海平面升降的原因是什么?
地球上曾经出现过不少次海平面升降的变迁。拿我国的东海、黄海和渤海来看,在最近的第四纪时期中,就曾出现过大范围的海水上涨与海水下退的多次反复。
中国的科学家找到大量的证据证明,在距今大约1万5千年前,东海、黄海是一片水草丰美的平原。平原上生活着比较耐寒的大角鹿、猛玛象、原始牛、披毛犀等动物。我们的先民在这片平原上过着原始的渔猎生活。平原上也有一些山峰,如今成了孤立于海中的岛屿,比如庙岛群岛、舟山群岛、钓鱼岛等,当时都是几立在黄海平原上的山峰。长江与黄河是这片平原上的主要河流,只不过比今天要长得多。它们不是在今天的长江口与黄河口流入大海,而是在靠近琉球岛附近的琉球海沟入海。
那个时候,朝鲜海峡与对马海峡并不存在,亚洲大陆与东面的日本是连成一体的。中国大陆上的一部分先民离开自己的家乡,来到日本定居,成了今天的日本人的祖先。
在第四纪中的另一个时期,东海、黄海和渤海又一次上涨,使华北平原和长江下游平原的绝大部分沦为大海。今天世界沿海许多大城市在当时都是大海海底的一部分。
提出这样的看法是有着充分的科学根据的。科学家们在黄海与东海找到了当年黄河长江流过的古河道,找到了当年生活在这片平原上的各种古老动物化石,甚至还在海下钻孔里找到了当年成为陆地时,堆积下来的古老的黄土。另外,还在今天的华北平原与长江下游平原上,发现了当年海水入侵时留下的古代海洋贝壳堆积形成的贝壳堤和各种海洋沉积物。
那么,我国东海与黄海到底升降过多少次呢?
据研究,在最近10万年期间,就出现过三次海侵与海退的交替过程。
距今10万年~7万年为第一次海侵,7万年~4万年为第一次海退;距今4万年~3万年为第二次海侵,3万年~1.5万年为第二次海退。当时海水下降幅度达130米左右。我国东海与黄海的海水深度一般都在100米以内,自然会露出水面,形成坦荡的平原;距今1.5万年~0.7万年为最后一次海侵。在大约距今3000年以前,海面才逐渐下降到今天的位置上。
虽然人们对海面升降已经有了相当深入的了解,但是有关造成海面升降的原因,特别是对于今后海平面升降的发展趋势却一直没有统一的认识。
一种意见认为,地壳的大范围的隆起可能形成海退,而地壳的大范围的下沉,同样也会造成海水大范围的入侵。
这就好比一个盛水的水盆,在盛水量不变的前提下,盆底压扁以后,盆水水位自然要上升,相反就会下降。板块学说认为,海平面的升降与海底扩张速率有关。海底扩张速率快时,大洋底比一般情况下的大洋底要高一些,必然会导致海平面上升;而海底扩张速率慢的时候,大洋底要低一些,这时海平面下降。
另一种意见认为,全球气候变冷与变暖是影响海平面上升与下降的主异因素。这个道理不难理解。气候变冷,海洋中的水被蒸发后,了固体的冰雪,留在地球陆地上,形成大面积的冰川。虽然许多冰川可以流回到海洋里,但是,冰川流动太慢,而每年从空中降下来的雪远远大于冰川回到海中的水量。由于陆地上冰雪越来越多,海水就会越来越少,于是“海退”就产生了。
海侵的道理与海退的道理相反,不言自明。
全球气候变化引起海平面的升降的假说,得到许多科学家的支持。但是,对于今后全球海面升降趋势的预测,却存在着很大的分歧。一种说法认为,目前世界范围的气候正在逐渐变冷,当前全球正处在又一次海退时期。可是另一种说法却认为,目前世界气候正在不断变暖,由于人类活动的结果,使大气中的二氧化碳与其他化学物质大量增加,从而使大气吸收太阳辐射的能力大大增强,这必然引起全球气温的上升,这就是我们常听到的“温室效应”。而温室效应的结果,必然导致海平面的上升。
