能成为有气温记录以来的最热5年”，没过几天，WMO又发了一项声明，称“全球刚刚度过了有历史记录以来最热的6月”。与之相呼应的，是北极圈内格林兰岛冰盖大规模融化的消息，7月间有数十亿吨的冰川融水涌入大西洋。美国国家冰雪数据中心（NSIDC）声称，在这个春夏季节，格陵兰岛已经有超过800亿吨的淡水为全球海平面上升做出了新贡献。

　　格林兰岛冰盖融化情况

　　气候变暖是全球性的现象，它不只发生在北冰洋、格陵兰岛和北极圈，类似的情况同样发生在南极大陆及其周边海域。大规模的冰川消融现象令科学家们感到紧张，因为这有可能导致十分严重的后果——全球海平面快速上升将淹没世界各国沿海地区，全球十大城市有八个靠近海岸，这里是世界各国的经济中心地带。

　　格陵兰和南极冰盖共同占据了世界上99％的淡水冰。据估算，如果气候升温导致格陵兰岛的冰川完全融化，将使全球海平面平均抬升4~7.5米，而如果南极洲的冰盖也融化，海平面将比现在升高约58米！

　　1981-2010年间南北极平均海冰冬夏分布情况

　　事实果真如此可怕？全球变暖和极地冰融化会不会导致海平面上升？海平面上升的关键因素究竟都有哪些？我们将就这些问题重点进行解剖分析。

海平面的测量

　　说到海平面上升或下降，首先我们需要确定一个概念和一个基准：什么是“海平面”？它的升高或降低是相对于什么而言？我们是以什么方法来判断海平面是上升还是下降的？

　　如果在一个量杯里倒上水，你一眼就可以看出水面在哪里、水面的高度是多少；要是量杯在晃动，你需要等水面静止下来才能得出结论。大海却不同，它极其广阔，并且几乎没有静止的时候。

　　海面始终在运动中

　　全球平均海平面趋势（GMSL）与相对平均海平面趋势（MSL）之间存在重要区别，我们必须正确理解这些趋势以解释海岸线或特定位置的变化。

　　就像陆地表面不平坦一样，海洋表面也存在明显的高低起伏，这种起伏并不仅限于我们肉眼所见的波涛海浪与潮起潮落。平均海平面（MSL）定义为局部区域的海面零高程，由于海面取决于地球的引力场，MSL也有波峰和波谷，类似于陆地表面，但比陆地要平滑一些。MSL表面处于重力平衡状态，它可以被视为在大陆下延伸并且是大地水准面的近似。

　　那么问题来了：根据定义，大地水准面描述了地球的不规则形状，并且是用于测量高程的真实零表面，可是大地水准面无法通过直接测量得到，它是地球的重力等位面，通常是通过重力测量和数学建模表面来推断的。以前没有办法准确测量大地水准面，因此出于实际目的，我们会假设大地水准面和MSL表面基本相同，但实际上大地水准面与MSL常常相差好几米。

　　海平面与大地水准面的实际关系

　　既然海平面并不是实际意义上的大地水准面，那么我们是怎么测量海平面的呢？以前，人们通过设置在海边的潮汐测量仪来大致判断海平面的高度，在全球卫星定位系统（GPS）出现后，科学家们大多依赖GPS来测量和分析海平面的高低。

　　海平面测量

海平面测量的问题

　　从上述海平面测量过程我们不难看出其中存在的问题：海平面的测量依赖于地面参考系，而不是以地心为基准。它反映的是海平面相对于世界各个地区陆地测量站的相对高度变化范围，如果地面测量站的位置与高程发生变化，相对平均海平面的数据也会相应发生改变，由此得出的全球海平面数据就是不准确的。

　　同时，潮汐测量仪有三个主要缺点：它们在全世界各地分布不均；它们记录的海平面数据经常会发生缺失；在缺乏独立数据集的情况下，海洋动态变化和陆地本身的变化使数据核算变得很困难。一个典型的例子是设在马尔代夫首都马累的测量站，马累的潮汐测量仪是无用的，因为近些年来在它附近建设了许多巨大建筑物，导致地面反复变形，这使得它所测量的潮汐数据变得不准确。与此同时，那些还在运行的潮汐测量仪并没有记录任何长期趋势; 相反，他们都记录了不完整的循环运动，并叠加了一些ENSO（厄尔尼诺与南方涛动）事件，以潮汐测量的数据来判断海平面升降并不准确。

　　潮汐测量的原理图

地球不是一个刚性体

　　对地球海平面的研究本质上是对地球物理的研究，因此我们需要探讨地球构造情况。地球是一个两极稍扁、赤道稍鼓的椭球体，它是一个有弹性的星球。地球表面的地壳看似坚硬，实际上它比同样比例的鸡蛋壳要薄许多倍，任何施加在地壳表面力的变化都将导致地壳形状发生改变。

