互动科普

许多人被空袭警报惊醒，另一些人听到了教堂钟声在回响。有些人也许只听到黎明前的一阵遥远钟声，又重入梦乡。但是在1953年2月1日那一天的结束之前，一百多万荷兰人就要知道这些钟声为谁敲响，为何长鸣。在午夜，狂风及怒潮合成一股可怕的力量，把北海海面提升起来，卷过了荷兰的防护堤坝，海水开始涌了进来。

由于附近的荷兰村民们都在熟睡，漫过堤坝的海水开始从背后吞噬这些土筑的防护堤坝，海水很快就突破了堤坝，肆无忌惮地长驱直入。最后，海面侵入原来的海岸线纵深达64公里，总共淹死了20多万公顷的农田，淹没了大约2000来人，还有大约10万人无家可均。荷兰全国有六分之一的国土被海水淹没成为泽国。

这场灾难人们至今记忆犹新，这就难怪当四分之一世纪后科学家开始提出全球变暖会引起全世界海平面上升几米时，荷兰的规划人员会对此十分关注。海平面上升可以有多种多样的原因引起，而这些原因都与地球表面变热有关联。大多数专家都认为，地球表面变热是大气中二氧化碳和其它能捕集热量的“温室气体”含量日益增加的必然后果。

首先，地球大气的温室加热效应最终会使海洋的温度升高，而海水也像其它物质一样会受热膨胀。在今后的100年中，海洋的热膨胀也许足以使海洋平面上升大约30厘米。

所考虑的第二个原因已经清楚地在欧洲的阿尔卑斯山谷显示出，在过去的一二百年中，那里的山地冰川一直在缩小，所融化下来的冰水流入溪流与江河，汇入大海。这种从山地冰川融化下来的水很可能在过去一百年中使海平面上升了5厘米之多，这种持续的来水在今后很可能使海平面升高得更快。

但第三种威胁却是荷兰人和其他生活在地势低洼的国家中的人民真正担优的。20多年前，一些科学家开始提出警告，全球变暖有可能引起勉强贮存在南极的冰层中的水发生融化，造成海平面灾难性地上升，也许会达到5或6米的程度。

然而，要精确预测海平面如何或者是否会由于全球变暖而发生变迁还存在着很大的困难。各学科的科学家正试图利用各种实验手段，从在南极冰盖上钻孔到从太空向海洋发射雷达波，来寻找答案。在这样的努力下，研究人员已经获得了不少有关过去以及目前海平面在怎样变化的资料。例如，这些科学家中的大部分人都认为，至少在过去几十年中海平面每年都上升2毫米。但是，要确定更为暖热的气候是否将导致海平面上升速率的突然加快还是一个悬而未决的问题。

南极不确定性

第一批对全球变暖有可能引发南极冰盖出现灾难性崩塌提出担忧的杰出地质学家中包括俄亥俄州立大学的J.H.Mercer。Mercer在他1978年发表的论文“南极西部冰层和CO2温室效应：灾难的威胁”中解释道，由于覆盖在南极洲西部大部分表面上的厚层冰块都停留在海平面以下很深处的基岩上，这一“水下冰块”在本质上是很不稳定的。如果温室效应仅仅把南极地区加热6摄氏度，围绕着南极西部冰层漂浮的冰架就会开始消失。失去这些支撑冰架后，基岩上的冰块(最后一次冰期的残余)就会很快瓦解，在此期间，全球各地的海岸线将被洪水侵吞。

Mercer的灾难景象基本上是理论推测，但他指出了某种证据，证明南极西部冰层事实上以前至少融化过一次。在大约距今11到13万年之前，当最后一批所有人类的共同祖先也许从非洲走出、进入亚洲和欧洲时，地球曾经经历过与过去2万年十分相似的一段气候历程。那时候，地球突然从大冰期的严寒转暖。

那一次古代气候转暖所造成的条件很可能比现在的气候转暖所造成的条件要温和得多。那时候的地质记录(地质鉴定上称为间冰期5e)仍有些模糊，但许多地质学家认为当时的海平面比现在要高出5米左右——正是南极西部冰层融化所能造成的升高量，有人推论，如果在过去一个略为较热的时期在南极发生过这样一次冰层崩塌，目前的全球变暖趋势也许就预示着旧景重演。

