太阳系变化之地球的变化

近年来，地球就像一个硕大的靶心，各种灾难频频射来。印尼海啸，冰岛火山喷发，日本、汶川地震，海平面上升，太平洋岛国被淹……这颗孕育生命的蓝色星球，似乎不再宁和。

地球正在发生惊天巨变。而这些事实，大部分是我们所熟悉的，甚至是我们亲身经历的。现在，我们将这些事实和相关的科学数据组合起来，关注一下这段时期内地球到底有哪些变化。

数据表明，刚刚过去的20世纪是地球温度上升幅度最大的100年。近百年来地球气温总共升高了0.8℃。据世界气象组织的最新报告预测，今后100年，全球平均气温将继续升高1.4℃—5.8℃。

比起1940—1980年的平均温度，1995—2004年这十年的平均温度，许多地区升高了近2℃。阿拉斯加尤为明显。1970—2005年，阿拉斯加的冬季平均气温上升5℃，夏季平均气温上升10℃，年均气温升高达7℃，为全球之最。

全球1995—2004年的平均温度。

全球1860—2000年的平均温度。

气温变暖已经是不争的事实。变暖引起的各类影响，大家早已熟知。尤为明显的，变暖使得冰川融化速度加快。

1979—2010年，北极7月份冰层面积以每10年6.4%的线性速率下降。

1979—2010年，3月份北极冰川以每10年2.6%的线性速率下降。

2002年—2009年，9月份的冰层面积也快速下降，冰层边缘不断萎缩。

美国国家冰雪数据中心（NSIDC）的数据显示：1979—2010年，北极7月份冰层面积（Arcti Sea Ice Extent）以每10年6.4%的线性速率下降；1979—2010年，3月份北极冰川以每10年2.6%的线性速率下降。总的说来，1979—2009年，北极冰川面积迅速减少，预计至2020年，北极夏季的冰川将完全消失。2011年1月11日，太阳提前48小时在格陵兰岛升起，这是有史以来的第一次。科学家推测的原因之一，便是北极冰盖融化导致地平线降低。

乞力马扎罗山顶的冰雪迅速消融。

不只是北极，世界其他地方的冰川也在迅速融化。南极陆海交界处的底层冰川正在迅速消融，且这种状况遍及整个南极洲。2002年3月，南极半岛的“拉森B”陆缘冰出现了大面积坍塌，一块相当于美国罗得岛州大小的冰山从这里脱离，坍塌面积创近30年纪录。南美布罗吉冰川长度仅仅在1948—1990年间就已经缩减40%—50%；欧洲的阿尔卑斯山冰川，自过去40年来融化速度加快，预计未来几十年该地区将失去所有主要冰川；亚洲喜马拉雅山绝大多数冰川在过去30年里都在退化和变薄；非洲热带冰川自从1900年以来已经消失了60%—70%，乞力马扎罗山（Mt. Kilimanjaro，非洲最高峰）顶的冰雪在20世纪期间消失了80%，很可能在2020年完全消失。

1900—2009年，全球自然灾害迅速上升。

1980—2010年，全球范围内的地震。

冰川融化，势必严重影响海洋气流及整个大气环境。1880—2000年，海平面不断上升。至今，整个海平面已经上升了10—25厘米。因无法控制海平面上涨，图瓦卢已经举国迁往新西兰。同样面临危机的还有马尔代夫、基里巴斯、密克罗尼西亚联邦等共计43个位于海洋中、主要以珊瑚岛构成国土的海拔很低的国家。危险范围从太平洋蔓延到印度洋的低地环礁岛国。图瓦卢是第一个因海平面上升被迫撤离家园的国家，然而更加不幸的是，它绝对不会是最后一个。那么，下一个会轮到谁呢？

自20世纪70年代以来，以地震、火山、风暴、洪水、干旱、地陷、地火等为代表的自然灾害呈现出指数增长的趋势。这是世卫组织（WHO）的EM-DAT数据显示的。

地震。1973年以来，全球地震总数、频率和所释放的能量都在迅速增加。近30年来，平均每年8级以上地震约为1次；7级以上地震约为15次。值得关注的是8级以上地震：1980—1989年总计4次；1990—1999年总计6次；2000—2009年总计13次，这是90年代的2倍，80年代的3倍。

