海平面真的是平的嗎？

人們往往會(huì)認(rèn)為，如果消除了波浪和高低潮汐的影響，海平面顧名思義將是一個(gè)平面，但真的如此嗎？事實(shí)上，正如地球陸地表面高低不平一樣，海洋的表面也不平。分布在世界各地的海洋表面都在以不同的速度發(fā)生變化。

凹凸不平的地球表面

科學(xué)家通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)，海洋表面有3個(gè)較大的隆起區(qū)域：一個(gè)在澳大利亞東北部海區(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，地球上還有3個(gè)較大的凹陷區(qū)域：一個(gè)在印度洋上，凹陷深達(dá)1 12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。

嚴(yán)格來(lái)說，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。全球海平面指的是所有地球海平面的平均高度，我們經(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)的增加。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)。

那么讓我們?cè)倩剡^頭來(lái)，看看造成全球海平面差異的原因有哪些呢？在假設(shè)海平面沒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以下原因：

潮汐的神奇能量

我們先從慣常所熟知的潮汐開始，正確理解潮汐對(duì)海平面的作用，也有助于解釋另外兩個(gè)原因。

每天隨著月相的變化，潮汐力量也隨著時(shí)間而對(duì)海平面產(chǎn)生影響。從定義上說，潮汐是地球上的海洋表面受到太陽(yáng)和月球的潮汐力作用引起的漲落現(xiàn)象，會(huì)造成海洋和港灣口積水深度的改變。換句話說，就像牛頓的萬(wàn)有引力告訴我們，行星的質(zhì)量引起重力，來(lái)自太陽(yáng)和月球的大量拉力作用在海洋，使得我們能夠觀察到海洋上的潮起潮落。

潮汐隨著月球變化周期而發(fā)生變化。當(dāng)太陽(yáng)和月亮在一條直線上時(shí)，潮汐力很大，我們可以將其稱之為“大潮”。特別是當(dāng)太陽(yáng)和月亮在一條直線且地球正好處于二者中間時(shí)，這時(shí)我們所看到的月亮是“新月”，而此時(shí)潮汐力也最大。當(dāng)太陽(yáng)和月亮就地球而言呈直角排列時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生的潮汐較小，我們可以稱之為“小潮”。

引起海平面變化的第二個(gè)主要原因要相對(duì)復(fù)雜一些。地球并不是一個(gè)完美的球體或圓球，其更近似于一個(gè)“梨形”。地球表面有凸起的山脈，也有凹陷的海溝。在廣闊的海洋中，海底的地形也是十分復(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。科學(xué)家們使用雷達(dá)高度計(jì)測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在大西洋海面不同海域都存在著高度差，甚至在美國(guó)南卡羅里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，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。

而從另一方面說，凹凸不平的海底中蘊(yùn)含著鐵鎳和其他重要物質(zhì)組成的大量沉積物。所有這些物質(zhì)的存在不僅使海底地形或地球表面凹凸不平，也會(huì)使地球不同地方的質(zhì)量差異很大。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)使海水離開一個(gè)地區(qū)而流向另一個(gè)地區(qū)。如果我們回來(lái)考慮潮汐的原理，海水本身也有質(zhì)量，根據(jù)牛頓發(fā)現(xiàn)的萬(wàn)有引力定律，它也會(huì)受到其他質(zhì)量物質(zhì)的吸引。也就是說，更多質(zhì)量的水將被吸引到地球上相對(duì)質(zhì)量或密度更大的區(qū)域。這時(shí)你也許會(huì)問，海平面從“高”到“低”有很大的差異嗎？也許你會(huì)不相信，但事實(shí)是經(jīng)過測(cè)試海平面的高差高達(dá)90米。

而且這一數(shù)字還將在未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)發(fā)生改變。在全球變暖的影響下，在格陵蘭島和南極洲的巨大冰蓋都會(huì)融化。這些漂浮在海洋上的巨大冰川融化成的水將在全球范圍內(nèi)的海洋上重新分配其質(zhì)量。但我們也不需要恐慌，這一過程需要幾百年甚至上千年的時(shí)間。在這一漸變過程中，地球質(zhì)量會(huì)被重新分配。而海水也將被吸引到質(zhì)量相對(duì)較高的區(qū)域，從而改變海洋的相對(duì)高度。

時(shí)間與空間的影響

而關(guān)于海平面差異的第三個(gè)原因純粹是從觀測(cè)角度考慮。想象一下，只是為了這個(gè)例證，我們?cè)诤０哆叄幸桓怪钡臏y(cè)量棒用來(lái)觀測(cè)海的高度。這樣想象一下，我們消除了所有的波浪和潮汐，將所有的因素化簡(jiǎn)。在一個(gè)世紀(jì)左右的時(shí)間里，我們記錄的數(shù)據(jù)顯示海平面上升了大約1米。但是同時(shí)觀測(cè)點(diǎn)所在的土地也在發(fā)生變化，假設(shè)其在同一個(gè)世紀(jì)里向上移動(dòng)了1米，或者說下降了1米，那么真實(shí)的海平面高度也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。

換句話說，如果海平面在一段特定時(shí)間內(nèi)上升了3個(gè)單位，但是同時(shí)觀察點(diǎn)增加了1個(gè)單位，那么海平面就是增加了4個(gè)單位。雖然聽起來(lái)有些復(fù)雜，但是事實(shí)上陸地上下移動(dòng)的現(xiàn)象在世界各地普遍發(fā)生。例如在美國(guó)的黃石國(guó)家公園，火山活動(dòng)就導(dǎo)致陸地明顯地向上凸起。

另一方面，處于美國(guó)南部的新奧爾良卻出于3個(gè)主要原因向下移動(dòng)。首先，密西西比河沿岸的軟淤泥隨著時(shí)間的推移逐漸變得更加緊湊。此外，從上層泵送的地下水以及更深層的巨大石油沉積物的移除導(dǎo)致地殼被壓實(shí)，從而也降低了海拔。這將加劇對(duì)當(dāng)?shù)睾Ｆ矫孀兓挠绊憽?/p>

反觀美國(guó)最北部（西北）的阿拉斯加，目前情況正好相反。自冰河世紀(jì)以來(lái)，其陸地一直處于拾升當(dāng)中。雖然當(dāng)?shù)乇ㄔ诓粩嗳诨?，但土地向上移?dòng)的速度比海平面上升的速度要快。因此在當(dāng)前時(shí)期，海平面似乎正在下降。而隨著海平面上升速度的增加，本世紀(jì)后半葉阿拉斯加的本地海平面將處于上升態(tài)勢(shì)，阿拉斯加海岸線也將觀測(cè)到相對(duì)海平面的上升。因此這種觀測(cè)基準(zhǔn)變化也是造成海平面差異的重要原因。

文章來(lái)源：科普中國(guó)

（責(zé)任編輯：趙夢(mèng)祺 責(zé)任校對(duì)：曹偉）