全球海平面下降，海水跑到哪里去了

趙斌

如果討論全球海平面上升，相信大家都不會陌生。我們知道，利用水銀溫度計中水銀熱脹冷縮的性質，我們發明了溫度計。海水同樣在溫度升高時也會膨脹，這一點，隨著格陵蘭島和南極洲的冰蓋和冰川融化，長期以來驅動著海平面的升高。因此定義，全球海平面上升指由全球氣候變暖、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。自1990年代早期開始利用衛星測定海平面高度以來，全球海平面一直保持著一種緩慢增加的趨勢。即，在過去的18年中，美國、法國的 Jason-1， Jason-2 and Topex/Poseidon探測器發現全球海平面在逐漸上升。但近年來，全球海平面卻一直相當穩定，每隔一段時間，海平面上升就開始減速。甚至有些年度出現了明顯的下降，形成一個坑狀。

2011年8月23日，美國NASA在其網站（http：//www.jpl.nasa.gov/）公布了對海平面監測數據的更新資料：從去年夏天到現在，全球海平面實際上下降了5毫米[1]。海平面開始下降，這是怎么回事，又意味著什么？全球海平面下降，海水一定損失了，那它跑到什么地方去了？難道是跑到地球兩極或者高山上重新變成冰川了，抑或跑到陸地湖泊或者地下水中？提出這些問題很簡單，但要回答之，似乎并非那么容易。

海洋學家試圖了解這些水去了哪里。以前，我有篇博文“不是新聞的新聞：給力的數據再次論證格陵蘭冰川融化加速”，曾經介紹過美國航空航天局（NASA）和德國航天局（DLR）合作研制的，以測定地球重力場變化為目的的GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）衛星。就是因為2002年發射的這顆衛星提供的數據，幫助科學家們解決了這個問題。

在今天出版的Nature周刊中[2]，推薦了《地球物理學研究通訊》（Geophys. Res. Lett.）中的一篇文章，就是報道如何解決這個問題的：澳大利亞的記錄說明降雨矮化了海平面上升，2010年開始，有一個相當大的厄爾尼諾事件發生，但到了年底則被更強勁的拉尼娜事件所取代。太平洋上這種突如其來的變化，改變了全球的降雨模式，帶來澳大利亞和亞馬遜流域大規模的洪水，以及美國南部的干旱，從2010年早期至2011年底，澳大利亞吸收了許多雨水，導致全球海平面暫時下降了。美國國家大氣研究中心的John Fasullo及其同事利用衛星測量和驗潮儀的數據顯示，全球平均海平面下降了7毫米。GRACE的數據分析發現，在陸地上可檢測到一個對應的水質量的上升。我們知道，每年都有大量的海水從海洋蒸發，其中大多數又通過降雨很快回到海洋中，還有一部分則降落在陸地上。而這些年頭，大陸得到了許多額外的降雨，以至于全球海平面下降的幅度超過往年。也就是說，這些額外的雨水在2011年早期堆積到大陸中去了。澳洲大陸的地形可以防止大多數降水流入海洋中，它們會被困在無河區和內流盆地，緩慢蒸發。文章的作者John Fasullo說，其他的大陸一般不會出現這種大氣的組合方式和地形。只有在澳大利亞才會有大氣將這么多的熱帶雨帶到如此巨大的區域，而且使那些雨水無法返回到海洋中。作者在文章中是這樣介紹的[3]：2011年，全球海平面出現了明顯的下降，這在有精確測高儀時代以來是破天荒的事兒，而且同時出現了一個異常強勁的拉尼娜現象。通過分析檢驗多個來源的數據，可探討這種異常下降和持續發生的物理基礎。澳大利亞陸表的水文異常（水質量異常）也顯示出這是2011年全球總及相關的降水異常的主導因素，也是在所有記錄中最高的時段。澳大利亞水體質量異常的持久性，是澳洲大陸獨特的陸表水文條件所決定的，包括其廣闊的無流區和內流盆地阻礙了徑流進入海洋。根據澳大利亞這種重要作用，海平面變化的原因進行了重新分析。印度洋偶極子和南半球環狀模對拉尼娜遙相關的影響所進行的調節，是推動澳洲大陸內部的降水異常以及相關的地表誰質量和海平面發生反應的關鍵因素。

世界上最小的大陸就能影響到全世界的海平面，而且影響如此巨大，以至于它能臨時矮化氣候變暖帶來的海平面上升趨勢，這很好地證明了地球氣候系統的復雜性。當然，從目前的數據來看，全球海平面下降不會是一個長期的趨勢，這種暫時的下降是難于持續的；從長遠來看，海平面上升仍然是主導趨勢。水往低處流，額外的雨最終會找到自己的方式回到大海的懷抱。當這一天來臨時，全球海平面將再次繼續上升。人類一直在不斷加熱地球，這意味著會有更多的海平面上升，于是厄爾尼諾與拉尼娜循環會帶著我們乘坐降雨過山車忽上忽下，這可能對人類的生存環境來說是一個潛在的災難。

參考文獻：

[1]NASA Satellites Detect Pothole on Road to Higher Seas （http：//www.jpl.nasa.gov/news/news.php？release=2011-262）

[2]Australia's record rains lowered sea level. Nature 500， 504 （28 August 2013） | doi：10.1038/500504a

[3]Fasullo， J. T.， C. Boening， F. W. Landerer， and R. S. Nerem （2013）， Australias unique influence on global sea level in 2010–2011， Geophys. Res. Lett.， 40， doi：10.1002/grl.50834.

（作者單位：復旦大學生命科學學院）

名詞解釋：海平面

海平面（Sea level），是海的平均高度。它是通過與標準平面的高度比較來確定的，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困難的工作。測量海平面的儀器叫做驗潮儀，一般微風所導致的海面的波浪可以通過平均的方法消除掉，潮汐所導致的海平面的升高和跌落也可以通過長時間的觀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。