数据还表明，地震所造成的人口死亡率也在加大。据不严格的估算，1900—1910年平均每起地震死亡约5000人。1998—2008年，平均死亡人数增加了8倍，达到了4万人。此外，1980—2008年有593680人死亡，而且其中90%发生在1990年以来，但高达88%是发生在1998—2008年的短短10年内！

1900—2010年高地震死亡率。

海啸。地震带来的危害很大，海啸是其中之一。据悉，超过80%的海啸是由地震引起的，最危险的区域是那些地震高发区，即地壳板块接合、碰撞、下沉之处。从20世纪开始以来，全球总计有911次海啸记录在案，平均每年9次，98次海啸波峰在1—5米，6次远距离海啸波峰超过5米、波及范围超过5000公里。太平洋地区海啸出现频率最高，20世纪77%的海啸出现在太平洋地区，9%在地中海，10%在大西洋，4%在印度洋。2004年12月26日，印尼苏门答腊岛西海域发生里氏9.1级强烈地震，为有仪器记录以来的第三强震，并引发海啸，造成超过14个国家逾23万人死亡，沿岸海浪高达30米。

地壳构造板块地图。地壳板块接合、碰撞、下沉之处为地震高发区。

火山。1875—2004年，火山活动不断上升。在过去的1万年，总计爆发过183座火山。1840—2008年，火山爆发指数（VEI）在1级（相当于6.6级地震）以上的火山活动天数持续上升。2010年3月20日，冰岛埃亚菲亚德拉冰盖火山发生200年一遇爆炸性喷发。4月14日、5月初，火山再次喷发。冰岛科学家4月15日预测，火山最长可能持续喷发一年。火山喷出的火山灰在距地面7000米以上的大气层形成烟尘云团，阻滞欧洲空中交通以及大约680万旅客，国际航空界一天损失超过2亿美元。

北京时间2011年1月26日消息，美科学家表示，黄石国家公园破火山口恐60万年来首度喷发。据悉，黄石国家公园地下的超级火山自2004年以来一直以创纪录的速度升高。根据科学家的预测，一旦爆发，它的破坏力将是圣海伦斯火山1980年喷发时的1000倍，美国2/3的地区将不适宜居住，火山喷发还会向空中释放有毒气体，令数以千计的航班停飞，数百万人流离失所。

1840年—2008年，火山爆发指数在1级以上的火山活动天数。

全球火山爆发情况。

风暴。风暴分为两种：在陆地上的就是龙卷风；在海洋上的就是飓风。以绝对数量计算，美国的龙卷风居世界首位，平均每年超过1000起；加拿大居第二位，每年在100起左右，两国加起来占据了世界龙卷风的绝大多数！其他经历较频繁龙卷风的地区包括北欧、西亚、孟加拉、日本、澳大利亚、新西兰、中国沿海、南非和阿根廷。以美国为例，1953—2009年，龙卷风发生次数在迅速增加。印度洋、太平洋、大西洋的飓风次数也在明显增加！与此同时，风暴的破坏力也在增强。2005年，发表在《自然》杂志上的一项研究发现，在过去30年中，在大西洋和太平洋，飓风的破坏力增加了1倍。

位于美国怀俄明州的黄石国家公园破火山口（粗线圈起的区域）是世界上最大的超级火山。

位于美国华盛顿州的圣海伦斯火山1980年7月22日喷发时的景象。黄石国家公园地下火山一旦爆发，破坏力将是圣海伦斯火山的1000倍。

干旱与洪水。1900—2007年，干旱和洪水事件，每年都有很大变化。自20世纪70年代以来，不管是次数还是频率，灾害事件迅猛增长。

全球范围内龙卷风有可能发生的地区。

1916年—2008年，美国的龙卷风数量。

地下火（underground fire）。学名是泥炭火灾，地下火是其通俗称呼。据美国《时代》（Time）杂志2010年7月25日报道，除了南极洲外，每个大洲下面都有地下煤火在燃烧，共计数千处。

