南韓、美國與澳洲跨國研究團隊6月15日發表於《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊的研究透過模型估計,人類在1993年至2010年間,從地球地下水含水層抽取超過2.15兆公噸的地下水,導致地球自轉軸以每年4.36公分的速度向東偏移,18年來累計偏移78.48公分。
全球被汲取而出的地下水供應人類和動物飲用水所需,其中70%用來灌溉,而灌溉水中有一半滲回到地下水層,另一半蒸散到大氣中,再透過降雨回歸水循環。
研究人員比喻,如果把2.15兆公噸的水倒入海洋,海平面會上升約6公釐。這項研究凸顯人類行為已對地球產生重大影響,儘管目前對四季變化的影響不大,但長遠來看,可能會改變全球氣候。
在討論汲取地下水會改變地軸之前,首先要了解什麼是地球自轉軸和地極移動(polar motion)。
●地球自轉軸 傾斜23.5度
地球自轉軸是一條直線穿過地球南北極的假想線。
當地球自轉時,地球內所有物質均以這條直線為轉軸,繞著它旋轉。目前已知地軸傾斜約以4萬年的周期變動,幅度在22.1度到24.5度之間,目前傾斜角度約為23.5度。
如果從北極上空向下看地球,地球是以逆時鐘方向繞著地球自轉軸自轉。地球自轉與地球上的晝夜變化息息相關,此周期約一天,期間伴隨太陽、月球、星宿東升西落的現象。
●地球扁球體 極移因素多
地球並非完美的球體,反而比較像是扁球體,且因高聳山脈與深不見底的海溝,導致地球的質量分布不均,宛如凹凸不平的馬鈴薯。地球自轉則類似陀螺,當質量改變,旋轉起來也會搖搖晃晃。
地球的地理北極和南極是其自轉軸與地表的交會點,但這兩個點並非恆定不變。地球質量分布變化,就會導致自轉軸和極點移動。
地極移動(簡稱極移)是指地球自轉軸在地球相應位置的變化,而形成地極點在地表上的交會點(地極點)出現變化的現象。
這不是科學家首次發現地球自轉軸出現變化,2016年一篇刊登在《科學進展》(Science Advances)期刊的研究表明,地球自轉軸的極點因為氣候變遷相關的影響而移動,例如冰山融化後,原本被冰山「鎖住的」淡水流入海中,改變海洋水體分布。
科學家深諳地球自轉軸會飄移或擺動,過去科學家認為,冰河時期後的反彈,是導致地軸飄移的主因。不過,美國太空總署(NASA)2018年分析20世紀的數據,證實冰河時期後反彈、格陵蘭島冰蓋融化,以及地球內部的地函對流,都會改變極點位置。
前述三大導致極移的原因中,冰河時期後反彈和地函對流無法由人類掌握,只有格陵蘭島冰蓋融化間接由人類活動造成的暖化所致。而6月發表的這項研究則凸顯,人類活動會直接導致地軸變化。
研究主要作者、南韓首爾大學地球物理學系副教授徐基元(Ki-Weon Seo,音譯)解釋,隨著地球擺動,地球自轉軸的確切位置會發生巨大變化,這種現象稱為極移。他說:「自轉軸時刻都在變化,風、洋流、氣壓或冰川等任何類型的質量變化,都可能引發極移。」
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