小編整理: 海平面是指海的平均高度,它是一個(gè)用于測量和描述海洋高度的標準參考面。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)相對穩定的水平面。
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)、地形測量學(xué)和工程學(xué)等。在氣象學(xué)中,海平面用于測量海面的溫度、濕度和風(fēng)速等參數。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。在地形測量學(xué)中,海平面用于測量海岸線(xiàn)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構和設計。
海平面的高度通常是以海拔或相對于某個(gè)參考點(diǎn)的高度來(lái)衡量的。在全球范圍內,海平面高度被定義為相對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)用于測量和描述海洋高度的標準參考面。
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(guān)測結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(guān)測時(shí)間長(cháng)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 天體運動(dòng) 的影響而變化。對于固定地點(diǎn),在相當長(cháng)的時(shí)間內,海平面相對穩定,常取為高程測量系統的基準面。全球尚無(wú)統一的基準面。中國規定以青島驗潮站1956年統計資料所確定的黃海平均海平面為全國統一的高程起算面,中國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“相對海平面趨勢”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 趨勢增加。本地海平面是指沿海岸相對于陸地上特定點(diǎn)所測量的水位高度,通常是潮汐站所測量的當地海平面高度。而相對海平面趨勢則反映了當地海平面隨時(shí)間的變化趨勢。這種變化趨勢是諸多沿海數據應用中最為關(guān)鍵的一個(gè),包括沿海測繪、海洋邊界劃分、沿海區域管理、海岸工程等都會(huì )用到這一指標。
確定方式 海平面(Sea level),是海的平均高度。它是通過(guò)與標準水平面的高度比較來(lái)確定的,然而由于牽涉到一些復雜且困難的測量,使得精確確定海平面成為一個(gè)困難的工作。測量海平面的儀器叫做 驗潮儀 ,一般微風(fēng) 所導致的海面的波浪可以通過(guò)平均的方法消除掉,潮汐所導致的海平面的升高和跌落也可以通過(guò)長(cháng)時(shí)間的觀(guān)測后取平均值的方法消除掉。海平面的測量總是相對于陸地的測量,因此海平面的變化可以是真正地 由于海面的變化導致的,也可以是由于陸地的變化導致的。2009年12月1日,總部設在英國 劍橋的 南極研究科學(xué)委員會(huì ) 發(fā)布研究報告稱(chēng),氣候變化可能導致本世紀末海平面最高上升1.4米,這一最新預測是原先估計值的兩倍多。 一般人認為海平面是平面,如果大海真的是平面的話(huà),那么整個(gè)地球表面的海域將連成一體,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概念。之所以有這種認識上的差異,就是觀(guān)察點(diǎn)不同。
高度 其高度系利用人工 水尺 和驗潮儀長(cháng)期觀(guān)測而得。按觀(guān)測的時(shí)間長(cháng)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、半年、一年和多年周期變化。月平均海平面年內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10厘米左右。中國于1956年規定,以青島驗潮站觀(guān)測所得的多年平均海平面為全國統一的高程起算面,稱(chēng)為 青島 平均海面 或黃?;鶞拭?。中國地形圖上所指的海拔高度,就是從這個(gè)海平面起算的。 2021年4月26日,發(fā)布的《 中國海平面公報 》顯示,2020年 ,中國沿海海平面較常年高73毫米,為1980年以來(lái)第三高。
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)測量發(fā)現,海洋表面有三個(gè)較大的隆起區域,一個(gè)在澳大利亞?wèn)|北部海區,隆起高達76米;第二個(gè)區域在 北大西洋 ,隆起高度是68米;另一個(gè)在非洲東南部,隆起區域高為48米。另外,另外,還有三個(gè)較大的凹陷區域,一個(gè)在印度洋上,凹陷深達112米;第二個(gè)區域在 加勒比海 ,凹陷深度為64米;第三個(gè)區域在加利福尼亞以西,凹陷深度為56米。相關(guān)的衛星圖片也顯示,美國西海岸的絕對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?在假設海平面沒(méi)有任何波浪的情況下,科學(xué)家認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)海區的海面會(huì )低于或高于另一個(gè)海區幾米、甚至十幾米。