舞者地球的氣候變化故事

葉謙，博士，北京師范大學地表過程與資源生態國家重點實驗室教授，曾任中國氣象科學研究院兼職研究員、中國氣象局華風影視集團高級顧問、世界氣象組織北京2008年奧運會預報演示項目社會經濟影響評價課題首席科學家。現任國際全球環境變化人文影響中國委員會（CNC-IHDP）副秘書長、國際全球環境變化人文影響計劃（0HDP）主任特別顧問，IHDP核心計劃綜合風險防范計劃執行主任。研究領域包括：衛星氣候學、氣候變化的社會經濟影響及全球變化等。

105年前的1912年，德國氣象學家、地球物理學家、天文學家魏格納提出的“大陸漂移說”被科學界所證實以后，對于我們大多數人而言，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步，大陸，特別是“漂浮”在大洋中陸地的漂移已經開始讓居住在這些地區的人們直接體驗到對自己生活的影響。

據美國《國家地理》雜志報道，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到了每年62-70毫米。與1994年的全球定位系統（即GPS）坐標相比，澳大利亞已經移動了約1.5米。由于GPS坐標是不變的，澳大利亞就必須調整自己的地心基準坐標和更新自己的經緯度，以確保真實位置與吻合。在過去的50年里，澳大利亞已經4次更新本國地圖的坐標，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坐標誤差所導致的事故。

事實上，除了地球上各個大陸板塊在不斷運動，地球本身更是一個“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”，一直是天文學家、地球物理學家的重要工作之一，隨著氣候變化問題研究的不斷深入，氣候學家也正在加入到這項工作之中。

地球以地軸為中心的自轉和圍繞太陽的公轉是我們每天都在感受到的“地球舞蹈”中的主節拍。由于不是像地球儀一樣的完美球體，地球在各地的質量分配也不均勻，因此，當地球在旋轉時會不停地抖動，其中最著名的是命名為“錢德勒擺動”的地球兩極位移。1891年，美國天文學家錢德勒發現地球兩極存在位移幅度約為9米的擺動，并且每14個月左右構成一個完整的循環。而對產生這一現象的原因，則直到2000年才由美國宇航局地球物理學家格羅斯利用最新的氣象與海洋模型給出了合理解答。格羅斯的計算結果表明，錢德勒擺動的三分之二是由海床壓力的變化引發的，剩下的三分之一則與大氣壓變化有關。

季節變化是影響地球舞蹈的第二主節拍，因為在不同地區和不同季節降雨量、降雪量和濕度都會出現變化。科學家最新研究發現，由氣候變化所導致的地球質量分布的改變是地球舞蹈的第三節拍。

通過對比南北極GPS位置數據與檢測地球質量變化的GRACE衛星數據，科學家發現，地球旋轉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，而其余部分則是因為亞歐大陸的儲水量減少。根據旋轉物體的基本物理規律，兩極對緯度45度附近地區質量變化非常敏感。而該地區正是歐亞大陸水資源減少最明顯的地方。觀測發現，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；而當該地區較為濕潤時，地軸便會朝西傾斜。這是科學家首次發現全球的水循環變化與地軸的偏移方向之間存在一對一的匹配關系。

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

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

總之，雖然地球舞蹈的節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境造成影響，也會影響到類似地球擺動這樣一些深遠的變化，并最終對人類的生存造成新的風險。