这样一种可能性激发起一群美国研究人员在1990年组织了一个协作研究计划，他们将此计划称为“SeaRISE"(Sea一level Response to Ice Sheet Evolution,即海平面对冰层演变的反应)。他们的第一次讨论会的报告指出了在地球最南部的那个洲上所出现的一些不祥征兆。其中包括存在着5条“冰河”，正在把冰从南极洲西部的内陆引向附近的罗斯海。他们指出，南极西部冰层上的这些渠道(冰川上的冰正在这些渠道里迅速流向海洋)“可能表明崩塌正在进行之中”。

但是更新近的研究表明，到那时为止提出的种种可怕警示，很可能被夸大了。九十年代初，研究人员利用所谓的全球环流模型开始调查变暖的气候能够怎样对南极冰盖产生影响。全球环流模型是一个复杂的计算机程序。科学家们企图用它来计算大气和海洋的行为。从而预测将来的气候。这些研究人员发现，温室加热效应会造成较暖较湿的空气流向南极洲。并在那里以雪的形式沉降。甚至围绕在南极洲的海冰也有可能会扩展。

换言之，正当SeaRIBE科学家们开始摩拳擦掌准备与设想的南极西部冰层的崩塌作斗争的时候，计算机模型却指出南极洲的巨大冰块有可能会增大。随着水份从海中脱离而被锁定在南极洲的冰块之中，海平面还会下降。哥伦比亚大学拉蒙特多赫蒂地球观察站的地质学家Richard G.Fairbanks戏言道:“这正让他们哭笑不得。”

其他一些观测也已经扭转了正在南极洲工作的许多科学家的观点，他们曾认为南极冰层的突然融化在可以预见的将来会把海平面推升好几米。例如，冰川学家现在认识到，流入罗斯海的5条大冰河(它们被毫无特色的命名为冰河A,B,C,D,E)并非都无情地把它们的冰排放到海中。其中一条大冰河C，显然在130年之前就停止了流动，也许是因为在它的底部缺失了润滑作用所致。

事实上，气候变暖与南极西部冰河的流动之间的关系已经变得越来越站不住脚。俄亥俄州立大学拜耳德极地研究中心的Ellen Mosley Thampson指出，“冰河似乎启动了，又停止了，没有人真正知道究竟是为什么。”她本人对南极点附近雪的累积速率的测量表明，在最近几十年中，降雪量有了显著的上升，而这一时期中全球的温度正在缓慢上升。在南极洲其它一些位置上的观察也得到了类似的结果。

但是Mosley-Thompson强调指出，用这种方式所监测的南极洲位点还是十分少的。虽然许多科学家现在愿意承认人类活动造成了全球变暖的观点，但没有人能确切地说，南极冰盖对全球变暖是作出了正在增大还是缩小的反应。她警告说:“如果有人告诉你他知道这一点，他就是在说谎。”

如果美国国家航空航天局成功地按计划发射了一颗能够以极高的精度(也许达到每年1厘米以内)对极地冰盖高度变化作图的卫星。这种不确定性也许在几年之内就能消除了，在这颗即将发射的卫星上，一架激光测距仪(计划在2002年被送到极地轨道上)应有能力探测到极地所贮存的冰雪的总体积的变化。(奇怪的是，一架类似的激光仪现在正飞向火星，它将对那个行星上的极地冰盖变化情况进行作图，时间上要比科学家在地球上进行同样的工作早许多。)于是，在21世纪的头十年中，科学家应能最终知道南极冰盖在总体上究竟是向海洋送水，还是经过深冻而把水贮存起来。

在科学家们在两条冰河之间的冰上钻探深孔之后，对南极西部巨大海冰层的稳定性将很快就能有一个探人的了解。计划这一项目的研究人员(他们把以前的SesRISE改成了不太具有警示意味的缩略词WAI S.即West Antarctic ice sheet南极西部冰层)希望能找到距今12万年之前的极其暖和的5e间冰期的冰，如果它真的存在过的话。用Mosley-Thompson的话来说，找到这样一份长期冰冻的南极西部冰的样品将“让你对它的稳定性增添一些信心。”

然而，在这些计划完成之前，试图了解下个世纪的海平面状况并对它的变化作出预测的科学家们，只能对极地冰盖正在增大还是收缩作出有一定根据的猜测。1988年，世界气象组织和联合国开发计划署成立了气候变化政府间工作组。该工作组的专家们已经接受了这样的了解，即南极冰盖和较小的格陵兰冰盖很可能在尺寸上维持不变(虽扩他们承认他们的估计可能存在着相当大的误差，他们实际上并不知道是否应期待冰盖的增大还是缩小)。

上或下?

