海平面在哪里?

我们时常说这座山海拔多少米，水在海平面的沸点温度是攝氐100度等等，仿佛有一个固定的海平面在海边等着作为事物高程的参照平面。当我站在海边，看着随风而起一浪接一浪的波涛，每天两次上下数米的潮汐，不禁问道＂海平面在哪里＂？

 

今天我们日常听得最多的海平面有两个不同的类型，一个是本地海平面，另一个是全球海平面。建立一个潮汐测量站是获得本地海平面的第一步。海平面受很多因素的影响，主要有潮汐（月亮的天文引力）的高低，风产生的波浪，大气压力改变，温度对水密度和体积的影响。降雨和河流也对邻近的海平面有影响。选一个远离河口，有稳固地质的海岸作为测量地，以避免 河流涨水和地面升降对海平面测量的影响。筑一个下面与海相通的井作为避风的港湾，可以去掉大部分波浪的影响。典型的结构是在这个井中放一个约一尺直径的管子，其水下有直径3-5厘米的若干小孔与井里的海水相通，这样进一步减弱了海水的波动。安装上测量装置就可以测量水面了。按照美国标准，每小时测量一次，每天二十四小时，每年365天，连续测量十九年，把所有数据平均就得到本地海平面。将此平面设为零高程，所有地质和建筑物的海拔高度就可以测量出来了。为什么要连续测量十九年呢？这是因为18.61年是一个潮汐周期，即太阳，月亮，地球的相对位置经过18.61年回到同样状态。将一个潮汐周期包括在测量里面可以做到精准的最大化。由此可见海平面毫米级精度结果的莸得是相当不容易的。

 

中国的海平面标准测量装置设在青岛大港一号码头西端的验潮站内。以青岛附近的黄海海平面作为中国境内一切物体海拔高度的基准。青岛验潮站始于二十世纪初，1904-1923年德日占领期间的资料缺失。1937-1945日本二度占领时期的资料也缺失。45-49年的资料质量不高。真正连续测量是从1950年开始，并再也没有间断过。1956年以该站过去六年的测量数据确定了黄海平均海平面，称为1956黄海高程系统。这个基准统一了全国的高程。后来由于测量时间的增加和测量精度的提高，1985年中国更新了海平面基准，称为1985国家高程基准，相对于1956年基准，前者低了29毫米。1985年以前的海拔高度都作了相应调整，即增加29毫米。

 

海平面作为一个看不见摸不着的东西，直接使用几乎不可能也很不方便。一般都要有一个参考原点设在岸上适当位置作为高程测量的起点。中国政府在青岛观象山顶建了一座用崂山花岗岩砌成的7.8平方米的小石屋，内有一个两米深的旱井，中央嵌入一球形玛瑙石，该石的顶端就是中国水准原点。全国的海拔高度都以此原点为起点进行测量。这个原点相对于验潮站的海平面基准为72.260米，所以通过中国水准原点测量的海拔高度都必须加上这个72.260米，从而得到准确海拔高度数值。

 

中国在建立了1985年海平面基准后继续对海平面进行监测，数据显示黄海青岛海面持续地以平均每年2.5毫米的速度上升。这种海平面上升的现象也在全球大部分验潮站观察到，只是数值的大小不同而已。但是这些数据并不能令人信服地得出全球海平面上升的论断。通过验潮站测量数据建立的本地海平面有一定的局限性，主要是它们都建在大陆边缘，没有远海数据。此外，这种测量是基于岸边陆地没有垂直运动的假设，事实上岸边参考地不可避免的会有垂直运动，从而对海平面的确定产生干扰。为了从全球的角度来观察海洋的形貌和变化，科学家们进行了不懈的努力。首先就是要建立全球海平面的基准，有了基准才有可能监测海洋表面相对于基准的变化。设想将地球推到远离太阳和月亮引力范围以外的地方，这里除了地球自身的重力外没有其他引力产生的潮汐，也没有风和波浪，地球上的海洋处于完全平静状态，这就是全球海平面。在海洋和陆地的交界处，设想同样性质的海面延伸过大陆下面形成一个闭合面，我们称这个闭合面叫大地水准面(Geoid)，它是全球的各种物体的高程基准。全球陆地上任何一点的海拔高度，就是它到它下面的大地水准面的垂直距离。大地水准面的海洋部分就是海平面基准，也叫平均海平面。这样一个水准面是可以通过大量的重力测量和计算来得到的。有了基准后，我们再把地球放回它的现实位置，在月亮和太阳的引力作用下，一天两次的潮汐回来了，在风和对流的作用下，海面波涛起伏。我们的全球海洋监测就可以开始了。