在美国21个州，有200多处地下煤火，大多数煤火已燃烧多年。最为著名的就是宾夕法尼亚州36处中的一处。这处已经燃烧了48年的地火释放出有毒气体，令森特勒利亚镇（Centralia）居民患病，联邦政府被迫在20世纪八九十年代采取强硬措施迁移当地居民，如今这里已经变成无人居住的“鬼镇”。

上图：1900—2007年干旱的数量。
下图：1900—2007年洪水的数量。

地下火现象在煤炭资源丰富、正在推行工业化的国家更为严重，例如中国和印度。目前，中国有50多处煤田火区昼夜燃烧，燃烧面积达720平方公里，每年经济损失约40亿元。而在印度，丹巴德市附近的贾里亚（Jharia）煤田地下一共存在68个地下火点，燃烧面积达到58平方英里，向当地居民释放了大量有毒气体。

地下火会向空气中排放二氧化碳、甲烷、汞以及其他40多种有毒气体和颗粒。这些气体对人类健康和全球变暖的影响非常大。地下火却难以扑灭，就像打鼹鼠游戏一样难以完成。

燃烧的地球，此刻全球几乎都在燃烧中。小火焰示意地下火。

天坑、地陷。近几年，中国、美国、冰岛、葡萄牙都出现过可怕的地陷大坑，地陷在全球频频露面。直至2010年，已经被确认的天坑达78个，其中2/3分布在美国。

近年以来，中国境内地陷连连发生。据《全国地质灾害通报》的数据：2006年我国全年共发生地面塌陷398起，2007年发生578起，2008年发生451起，2009年发生316起，2010年1—5月份共发生142起，平均每天发生一起灾害报告。而中国地质调查局最新数据显示，我国已有50多个城市不同程度地出现地面沉降和地裂缝灾害，沉降面积扩展到9.4万平方千米，发生岩溶塌陷1400多起。以广州为例，广州2008年地陷相比2007年，足足增长了750%。

与此同时，世界其他城市也不安宁。2010年5月30日，危地马拉市中心在短短几分钟内，街道表面出现一个深达30米的大坑。2010年11月1日，德国图林根州小镇施玛卡尔登（Schmalkalden）一个居民区附近突然出现一个深坑，其直径达35米，深达12米。

美国著名灾难大片《地陷危机》（On Hostile Ground）里的类似片断，正在全球不少城市热演。而地面整体陷落，似乎也不再鲜见。2009年，美国科罗拉多大学一份最新研究报告表明，全球33个人口密集的大型三角洲地区中，有2/3正面临地陷海升（地面下陷、海平面上升）的双重威胁。数据显示，地面每下沉1毫米，所在城市就会有2亿元人民币左右的损失。而中国的长江三角洲、珠江三角洲及黄河三角洲，名列在这一危机榜单上。

左上：这是巴哈马最大的天坑大蓝洞。
右上：重庆奉节小寨天坑，靠近长江三峡，为椭圆形，直径626米，深度662米。
左下：危地马拉的天坑，深30米。
右下：德国小镇突然出现的深坑，其直径达35米，深达25米。

如果说前面的自然灾害都是从地球外部看地球变化，那么，接下来我们就去看看地球内部的变化。

20世纪70年代以来的地质和大气环境的变化，从一定程度上说明地球内部活动在加剧。地球内部深达数千公里，就目前来讲，直接测量和观察地球深部是不可能的。而地球磁场能反应地球内部的变化。我们就从地球磁场来看地球的内部活动。

地球磁场的变化，一般从磁场强度、磁极移动、地磁抽搐等等方面显示出来。

磁场减弱。至今，地球磁场减弱趋势已超过250年。1900—2000年的数据表明，地球磁场持续减弱。到目前为止，这已令人吃惊地减少了10%左右，足以导致其零星地爆发。如果以现有的减弱比率继续下去的话，磁场便会在2000年之内消失。在最新一期的《自然地球科学》（Nature Geosciences）杂志上，德国科学家公布了他们的这项最新研究成果。他们预计，地球磁场的逐渐弱化过程，可能会持续数百年甚至数千年。