无论极地冰盖今后的命运如何，大多数研究人员都同意，目前海平面正在上升。但是要确认这一事实却并非易事。虽然在世界各港口的海潮仪已经对海平面测量了几十年，要计算海洋总体高度的变化却是十分复杂的。根本的困难是，安装这些海潮仪的陆地本身也可能在上下变动。诸如斯堪的纳维亚等一些地区，在最后一次冰期被巨大的冰川挤压之后至今仍在回弹。这种冰期后回弹可以解释在斯德哥尔摩所测定的海平面似乎每年要下降大约1毫米，而在较稳定的檀香山海平面每年要上升1.5毫米。

原则上，可以通过忽略位于陆地正在上下变动处的那些海潮仪能测量结果来确定海平面的真实上升幅度。但这一方法很快就消除了大多数可获得的数据。例如，几乎所有的北美洲东部沿海地区仍然在从它原先的“边缘鼓胀”的抬高位置上下降。边缘鼓胀是围绕着距今2万年前覆盖在加拿大东部的巨大冰层所造成的凹陷的一条抬高的边缘。更有甚者，局部效应(如发生在构造板块边缘的翘曲或当水或石油从地下报出后所发生的下陷)主导着许多潮仪的记录，甚至在热带地区也是如此。例如在曼谷，当地居民们抽取地下水的速率一直在增长，地面下陷让人看上去似乎在过去30年中海平面几乎上升了整整1米。

幸运的是，地球物理学家已经设计出更加聪明的办法去解决其中某些问题。有一个方法是计算从冰后期回弹所预期的移动，并把这科移动从海潮仪的测量值中减去。当时都在多伦多大学的Willian R.Peltier和A.M.Tushingham利用这一方法发现，在过去几十年中，全球海平面一直以每年大约2毫米的速率在上升。其他许多研究人员利用不同的海潮仪记录也获得了类似的结论。

对于海洋表面的这种正在发生的上升的进一步证据来自TQPE-X/Poseidon卫星所进行的4年测量。该卫星载有两台雷达测高仪，它们都瞄准着海洋。由于太空中卫星的位置是精确知道的，雷达所测出的到海洋的距离可以看作是一架太空上的海潮仪的测量值。TOPER/Poseidon的主要目的是通过跟踪由洋流引起的海面起伏来测定海洋中的海水循环。但是这顺卫星也已经成功地辨认出海平面的总体变化。

得克萨斯大学奥斯汀分校空间研究中心的R.Steven Nerem解释道:“当你在全球范围内进行平均时，你所得到的变化率要比单个海潮仪的变化率小得多。”结果表明，他所发表的来自测高仪的数据(比以前所确定的变化率高一倍，达到海平面每年几乎上升9毫米)受到用于处理卫星数据的软件上的一个缺陷的影响。后续的分析似乎肯定了陆地上的海潮仪所作出的海平面每年上升2毫米的判断。Nerem承认:“当然，每当我输入更多的数据时，这一估计值就会变化。但是目前的数值与从50年海潮仪记录所得到的估计值是完全一致的。”

回顾

科学家几乎无例外地都相信他们已经确定了当前海平面上升速率的一个可靠数值：每年2毫米。但是这些研究人员和民用工程规划者仍然面临着一个关键的问题，即这一趋势是否会保持稳定，或者会由于气候转暖而开始加速。地质学家通过追溯海平面过去随史前气候变化而产生的起伏，帮助解释了这一间题。

例如哥伦比亚大学的Fairbanks研究了一种特别生长在加勒比海及其周围海面附近的珊瑚。通过在巴巴多斯的珊瑚礁上深钻并对这种栖居在海面附近的物种的古代样品进行定位，他和他的同事们能够跟踪到从最后一次冰期以来的海平面升高情况。在最后一次冰期，大量的水还被封闭在极地冰盖中，当时的海洋比现在大约低120米。

