坐在格陵蘭冰冷刺骨的海岸上，將你的時光機調(diào)到快進模式，度過接下來的幾個世紀，你會看到你上方的龐大冰蓋慢慢融化，涌向大海。這種景象本在你的預(yù)料之中，然而隨著融水泄入海洋，事情卻可能令你大吃一驚。當遙遠的城市忙于對抗上漲的海水時，你會發(fā)現(xiàn)自己高高在上，腳不濕鞋，低頭看著退卻的波濤。在你腳下，海平面將退卻100米，地球物理學(xué)家杰里米特羅維察（Jerry Mitrovica）說，這很瘋狂，卻是真的。這怎么可能？原來一切都與這樣一個事實有關(guān)：海洋并不像它從遠處看去那樣平坦。海平面上分布著水構(gòu)成的丘陵和峽谷，而不像浴缸中靜置的水那樣一馬平川。由于坡度太緩，我們?nèi)庋劭床怀鲞@些丘陵和峽谷，但是它們的落差可達數(shù)米。
過去幾千年來，這種海面上的地形基本上保持著一成不變，但是如今，變化已經(jīng)開始了。隨著冰蓋的消融，海洋中不僅水量增多，那些丘陵和峽谷也要變換位置。根據(jù)可能發(fā)生的不同情況，或許波士頓和紐約將要面對大海水位新高的威脅，或許蘇格蘭的海浪將會退卻，露出新的陸地。
海面上的丘陵和峽谷
如果你認為這聽起來不大可能，相信我，你絕對不是一個人，因為就連海洋學(xué)家也不曾輕易接受這個想法。不過，這種現(xiàn)象涉及的物理知識十分簡單，其基本原理早在19世紀便已經(jīng)被人們掌握。第一個參透其中奧妙的，是為美國地質(zhì)勘探局工作的物理學(xué)家羅伯特伍德沃德（Robert Woodward）。當時人們剛剛開始了解到，就在不算久遠的過去，北美大部分地區(qū)還都被冰川覆蓋著。
有同事請求伍德沃德幫忙解釋一項令人困惑的發(fā)現(xiàn)：冰川還在的時候，某湖泊一側(cè)的湖岸線似乎要比另一側(cè)高。他意識到，地球表面的任何大質(zhì)量物體，從大陸到冰蓋，都會對周圍的水體產(chǎn)生巨大的引力，使水向自身的側(cè)翼堆積。就冰蓋而言，冰融化時，這種水構(gòu)成的山麓就會沉落。1888年，伍德沃德發(fā)表了一篇論文，描述了計算這種海平面變化的方法。
幾乎一個世紀之后，威廉法雷爾（William Farrell）和詹姆斯克拉克（James Clark）在1976年將重力效應(yīng)納入了考慮，嘗試計算上一個冰期結(jié)束時，海平面隨著北方大冰蓋消融而發(fā)生的變化。次年，克拉克和克雷格林格爾（Craig Lingle）使用同樣的原理，推算了一旦脆弱的西部南極洲冰蓋變薄或者消失，將會發(fā)生什么。他們發(fā)現(xiàn)，地球上大部分地區(qū)的海平面將上升，但南半球部分海域的海平面會下降，形成一種獨特的全球海平面指紋.