據科學(xué)家們使用雷達(無(wú)線(xiàn)電) 高度計 測量,發(fā)現在 大西洋 海面不同海域存在著(zhù)高度差,甚至在美國南卡羅來(lái)納州和波多黎各島之間比較小的海域內,也存在著(zhù)高度差。一般來(lái)說(shuō),海底是一座山脈的地區,海面就比其他海域高一些;而海底是一個(gè)盆地的地區,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,因而這一地區的海面就比周?chē)貐^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,驅使水離開(kāi)一個(gè)地區而流向另一個(gè)地區。 盡管風(fēng)、 海底地震 和潮汐總是引起的海面漲落,但是人們還是認為海面是平坦的。隨著(zhù)人造衛星測量技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現,甚至風(fēng)平浪靜的海面也是坑坑洼洼的。有些地區海面凸起,有些 地區海面凹陷。兩者最大可以相差100多米。但是,因為海平面凹凸的變化在1000千米以上的廣泛范圍內逐漸變化,所以不容易被航海者察覺(jué)。 地球上,嚴格地來(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?chē)纬杀w,海洋中的海水量減少,海平面降低。當氣候轉暖,冰蓋融化,冰水流回大洋,海平面升高。不同學(xué)者估計全球現代冰川體積在(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)。按第四紀末次冰期冰蓋的體積估算,當時(shí)的海平面比目前低135米。這種海面升降的幅度各學(xué)者估計不盡相同,主要看如何估計南極大陸的冰蓋厚度。盡管如此,第四紀以來(lái)海平面變動(dòng)主要是由冰川消長(cháng)所引起的論點(diǎn)已基本上得到公認。 構造
引起全球性海平面升降變動(dòng)的構造作用是 洋盆 容積的變化、洋底下沉或新洋盆形成。世界洋盆的總容積增大,導致海平面降低。相反,洋底抬升,某些洋盆消失,可使海平面升高。 板塊構造學(xué)說(shuō) 認為海平面變動(dòng)與海底擴張速率有關(guān)。 大洋中脊 上增生的物質(zhì)是熱的,隨著(zhù)時(shí)間的推移而逐漸冷卻,變得致密,因而 洋底巖石 圈在橫向擴張移動(dòng)過(guò)程中隨時(shí)間而下沉。如果海底擴張速率很快,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?!背潭?,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,海底擴張速率很慢,海面降低。海底擴張速率變化引起的海平面變動(dòng),周期長(cháng)達數百萬(wàn)年,變化幅度可達300~500米。另外,還有人認為大洋中脊系長(cháng)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動(dòng),引起區域性的海平面變動(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,導致海面相對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。
大地水準面 受地球重力控制。由于地球內部物質(zhì)分布不均勻,由此引起重力的變化, 大地水準面的形態(tài)也隨之變化。這種海平面變動(dòng)表現為有些海區海平面升高,另一些海區海平面降低,從而使全球各地海平面升降既不一致,也不規則。如1976年N.A.默納爾指出,新幾內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
當冰蓋融化,冰水回流入海,海底因水負載增加而下沉,直到新的 平衡建立為止。有人估計近7000年來(lái)因負載影響洋盆下沉了8米,大陸上升了16米。其對陸架區的影響更顯著(zhù)。 冰川均衡
在覆冰區巨大的冰蓋使下伏的地殼下沉,因巖石圈具有彈性,下沉范圍遠超過(guò)覆冰區;而在冰前沉陷區外側,地殼向上彈性隆起。當冰蓋消融后,地殼又因彈性恢復到原來(lái)的狀態(tài)。末次冰期以來(lái),在斯堪的納維亞地區均衡上升了約300米,現仍以每百年一米的速度繼續上升。
流變均衡
地球流變論認為在各種因素作用下粘彈性地球和其上的水體一起調整達到平衡狀態(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和下降 區。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(guān)測資料的證實(shí)。 上述各種因素中,全球性構造運動(dòng)對整個(gè)地史時(shí)期的海平面變動(dòng)起決定性作用。第四紀以來(lái),冰川作用對海平面變動(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、水圈運動(dòng)、地殼運動(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(cháng)期的,即地質(zhì)歷史期間的海平面變動(dòng),其變動(dòng)幅度大,是大區域性的,甚至是全球性的。海洋地質(zhì)學(xué)主要是研究長(cháng)期的海平面變動(dòng)。 