虽然他的珊瑚记录显示了海平面每年曾上升了多达2到3厘米，Fairbanks认为，“这种速率属于一个极为不同的世界”。在1-2万年前的那些时期，覆盖着北美洲和欧洲大部分地区的巨大冰层正处于融化之中，海洋正从这两片大陆接受大量的水。更晚近的那部分海平面记录显示了海平面上升速率上的一种逐渐下降迹象，过去几千年中海洋的高度显然停滞不前。因此，当前的气候体系似乎偏向比较稳定的海平面。

但是这种使人放心的说法受到了赖斯大学的海洋地质学家John B.Anderson的质询。由Fairbanks和他的同事所收集到的数据，Anderson指责为“不足够精确，无法看清冰川学模型所预言的那种事件。”他论述道，在过去1万年中至少有三次海平面突然上升事件，但这些事件在珊瑚记录中是看不到的，这只是因为“采用那种方法存在着一条5米的误差带。”

Anderson及其合作者们已经从诸如墨西哥湾的加尔维斯顿湾等地收集到一些证据，在那个海湾，沉积岩芯和地震回波都揭示了自从最后一次冰期以来它对海平面上升所作的反应。海平面的稳定上升应会造成表征该海湾不同部位的水下环境逐渐向陆上移动。Anderson说，但是加尔维斯顿湾的地质记录显示出“非常强烈的”特征，表明古代海滩曾发生过的突然淹没。

Anderson所辨认出来的最晚近的一次海平面突然上升事件发生在大约公元前2040年，当时全球气候可能与现在的条件相类似。他的研究表明，海平面仅仅在几百年中很可能就突然上升许多。但是迄今为止，Anderson仍不能确定究竟发生了多大的海平面上升。

考古工作者应能通过进一步鉴定被上升的海洋所淹没的海岸地点而帮助追溯古代的海平面变化。迄今为止对地中海所进行的大量分析(分析的对象只有过去2400年的时间跨度)表明海平面每年只有平均十分之二毫米的上升幅度。不幸的是，这些研究并没有阐明海洋是否有可能在距今4000年前发生过突然上升。这种考古研究也没有充分地精确辨认海平面是从什么时候开始迅速地上升的，并最终达到现在每年2毫米的速度。

尽管在海平面过去如何变化以及它将来会如何变化方面，仍然存在着许多这样的缺乏科学理解的麻烦，气候变化政府间工作组的专家还是到下个世纪末将会出现的情况提出了一些粗略的纲要。该工作组预言的海平面上升范围在24厘米到几乎1米之间。这些估计中的下限基本上对应于过去一二个世纪中也许己经发生的海平面上升速率，那时候人类开始无所顾忌地向大气中释放二氧化碳和其它温室效应气体。也就是说，下个世纪也许只会继续出现那种长期被容忍的海平面自然上升。该工作组所估计的上限代表了一种海平面上升的明显加速，这种加速很可能会发生，但迄今为止尚未被证实。

迎接未来的风雨

当然，有责任心的各国政府必须在为未来制订计划时充分考虑全部的可能性。虽然海平面上升量存在着6倍的不确定性可能很难对付，但荷兰运输和公用工程部水利模拟项目负责人John G.de Ronde似乎对此十分沉着。无论全球海平面的最终趋势如何，他信心十足地认为他的国家有能力对付:“你能测出海平面的上升，你能看到它并有所作为。”

尽管必要的开支会十分巨大，de Ronde报告说，下个世纪为对付海平面上升60厘米所应付出的改造荷兰防护堤和其它水利工程的费用不会超过人们现在维护自行车专用道路的付费。对于那些国土狭小的穷国，以及对于比海平面更难预侧的未来气候(强大风暴在发生的频率和强度上的变化)，他表示出巨大的关心。de Ronde指出:“你需要20年的时间来看出统计上的变化，但一场可怕的风暴也许明天就会袭来。”

因此，只要南极西部冰层的变化保持在合理的范围之内，住在海岸地区的居民所面临的真正问题可能是温室变暖效应如何影响当地的天气，以及灾难性的风暴究竟有多猛烈。然而对于这样一些变化，科学家们特别难于作出预测。也许通过进一步的研究和利用更精细的计算机模型，气候学家们最终将能准确指出在哪些地方气候条件将恶化，在哪些地方气候条件有所改善。但是在最终作出决策时，这样精确的预测反而是不可靠的。也许正象de Ronde在谈到大自然给他和他的同事们的一个教训时所说的那样:“我们不得不与我们并不确切了解的那些东西一起生活。”

〔王世德 译 郭凯声 校〕