磁极移动。地球的磁极（Magnetic Pole）与地极（Geographic Pole）并不重合，之间有11.5度的夹角。北磁极（NMP）是地球表面上磁场垂直向下穿过的点，现在的位置在北极加拿大（Canadian Arctic）。

某个年份的北磁极位置其实是一个平均值，因为北磁极不断地沿一个没有规律的路径来回移动，每天高达80公里或更多。从1831年初次发现到2001年最新测定，在整个20世纪里，北磁极移动了惊人的1100公里。更令人吃惊的是，从1970年左右开始，北磁极移动速度加快，已超过了40公里／年。1989年，它再次开始加速，科学家在2007年确认，北磁极每年以55公里到60公里的速度朝西伯利亚方向移动。以目前的速度和方向，约在50年内就会移动到西伯利亚。同时，南磁极也在移动。1909年，磁南极（South Magnetic Pole）第一次确定在南极大陆上，由于每年移动10—15公里，现在已经移动到南部海洋里了。最新研究结果表明，由于地核磁场变化，地球北磁极正以每年约64公里的速度向俄罗斯西伯利亚方向移动。

磁极与地极。

北磁极现在的位置在北极加拿大。

北磁极的移动位置。

南磁极的移动位置。

磁极偏移已经开始影响地球。从现有资料来看，主要有以下三方面的影响：一是使局部升温。从20世纪70年代开始，大约有1/3面积在北极圈内的阿拉斯加开始升温。其冬季平均气温上升5℃，夏季平均气温上升10℃，年平均气温升高达7℃。二是使机场改道。快速移动的磁极造成了美国国际机场方位出现3℃到4℃的改变，因此需要更改跑道编码，方便飞行员用指南针协助飞机起降。三是影响动物的导航系统。磁极的移动影响了靠地磁导航的鸟类和鱼类的导航系统，使动物对方向感到困惑，从而无法及时迁徙过冬。科学家推测，最近出现的动物集体死亡现象或许与此有关。2011年1月7日，意大利北部小城法恩扎出现大约8000只坠地死亡的斑鸠，10日，意大利北部700多只乌龟死亡。同样的动物集体死亡现象，正在美国、韩国、英国、中国、瑞典和新西兰上演。

磁极逆转。在过去的2000年内，北磁极仅仅是在北极附近徘徊。然而南北磁极完全逆转过去多次发生。熔岩和火山灰沉积物通常包含这些逆转的热剩磁性记录（Thermoremnant Magnetic Records）。

证据表明，过去3.3亿年内发生了400多次逆转，平均约70万年一次。然而逆转时间不固定，从少于10万年到数千万年不等。在最近的地质时代里，平均每20万年出现一次逆转。上一次逆转发生在78万年前。

这一次磁极会逆转吗？对目前的人类而言，逆转不会很快发生，除非受到某种外界因素的强烈影响，因为完成一次逆转得需要1000—8000年。

自2011年以来，动物集体死亡现象在全球各地上演。

北磁极在北极附近徘徊的路径。

地磁抽搐。磁北和真北之间的夹角称为磁偏角（Magnetic Declination）。磁场的不断变化导致磁偏角也随时间改变，有的地方磁偏角的变化非常大。1900—2008年，英国天文台的磁偏角发生了几次抽搐，原因不明。1970年之后，英国天文台的地磁抽搐（Geomagnetic Jerks）频率加快。

磁偏角。

地磁抽搐。

从1900—2008年英国Lerwick、Eskdalemuir和Greenwich-Abinger-Hartland天文台的磁偏角变化率曲线图中可看出，在长期变化中有几次趋势变化，特别是在1925、1969、1978 和1992年。这些突然的变化被称为抽搐（Jerks）或脉动（Impulses），目前原因不明，当然也无法预测。但可以发现一个趋势：抽搐的频率加快，特别是1970年之后。

地震、火山、风暴、干旱、洪水、地火、地陷以及地球磁场的变化等是孤立事件吗？或者它们彼此之间一直相互影响着？这一切，又会引起怎样的连锁反应呢？气象学中的蝴蝶效应，会不会在这些现象中重现？如果每一种灾害都在增加，所有的灾害叠加在一起形成共振，其后果难以想象。

1970年后，地磁抽搐的频率加快。