長(cháng)期海平面變動(dòng)引起的最直接后果是海侵或海退。它導致海岸線(xiàn)移動(dòng), 海陸變遷 ,對大陸架和海岸地貌、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,河道由于基準面變化或淤或沖。因此研究海平面變化規律,預測其發(fā)展趨勢,對研究第四紀地質(zhì)、新構造運動(dòng)、探索氣候變化規律以及對于人類(lèi)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,并對冰川消長(cháng)引起的海平面升降值作了估算。60年代,板塊構造說(shuō)提出,板塊擴張速率變動(dòng)可導致洋盆容積的變化,進(jìn)而控制海平面的升降。70年代,一些學(xué)者把地殼和水體當作統一的平衡體系,用地球流變觀(guān)點(diǎn)研究地球各區域之間海平面升降的關(guān)系。1974年“ 國際地質(zhì)對比計劃 ”(IGCP)設立了海平面研究組織,加強了全球海面變化的對比研究。當前研究重點(diǎn)是關(guān)于世界海面變化的起因與未來(lái) 發(fā)展的趨勢問(wèn)題。
平面變動(dòng) 第四紀海平面變動(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,海平面大致接近現在位置,末次冰期最盛期(約15000~20000年前),海平面約比現代海平面低130米左右,隨后迅速上升到現代位置。對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(xiàn)):①距今6000年前,海平面比現代海平面高3~4米,此后海平面上下波動(dòng),最后達到現代位置。②海平面持續上升,但在距今15000~5000年前迅速上升,之后緩慢上升到現代位置。③認為在3000~5000年前,海平面已升至現代位置,以后無(wú)大變動(dòng)。很多人認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面-海平面變動(dòng)等因素,不同地區的海平面變動(dòng)過(guò)程應有所差異。
根據調查得知,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、亞洲與美洲(沿 白令海峽 )、英國與歐洲大陸、澳大利亞與新幾內亞等相互連接,這對植物群和動(dòng)物群(包括古人類(lèi))的遷移,有著(zhù)深遠的影響。 中國海洋地質(zhì)學(xué)者在東海陸架邊緣發(fā)現了 古海岸線(xiàn) ,用□□C法測出其中生物殘骸的年齡為15000年左右,陸架上發(fā)現有階地和 古河谷 。學(xué)者們幾乎一致認為距今15000年前,東海的海平面處于最低位置,比現代海平面低約130~160米,古海岸線(xiàn)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代位置,至于是否曾高出現代海平面認識不一。5000年以來(lái)海平面變動(dòng)不大。中國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,國家海洋局召開(kāi)發(fā)布會(huì ),公布2015年《中國海平面公報》與《 中國海洋災害公報 》。2015年,中國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),中國海平面增長(cháng)約11厘米,近10年海平面上升趨勢明顯。
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) 驗潮站 的 直接水位測量 和 大地水準重復測量 以及 歷史資料 整理得出。 長(cháng)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(xiàn)位置和海平面高度,并使用 同位素分析方法 測定其年代。常選擇 穩定地區(如地盾)或 大洋島 作為研究海平面變動(dòng)的場(chǎng)所。目前只能定量計算15000年以來(lái)的海平面變動(dòng)幅度。人們對海平面變動(dòng)及其歷史的認識還很不完善。由于海平面變動(dòng)因素復雜,調查測量技術(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、泥炭堆積深度估計誤差等,都影響定量精度。大陸邊緣沒(méi)有絕對穩定的地區,確定海平面變動(dòng)幅度須排除局部構造運動(dòng)的影響,但目前還無(wú)可靠的方法把它區分開(kāi)來(lái)。因而對于最后一次冰期海平面下降的深度認識很不一致。 目前海平面變動(dòng)研究,一方 面從測年技術(shù)上提高精度,另一方面加強全球性對比研究海平面上升
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(zhù)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年內就隆起到了海平面之上呢? 德波爾的土地屬于美國阿拉斯加州的朱諾地區,那里的陸地上矗立著(zhù)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。