 

1992年5月，美国国家航空航天局（NASA)和法国国家空间研究中心(CNES)合作利用法国阿利亚娜火箭发射了全球第一颗研究海洋学的卫星TOPEX/Proseidon，用来绘制海洋表面形貌地图。Proseidon是希腊神话中主管海洋的神，法国人对这颗卫星寄以厚望，以这位神的名字命名了该卫星。这颗重2400公斤的卫星在1330公里轨道上对地球95%的无冰海面进行监测，它搭载的两台分别由美国和法国制造的Ku波段雷达可以以3.3厘米的精度测量卫星到海面的距离。有了测距手段还不够，还必须精确确定卫星的位置，这样才能计算出真实海平面与大地水准面的关系。为了达到此目标，这个项目准备了三套定位系统。第一套是NASA的激光测距网络，用多束激光照射卫星，通过激光的反射来确定卫星的位置。这套系统的缺点是只能在晴朗的天气情况下使用，激光不能穿透云层和降水区。第二套是法国提供的多普勒雷达系统。第三套是美国的全球卫星定位系统（GPS)。这是GPS第一次用于确定空间物体的精确定位。通过卫星搭载的GPS接收器，TOPEX知道自己任何时刻相对于地心的距离，精度达到2厘米。当TOPEX送出测到的它对某一点海面距离时，它也同时送那时刻由GPS提供的卫星对地心的距离。这两个数的相减就是该海面到地心的距离。当卫星完成全球海洋测量后，就得到了一幅全球海洋形貌图，向我们提供了极具价值的海洋信息。这幅形貌图通过与大地水准面的比较，我们就可以知道海洋中什么区域的海面比水准面高，什么区域比水准面低，全球平均来看是低了还是高。随着监测的继续，我们可以知道在时间续列中海面的变化。2006年1月，在绕地球6200圈后，TOPEX卫星寿命终结。美法等又相继发射了Jason 1, Jason 2, Jason 3 系列卫星以保证连续不断地监测全球海平面的变化。今天Jason 3 还在太空执行它的使命。卫星测量结果显示自1992年以来，全球平均海平面呈持续上升趋势，平均年上升量为3.1+/-0.4毫米。

 

怎样解读全球海平面上升的数据，是解释全球变暖的热门话题。当今海平面升高部分可以由冰川融化和由于气温升高导致海洋表面500米海水温度升高从而使海水体积热膨胀的结果。结合全球平均温度升高的数据，大部分科学家相信全球气温和海平面上升是由于近百年来人类活动的结果：大量燃烧煤炭，石油等化石燃料，导致二氧化碳排放迅速增加，造成大气温室效应，使全球温度上升，全球海平面上升。这些变化最终将导致极端气象增加，海水淹没低地。也有一部分人没有完全相信海平面上升主要是由人类活动所致。观察发现地球上15000年前的海平面，由于第四纪冰川的结果，比现在低100-150米。一万年间地球海平面上升了100多米，平均上升速度大于每年10毫米，比现在大得多，而那时并没有大量的人类活动。尽管近5000年来的海平面基本保持稳定，现在的观察结果还不足以完全证实这全是由人类活动造成的。美国现任总统特郎普就是这部分人中的一员。现在还没有人能回答在全部海平面上升中，有多少是由于人类活动产生的，多少是自然过程贡献的。

 

[赌城看客]

请教：
“1956黄海高程系统”的高程基准面的和“1985国家高程基准”比较高度有变化吗？
若以“1956黄海高程系统”的高程基准面为基准黄海现在的平均海平面有上升吗？