　　有许多地质过程可以改变海底高度，其中地质构造作用、火山活动、弹性变形、海底沟槽坡度变化与海底扇沉积是最重要的。地质过程是地壳板块的两种主要运动，即隆起和沉降，当一个地区发生大的沉降时，可能导致相对海平面（RSL）上升几米甚至几十米。

　　科学家们在冰岛发现了显著的地壳隆起现象，现代芬兰的大部分地区在最后一个冰河时代都是海底或群岛，当冰川消退后，由于地壳静压反弹，地面显露了出来。同样地，如果南极大陆厚达几千米的冰川消融，陆地会因为失去压力而抬升，其周围的相对海平面不仅不会升高，相反还会下降。

　　2003年至2007年格陵兰岛和南极洲的冰盖厚度变化情况

海水的运动及滞留

　　地球是一个两极稍扁、赤道略鼓的椭球体，它以每24小时一周的速度自转，这意味着越靠近地球两极，其地表的重力加速度越大，而在越接近赤道的地方，由于叠加了离心力，地心对海水的引力越小。

　　照理说海水受重力变化的影响，它会向两极移动，为什么赤道依然有很深的海洋？这是由于地球自转造成的离心运动与地心引力动态平衡的结果。

　　海水在不同纬度的受力分析

　　地球赤道半径6378.1 km，极半径为6356.8 km，赤道和极地之间约21公里的差异导致赤道隆起和两极相对平坦，其中赤道地区的海平面高度比极地高。海洋表面是地球表面的等势面，即重力在该表面的任何地方都是垂直的，在重力与离心运动力的共同作用下，赤道地区的海水不容易向两极流动，同样地，极地水柱也不会向赤道流动，根据计算，这个力平衡分界线大约处于南北纬60°附近区域。

　　重力梯度影响海水流向，从而约束南北极融冰海水

　　由上述对地球运动的力学分析，我们可以看出，即使是地球南北极冰川全部融化，新增的融水大多数会聚集在两极海域，同时对南北两极的地壳构造造成影响。这些水会因为地球自转造成的重力梯度而被约束在南北纬60°以上区域，很少会淹没低纬度地区陆地。

全球海平面上涨的原因

　　无论测量结果是否准确，近些年来许多科学家都相信全球海平面上升是一个事实，并且大家都认为这是由于全球气候变暖造成的，因为近些年来卫星测量的数据显示在许多地区的海水确实是在上涨。这到底是什么原因造成的呢？

　　卫星测高的海平面趋势图（1993-2012）

　　主流观点认为全球海平面上升主要源于气候变暖造成的热带海面温度上升，同时极地冰川融化也为海水上涨做出了贡献。

　　事实上我们忽视了一个非常重要的原因：地壳变化及板块运动使海洋底部产生了持续且巨大的改变，这将直接造成海平面发生抬升或下降。

　　板块运动不断产生新的地壳，同时也使海洋变浅、面积产生变化

　　地壳并不是铁板一块，它是由许多块破碎的地壳板块拼接而成。在地幔炙热对流的影响下，我们大洋底部时刻在产生新的地壳，地壳之间相互的推挤运动造成古大陆的分离、大西洋的产生与扩大，也使得海洋变浅、一些海域的面积相对压缩。

　　大洋中脊的抬升会直接导致海平面上升

海平面上升并不与工业化直接挂钩

　　一个典型的案例发生在公元3世纪的欧洲。大量地质证据表明，早在公元前200年，欧洲西部的许多地方非常适合人类居住，但在公元3世纪前后的数百年时间里，法国西部敦刻尔克地区接连发生了三次大规模海水入侵事件，欧洲大片地区被上涨的海水淹没、荷兰在几百年的时间里都淹没在水下，史称“敦刻尔克海侵”。

　　敦刻尔克海侵

　　持续上涨的海水淹没莱茵河/默兹三角洲地区大片农田，人们被迫放弃自己的家园并向高海拔地区移民。盎格鲁 - 撒克逊人定居英国，一方面是他们不不堪罗马帝国的压榨，更重要的是海平面的上升剥夺了他们生存的基础。而这一个时期全球气候十分凉爽，也不存在由工业化大量排放的温室气体，如此大范围海水上涨是由什么原因造成的？这还需要科学家们寻找答案。

总结：

　　全球变暖和极地冰融化很可能不是导致海平面上升的主要原因。

　　巨大的浮动海冰融化在极地周围凉爽的海水防止热膨胀，因此极地附近温度上升是一个极其漫长的过程，南北极冰川的完全消融可能需要数十万年的时间。

　　极地冰融化重新占据相同体积的流离失所的水，不会导致海平面上升。

　　地球的引力吸引力对海平面上升起着主导作用。

　　极地地区冰块的融化使地壳弹性回弹，通过隆起进行等静压平衡，应使海平面相对下降。

　　造成海平面上升的主要原因很可能是地球板块运动造成海洋面积和深度发生变化，由此引发海洋容量的下降，直接反映就是海平面抬升。