在朱諾地區附近,一年的時(shí)間,冰雪融化使大多數冰川的界線(xiàn)向陸地內部后退了10米或者更長(cháng)的距離。與之對應,科學(xué)家測量后發(fā)現,這里的陸地在200年內至少已經(jīng)上升了3米多,如果全球變暖繼續加劇,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)給當地的環(huán)境造成了巨大的影響。由于海平面相對于陸地下降了,于是陸地的地下水位也跟著(zhù)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,航道上的一些浮標現在都陷在了淤泥中。當地1600平方千米的沼澤面臨消失的危險,那里棲息的動(dòng)植物面臨滅頂之災。
全球變暖
全球變暖導致冰川融化為海平面上升的主因,但是據2012年7月10日一項來(lái)自美國國家大氣研究中的研究顯示,假設全球溫室氣體排放穩定,全球氣溫不再增長(cháng),海平面依舊會(huì )上升幾百年。
研究者在研究報告中說(shuō)道,這非常復雜,主要原因是海水的熱膨脹。即使全球氣溫穩定了,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 )導致更多的海水發(fā)生熱膨脹反應,繼而海水整體體積擴大,海平面上升。這種反應要持續相當長(cháng)一段時(shí)間,只有海水完全與大氣溫度達到一定平衡狀態(tài)才會(huì )停止,這個(gè)時(shí)間估計是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的“全球變暖”四個(gè)字,卻是個(gè)警示的標志,它意味著(zhù)屬于地球自身平衡架構的改變,意味著(zhù)災難的不可預測。朱諾地區陸地上升的現象其實(shí)并不罕見(jiàn),在 格陵蘭島 和北歐的一些寒冷的海岸地區,由于冰川融化,也曾出現過(guò)明顯的陸地上升現象,而且時(shí)至今日,這個(gè)上升過(guò)程仍在繼續。這就讓不禁對一個(gè)流傳很廣的科學(xué)觀(guān)點(diǎn)提出質(zhì)疑,這個(gè)觀(guān)點(diǎn)認為,當全球變暖,冰川融化后,海平面將大幅上升,淹沒(méi)低洼的海岸地區,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(guān)點(diǎn)還算正確。最近,一些科學(xué)家就做了一個(gè)測算,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來(lái)說(shuō)更靠近冰的溶點(diǎn),因此全球變暖對那里的冰川威脅最大。在南極洲的一些地區,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。這樣的地形結構其實(shí)很危險,因為一旦上覆冰川部分融化,溫暖的融水會(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,冰川很容易向地勢較低的位置滑動(dòng),最終滑入大海之中。經(jīng)過(guò)計算,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(guān)點(diǎn),認為根據水量進(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米的新數據則要科學(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,其他地區的冰川基本上不會(huì )對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,南極洲的其他地區也存在著(zhù)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,但幅度遠沒(méi)有人們想像的那樣大。甚至在一些地區比如文章開(kāi)頭談到的朱諾地區,海平面相對于陸地竟然還會(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 )出現朱諾地區的現象,開(kāi)始緩慢的抬升過(guò)程,這是一個(gè)普遍的地質(zhì)學(xué)規律。
地質(zhì)學(xué)家很早就發(fā)現,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,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,其地殼也相對比較薄。人們從重力的角度來(lái)解釋這個(gè)現象,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。
根據這個(gè)規律,一旦南極的冰川融化,南極大陸將出現明顯的上升,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(zhù)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 )因為冰川融化而發(fā)生大變動(dòng)。此外,從板塊運動(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。
區域淹沒(méi)
全球變暖的趨勢從100年前就已經(jīng)形成了,至今氣溫仍然在不斷攀升。如果仔細考察一下全球的海岸線(xiàn)地區,能夠發(fā)現因為海平面上升而導致的大面積被淹沒(méi)的區域嗎?