1977年的這一發(fā)現(xiàn)，并沒有埋沒于某本默默無聞的期刊。它發(fā)表在了《自然》雜志上，然而它所包含的信息，顯然還是沒有得到充分傳播。海平面指紋的想法被忽視已久，任職于美國哈佛大學(xué)的米特羅維察說。海洋學(xué)家依然在談?wù)撈骄Ｆ矫�，仿佛融化的冰蓋會給全球海平面帶來整齊劃一的變化。直至今日，大多數(shù)號稱展現(xiàn)了海平面升高帶來的影響的地圖，都是在這一過分簡化的假定之上繪制的。
然而，測量數(shù)據(jù)早就與這一假定沖突。散布于全球幾百個地點的測潮計都顯示出平均海平面的緩慢上升，但是地區(qū)之間的差異很大。監(jiān)控測潮計的人發(fā)現(xiàn)，海平面的變化因地而異，米特羅維察說，但他們忘記了重力效應(yīng)，因此認為這是個問題。20世紀90年代，TOPEX/Poseidon衛(wèi)星第一次為我們提供了詳細的全球海圖，證實了海面地形中這些令人困惑的區(qū)域差異。
一開始，海洋學(xué)家懷疑上次冰期的一種殘留效應(yīng)是原因所在。自19世紀起，人們就已經(jīng)知道，冰蓋的重量會壓低地殼。地殼下沉，深層的巖石便會朝旁邊擠壓，使周圍區(qū)域突起。當冰蓋融化，重量減輕，地殼就會變回原先的形狀。盡管重力效應(yīng)慘遭忽視，冰期后回彈卻廣為人知。
曾經(jīng)覆蓋北美大陸和歐亞大陸的廣袤冰蓋重量之巨，使得下方的地面下沉了足有500米。當距今大約20000年前，這些冰開始融化時，地殼一度回彈得非常迅速。用米特羅維察的話來說，就好像松開了一根被拉長的橡皮筋。在那之后，回彈過程仍在繼續(xù)，但速度慢了許多。一些地區(qū)時至今日仍在上升，比如美國的哈德遜灣每年就會升高1厘米，而曾經(jīng)被迫突起的地區(qū)仍在下沉。在這些地方，海平面會相應(yīng)地下降或者上升。
冰期后地形調(diào)整的模型解釋了一部分測潮計記錄到的區(qū)域差異，但是無法解釋全部。舉例來說，回彈無法說明，相對于全球平均速度，歐洲的海平面為什么上升相對較慢。海洋學(xué)家困惑不解，氣候變化否認者卻興高采烈。他們把這種難以解釋的數(shù)據(jù)差異，定性為氣候科學(xué)的失敗。米特羅維察說：懷疑論者迫使我們更加深思熟慮。他在20世紀90年代開始質(zhì)疑平均分布的浴缸模型。我當時想，等一下，我們?yōu)槭裁匆J為一切都會整齊劃一？米特羅維察與同事一起運行了一系列冰蓋融化的模擬，想看一看整個地球和海洋系統(tǒng)會作何反應(yīng)。除了重力和快速回彈這兩大影響，這個團隊還考慮了一些次要效應(yīng)，比如地球自轉(zhuǎn)的改變。
去掉冰蓋就如同在輪圈上轉(zhuǎn)移重量，會改變地球這顆星球的平衡。比如說，如果格陵蘭島上的冰蓋融化，地球的自轉(zhuǎn)軸會朝冰蓋原來所在的方向偏移大約500米。赤道的突起也會因此略微翹起。這在海平面指紋上增加了更多的起伏，在一些地方造成了足有半米的海平面升高或者降低。
米特羅維察的團隊于2001年宣布，將所有這些效應(yīng)考慮在內(nèi)之后，他們就可以解釋測潮計記錄下的變化趨勢中的地理差異。他說：對我們而言，那是一個歡呼雀躍的時刻。更多的人開始注意到這一成果，不過直到最近幾年，海平面指紋才終于被海洋學(xué)家廣泛關(guān)注。
米特羅維察說，行外人士依然會對海面地形變化的想法感到驚奇，我仍舊要耗費大量口舌，應(yīng)對融化冰蓋附近海平面下降這一觀點造成的震驚。他所謂的附近其實相當遠。重力的長程性質(zhì)意味著，冰蓋周圍大約2000千米以內(nèi)的海平面都會下落。