当然,全球海平面上升的主要因素,是气候变暖所致。但人类活动引起的变化,也不可轻视。这其中主要是地下水的开采、地表水的分流及用水浇田等,本应储留在陆地目的水,提前汇集到海洋中去了。例如抽取地下水是把储藏在地下的水转移到地表,在使用过程中一部分水仍可回流到地下,但大部分被抽上来的,特别是用于灌溉农田的水,大都汇集到河流,或蒸发进入大气变成云雨,最终都进入海洋。同样,干旱地区用湖水、河水灌溉,也大大增加了蒸发,将大陆内地的水,转移到海洋中。据估计,这样每年可促使海平面上升0.5毫米,数量已占到全球海平面上升时的1/3,这是不可低估的因素。
海平面在风、洋流和潮汐等作用下经常处在变动中,但这是局部的、短暂的海平面变化。海平面长期的变动是海水体积增减和洋盆容积增减的直接结果。降水、河川径流、冰融化和火山作用都会使海水体积增加,蒸发和冻结会减小海水的体积,它们处于动态平衡的状态。只有在大陆上积聚了大量的冰雪,或这些冰雪大量消融才能影响到海面的长期变动。海底地壳的升沉会影响洋盆容积的变化,大洋和大陆架沉积物的累积会使洋盆缩小。
距今18000年前是地球上气候最寒冷、冰川面积最大的时期,欧洲北部和北美北部为大陆冰川覆盖,当时全球冰川面积比现在大两倍,大量水分冻结在陆地上。因此,距今18000~15000年间海平面比现在低130米或更低些,距今15000年以后世界气候渐次转暖,大陆上的冰川逐渐融化,海平面随之升高,直至距今6000年以前达到与现代海面相当的位置或稍高一点。此后海平面一直处在上下波动状态。有人估算如果现代冰川全部融化,海平面可再升高65~80米。
冰川和海水对地壳的均衡作用也会引起海平面的变化。冰期时北美和北欧形成厚度超过2000米的冰盖,体积分别达1332万立方公里和3290万立方公里,大洋中损失大量水分,也就是说从大洋向陆地发生了质量的转移,冰盖下的地壳增加负荷而下沉,海水下的洋壳因卸荷而抬升,海盆容积因而缩小,引起海平面上升。间冰期时冰川融化,冰盖消失,冰融水汇入海洋,陆地减荷上升,洋盆增荷下沉,洋盆容积扩大,海平面下降。由这种冰川消长自然调节洋盆容积引起的海平面升降量,可部分抵消海水体积增减引起的海平面升降量。
冰期时由于大陆冰盖对周围海水的引力作用,吸引一部分海水向冰盖附近移动,使这部分海平面上升,间冰期冰盖消失,引力解除,海平面趋于下降。这种由于冰盖引力产生的海面上升现象是局部的,而且由别处的海平面下降来补偿。
海平面变化的上述三种原因都起源于冰川的消长,统称为冰川型海平面变化。其中海水增减造成的海平面升降占主要地位。
地球上有许多构造活动区,有的地壳上升,有的地壳下降。构造上升区表现为海平面下降,构造下降区表现为海平面上升。可是即使是构造上升强烈的日本列岛,地壳上升的速率也只有1~2毫米/年,然而距今15000—6000年间海平面上升的速率却为10~20毫米/年,显然海平面上升的速度比地壳上升的速度快得多。
陆地上剥蚀的物质源源不断地被输送到大陆架上,美国大西洋沿岸和澳大利亚沿岸的陆架上沉积速率是2毫米/年,陆架因增加沉积物而下沉的情况显然存在,但下沉的量值极微,即便是1万年之久也只有20毫米。
大洋中脊地区温度很高,远离中脊温度逐渐降低,洋壳发生冷缩,冷缩的速度可达3~6厘米/千年,引起洋壳及其岛屿下沉,这些岛屿被海水入侵,表现为海平面的上升。
上述三种由地壳构造运动造成的海平面升降变化统称为地动型海面变化。
此外,每年进入大洋的碎屑物平均有220亿~226亿吨,若密度以1.6计算,其体积为13.8~14.1立方公里,每年可使海平面上升0.038毫米。
世界洋面的升降变化是在各种因素联合作用下发生的。