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(xiàn)也許會(huì )向陸地方向擴張,但那往往是因為局部陸地沉降、海水沖刷岸邊等因素造成的,和全球變暖導致冰川融化沒(méi)有關(guān)系。中國的上海市位于長(cháng)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(guān)察,海岸線(xiàn)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)奇特的地區如今成為世界自然遺產(chǎn)之一。 看來(lái),不必因為全球變暖,而擔心海濱城市被水淹沒(méi)了。那么,不用擔心全球變暖了嗎?非也,全球變暖對生活的最大影響,應該是氣候的變幻莫測導致的災害性天氣的增加,洪澇災害頻頻發(fā)生,農業(yè)生產(chǎn)和交通、通訊受到很大的影響,人類(lèi)適宜居住的地區也會(huì )減少,這都需要小心應付。
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。但世界某一地區的實(shí)際海平面變化,還受到當地陸地垂直運動(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地陸地升降值之和,即為該地區 相對海平面變化 。因而,研究某一地區的海平面上升,只有研究其相對海平面上升才有意義。海平面上升對沿海地區社會(huì )經(jīng)濟、自然環(huán)境及生態(tài)系統等有著(zhù)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,加強了的海洋動(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)暴潮強度加劇,頻次增多,不僅危及沿海地區人民生命財產(chǎn),而且還會(huì )使土地鹽堿麟海平面隨時(shí)都在上升化,海水內侵,造成農業(yè)減產(chǎn),破壞生態(tài)環(huán)境。在中國,受海平面上升影響嚴重的地區主要是渤海灣地區、長(cháng)江三角洲地區和珠江三角洲地區。 全國政協(xié)常委、中國科學(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,全球海平面持續升高。
據了解,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;預計到本世紀末,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,中國沿海海平面上升速度為每年3.0毫米,遠高于全球平均水平1.7毫米。
最新報道 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,相當于人體食指第一指節寬度。
據國外媒體報道,2005年至2011年衛星跟蹤分析海洋、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并未停止。過(guò)去7年里海平面已升高接近17毫米,相當于食指第一指節的寬度。
這種微妙的變化累積數十年將產(chǎn)生顯著(zhù)的改變,尤其是對于生活在沿海地區的居民,海平面每升高幾厘米都將帶來(lái)隱患,前不久出現的“Sandy”超級風(fēng)暴可以清晰地呈現海平面持續升高導致的惡果。
此外,海平面持續升高還將導致陸地下沉,該現象出現在 墨西哥灣 沿岸,例如:一些地區陸地下沉進(jìn)一步增大了海平面上升的危險性。衛星數據對新奧爾良觀(guān)測結果表明,該城市一些地區下沉速率為每年1.79毫米至15毫米。 為了證實(shí)全球海平面上升的具體數據,美國德克薩斯州大學(xué)研究小組成員陳建利(音譯)基于 GRACE衛星 數據評估了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在海水質(zhì)量的變化。結果表明,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量系統將海水密度變化因素計算在內。這項最新研究報告發(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,據韓國媒體報道,韓國海洋水產(chǎn)部旗下國立海洋調查院近日公布一項研究,結果顯示,近30年來(lái),韓國沿岸海平面上升速率為每年3.03毫米,共上升9.1厘米。
文獻記載 測量困難
在測量一個(gè)離地面比較遠的地方的海平面時(shí)專(zhuān)家使用一個(gè)稱(chēng)為大地水準面的“水平”的參考表面,測量的是海平面與這個(gè)大地水準面之間的高度差。假如沒(méi)有外力的作用海平面應該與大地水準面一致,它相當于與地球 萬(wàn)有引力 的一個(gè) 等勢面 。事實(shí)上由于海流、氣壓變化、溫度和鹽度的變化等等會(huì )導致海平面與大地水準面不等。即使長(cháng)時(shí)間的平均值兩者也不相同。這個(gè)長(cháng)期的、地區性的差異被稱(chēng)為 海面地形 ,其數值可以達±2米。傳統上在測量海平面時(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 巴拿馬運河 的太平洋側的海平面比大西洋側的海平面高20厘米。尤其在引力反常的地區在航空母艦上降落這個(gè)問(wèn)題會(huì )非常嚴重。為了克服計算上的困難飛行員使用廣域差分系統所定義的參考橢球,而不使用大地水準面來(lái)定義海平面高度。而且 全球定位系統 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,均衡補償的變化是由于板塊作用等導致的,而不是因為海水總量的變化導致的。冰川期末冰川的融化導致的海平面的變化是海面升降最典型的例子。通過(guò)對地質(zhì)穩定的海岸地帶的沉積的考察古氣象學(xué)家可以測定過(guò)去的海平面的位置。 火山島 的升降是非常典型的均衡補償的海平面變化。隨著(zhù)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)家往往計算一個(gè)“平均”高度。這個(gè)平均高度有時(shí)也被稱(chēng)為“海平面”,它用來(lái)作為測量行星表面各個(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?,F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時(shí)的平均海平面比現在低130米。大多數冰川在一萬(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(lèi)似的冰川周期已經(jīng)發(fā)生過(guò)數百次了。
測量標準
近來(lái)有海平面上升的趨勢。據測定,近年來(lái)中華人民共和國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。海平面在地理測量中經(jīng)常作為高度的標準,例如中華人民共和國海拔高度采用青島港驗潮站的長(cháng)期觀(guān)測資料推算出的黃海平均海面作為零點(diǎn)。