如果格陵蘭島的冰蓋徹底消融，蘇格蘭北部周圍的海面將會下降超過3米。冰島周圍的海面則會下降10米。盡管歐洲的大部分海岸都會出現(xiàn)海平面升高，但高度將會遠低于可怕的7米全球平均值。不過融水總要有地方去，因此更遠的地方將會出現(xiàn)高于平均值的抬升。南美洲遭遇最慘，將面臨多達10米的海平面升高。
達摩克利斯冰凌
如果你居住在距離格陵蘭島幾千千米以內(nèi)，純粹從利己的角度出發(fā)，前面說的這些聽上去或許還挺讓人放心的然而，這些數(shù)字僅適用于這一處冰蓋。世界的另一端還有一塊冰蓋，如達摩克利斯之劍一般高懸在我們頭頂，那便是脆弱的西部南極洲冰蓋。如果它也融化，將給全球海平面帶來平均3至6米的升高，并為海洋留下一個迥異的印記。
南極洲周圍的海平面將會下落。南美洲最南端周圍的海平面會輕微上漲。但是，世界上大部分海灘將出現(xiàn)超過全球平均值的上漲。美國東海岸格外背運，抬升將比平均值高出25%.除此之外，那里恰恰又是上次冰期過后地殼仍在緩慢下沉的地點之一，下沉的速度是每年2至3毫米。
那么，我們究竟會看到什么樣的景象？觀測證實，格陵蘭冰蓋目前消融的速率大約是南極的兩倍，這對歐洲來說似乎是個好消息。可是，關(guān)鍵在于接下來又會發(fā)生什么。最近的研究表明，格陵蘭冰蓋的徹底融化是不可避免的，除非實施某種地質(zhì)工程修理。然而，一般認為這些冰的融化要耗時幾個世紀甚至上千年。沒人能夠確知對過去消融事件的研究與此關(guān)系不大，更不用說現(xiàn)在世界氣候變暖之迅猛乃是前所未有。
西部南極洲冰蓋的命運更加難以預(yù)料。它的大部分坐落于海平面以下幾百米深的巖石上，這使得它格外脆弱。暖水融冰的效率比溫暖的空氣快得多。如果海洋暖流開始從下方侵蝕，失去根基的冰蓋將以比格陵蘭島冰蓋快得多的速率解體。
與米特羅維察共事的研究生納塔利婭戈麥斯（Natalya Gomez）提供了一點安慰。她說：觀察到海平面指紋中冰蓋周圍引人注目的海平面下降之后，我們意識到這對冰蓋的穩(wěn)定性肯定有顯著影響。如果海平面下降，接觸到暖流的冰就會更少。他們發(fā)表于的計算表明，冰融化造成的當?shù)睾Ｆ矫嫦陆�，對于冰蓋的消融來說，是一種減緩其速率的負回饋（詳見《自然地球科學(xué)》，第3卷，850頁）。米特羅維察說：這是個最新，也最令人激動的逆轉(zhuǎn)。從另一個方面來說，格陵蘭冰蓋融化造成的西部南極洲冰蓋周圍海平面的升高又帶來了一定破壞效果，而目前格陵蘭冰蓋的融化正在加速。在接下來的一兩個世紀中，兩個冰蓋都要失去大量的冰，二者的效應(yīng)將會疊加起來，產(chǎn)生一種新的海平面指紋。
距今130000年前至114000年前的上次間冰期，似乎發(fā)生過同樣的事情。當時全球平均氣溫比工業(yè)革命前高1至2℃我們的氣溫將在大約本世紀中葉升高至這一水平。根據(jù)古代海岸和珊瑚礁之類的線索，人們曾經(jīng)認為，當時的平均海平面比現(xiàn)在高4至6米單是格陵蘭冰蓋就足以造成這種規(guī)模的洪水。但是，這一分析忽略了區(qū)域差異。
2009年，美國普林斯頓大學(xué)的羅伯特柯普（Robert Kopp）領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊，根據(jù)已知所有會影響局地海平面的因素，重新分析了這些數(shù)據(jù)，米特羅維察也參與其中。他們的結(jié)論是，當時的平均海平面或許比今天高8米以上。米特羅維察說：這意味著，當時融冰的體積相當于西部南極洲冰蓋和格陵蘭冰蓋之和。沒人能夠斷言還要多久才會發(fā)生同樣的事情。但是至少，對于哪里的海平面上漲最嚴重，哪里又會下降，我們有了更加準確的了解。如果你想要一個無需擔(dān)心海水上漲的濱海之地，格陵蘭是你最好的選擇。只是，不要期望大海會留在你身旁。
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