舞者地球的氣候變化故事

葉謙，博士，北京師范大學(xué)地表過程與資源生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授，曾任中國氣象科學(xué)研究院兼職研究員、中國氣象局華風(fēng)影視集團(tuán)高級顧問、世界氣象組織北京2008年奧運(yùn)會預(yù)報(bào)演示項(xiàng)目社會經(jīng)濟(jì)影響評價(jià)課題首席科學(xué)家。現(xiàn)任國際全球環(huán)境變化人文影響中國委員會（CNC-IHDP）副秘書長、國際全球環(huán)境變化人文影響計(jì)劃（0HDP）主任特別顧問，IHDP核心計(jì)劃綜合風(fēng)險(xiǎn)防范計(jì)劃執(zhí)行主任。研究領(lǐng)域包括：衛(wèi)星氣候?qū)W、氣候變化的社會經(jīng)濟(jì)影響及全球變化等。

105年前的1912年，德國氣象學(xué)家、地球物理學(xué)家、天文學(xué)家魏格納提出的“大陸漂移說”被科學(xué)界所證實(shí)以后，對于我們大多數(shù)人而言，也還是難以在日常生活中真正感受到腳下大地的漂移。但隨著科技的不斷進(jìn)步，大陸，特別是“漂浮”在大洋中陸地的漂移已經(jīng)開始讓居住在這些地區(qū)的人們直接體驗(yàn)到對自己生活的影響。

據(jù)美國《國家地理》雜志報(bào)道，與北美板塊每年移動15-25毫米，亞歐板塊每年移動7-14毫米，印度洋板塊每年移動26-36毫米相比，澳大利亞向北的移動速度達(dá)到了每年62-70毫米。與1994年的全球定位系統(tǒng)（即GPS）坐標(biāo)相比，澳大利亞已經(jīng)移動了約1.5米。由于GPS坐標(biāo)是不變的，澳大利亞就必須調(diào)整自己的地心基準(zhǔn)坐標(biāo)和更新自己的經(jīng)緯度，以確保真實(shí)位置與吻合。在過去的50年里，澳大利亞已經(jīng)4次更新本國地圖的坐標(biāo)，以抵消板塊漂移的影響。2017年，澳大利亞將再次移動1.5米，以避免類似無人駕駛汽車由于GPS坐標(biāo)誤差所導(dǎo)致的事故。

事實(shí)上，除了地球上各個(gè)大陸板塊在不斷運(yùn)動，地球本身更是一個(gè)“跳動的舞者”。長期以來，記錄、找尋和理解地球舞動所跟隨的“舞曲”，一直是天文學(xué)家、地球物理學(xué)家的重要工作之一，隨著氣候變化問題研究的不斷深入，氣候?qū)W家也正在加入到這項(xiàng)工作之中。

地球以地軸為中心的自轉(zhuǎn)和圍繞太陽的公轉(zhuǎn)是我們每天都在感受到的“地球舞蹈”中的主節(jié)拍。由于不是像地球儀一樣的完美球體，地球在各地的質(zhì)量分配也不均勻，因此，當(dāng)?shù)厍蛟谛D(zhuǎn)時(shí)會不停地抖動，其中最著名的是命名為“錢德勒擺動”的地球兩極位移。1891年，美國天文學(xué)家錢德勒發(fā)現(xiàn)地球兩極存在位移幅度約為9米的擺動，并且每14個(gè)月左右構(gòu)成一個(gè)完整的循環(huán)。而對產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，則直到2000年才由美國宇航局地球物理學(xué)家格羅斯利用最新的氣象與海洋模型給出了合理解答。格羅斯的計(jì)算結(jié)果表明，錢德勒擺動的三分之二是由海床壓力的變化引發(fā)的，剩下的三分之一則與大氣壓變化有關(guān)。

季節(jié)變化是影響地球舞蹈的第二主節(jié)拍，因?yàn)樵诓煌貐^(qū)和不同季節(jié)降雨量、降雪量和濕度都會出現(xiàn)變化。科學(xué)家最新研究發(fā)現(xiàn)，由氣候變化所導(dǎo)致的地球質(zhì)量分布的改變是地球舞蹈的第三節(jié)拍。

通過對比南北極GPS位置數(shù)據(jù)與檢測地球質(zhì)量變化的GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，地球旋轉(zhuǎn)軸是在加拿大和不列顛群島之間的擺動，三分之二是由于格陵蘭島和南極洲的冰蓋快速消融造成，而其余部分則是因?yàn)閬啔W大陸的儲水量減少。根據(jù)旋轉(zhuǎn)物體的基本物理規(guī)律，兩極對緯度45度附近地區(qū)質(zhì)量變化非常敏感。而該地區(qū)正是歐亞大陸水資源減少最明顯的地方。觀測發(fā)現(xiàn)，在2002-2015年間，每逢歐亞大陸遭遇干旱的年份，地軸便會向東傾斜；而當(dāng)該地區(qū)較為濕潤時(shí)，地軸便會朝西傾斜。這是科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)全球的水循環(huán)變化與地軸的偏移方向之間存在一對一的匹配關(guān)系。

另外，近年來世界各地不斷報(bào)道的超級風(fēng)暴，也會產(chǎn)生類似于地震的微弱地震波，被稱作微震波。這種風(fēng)暴出現(xiàn)時(shí)，其中心大氣壓會異常迅速地降低，所產(chǎn)生的微震波，可以在地球內(nèi)部傳播能量。有研究表明，隨著氣候變化的日趨明顯，超級風(fēng)暴出現(xiàn)的頻率有增加，這也會增加地球舞蹈的不確定性。

除了以上這些因素之外，其他對地球舞蹈節(jié)奏能夠產(chǎn)生影響的還有地震及月球和太陽活動。例如，科學(xué)家計(jì)算發(fā)現(xiàn)，2010年發(fā)生在智利沿海的8.8級大地震，所造成的地質(zhì)板塊移動使地球的質(zhì)量分布軸線偏移了約8厘米，2011年發(fā)生在日本的9.1級地震也使每一天的時(shí)間縮短了1.8微秒。

總之，雖然地球舞蹈的節(jié)奏大部分是由自然因素所控制，但隨著人類活動的加劇，對地球環(huán)境的影響日趨顯著，日積月累的人類活動不但會對地球表面自然環(huán)境造成影響，也會影響到類似地球擺動這樣一些深遠(yuǎn)的變化，并最終對人類的生存造成新的風(fēng)險(xiǎn)。