過量抽取地下水會(huì)造成地極漂移？

地球的自轉(zhuǎn)軸一直在漂移，這并不稀奇。

近年來，由于冰期后地殼反彈、冰蓋冰川消融、地幔對(duì)流等因素影響，地球自轉(zhuǎn)軸的極點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱地極）漂移幅度越來越大。6月15日，發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的一項(xiàng)新研究顯示，因?yàn)槿祟愶嬘煤凸喔却罅砍槿〉叵滤蔀榈貥O漂移不可忽視的因素，僅在1993年至2010年間，地球就向東傾斜了78.48厘米。

大量抽取地下水源，真的成為地極漂移的“元兇”？

求解神秘的地極漂移

晝夜交替，日月星辰東升西落，背后的原因是地球自西向東的自轉(zhuǎn)。

“地球圍繞一條通過地心、連接南北極的假想軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是地球自轉(zhuǎn)，而那根假想軸被稱作自轉(zhuǎn)軸?！敝袊?guó)地質(zhì)博物館高級(jí)工程師卞躍躍告訴科普時(shí)報(bào)記者，地球自轉(zhuǎn)軸并非恰好穿越南北兩個(gè)極點(diǎn)，地球在地表物質(zhì)分布、內(nèi)部流體運(yùn)動(dòng)等影響下，地軸與地球表面交點(diǎn)位置并非固定不變，而會(huì)發(fā)生移動(dòng)，這便是極移。極移也可以理解為地球自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球本體的位置變化。

地球并非一個(gè)完美的球體，其自轉(zhuǎn)也并非完美均勻。卞躍躍說，地質(zhì)觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，20世紀(jì)以來，地極每年大約漂移10厘米，通常是從北極點(diǎn)附近向加拿大的哈德遜灣方向移動(dòng)。

“最初，科學(xué)家認(rèn)為這一現(xiàn)象主要是由末次冰期近1萬(wàn)年來的冰蓋消融、地殼逐漸回彈所導(dǎo)致，后來整合了20世紀(jì)對(duì)地軸的百年觀測(cè)及建模量化，科學(xué)家認(rèn)為導(dǎo)致地極漂移還有兩個(gè)原因?！北遘S躍補(bǔ)充說，一是地幔對(duì)流引起的地球內(nèi)部物質(zhì)的重新分布，二是以格陵蘭島為代表區(qū)域的冰川快速消融所產(chǎn)生的地球表面質(zhì)量差。

2016年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水具有改變地極漂移的能力，但地下水的具體“貢獻(xiàn)”尚未明朗。

建模讓“元兇”浮出水面

美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校地球物理學(xué)家克拉克·威爾遜認(rèn)為，每年消耗數(shù)百億噸地下水可能會(huì)影響漂移，但這不可能是唯一的影響因素，于是他們建立了一個(gè)極地漂移模型，模擬了地球上水的分布變化是如何影響到兩極漂移的。

之前的研究已表明，地極受到與氣候相關(guān)過程的影響，例如冰山融化和水質(zhì)量的重新分布。此次研究團(tuán)隊(duì)嘗試模擬出地極漂移與水運(yùn)動(dòng)變化的關(guān)聯(lián)，在只考慮冰蓋、冰川流失等因素的前提下，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種變化不足以與觀測(cè)到的地極移動(dòng)相匹配。但當(dāng)科研人員再將被抽出的21.5萬(wàn)億噸地下水重新分配并考慮進(jìn)模型后，才發(fā)現(xiàn)與觀察到的地極漂移結(jié)果吻合。

韓國(guó)首爾大學(xué)地球物理學(xué)家、該研究主要作者徐基文（音譯）表示，該研究提供了計(jì)算地下水抽取導(dǎo)致海平面上升程度的方法。他估計(jì)，1993年至2010年間，地下水枯竭使全球海平面上升了約6毫米，與其他研究的估計(jì)相匹配。

“工業(yè)革命以后，人類對(duì)地下水的大規(guī)模開發(fā)利用，已經(jīng)在局部地區(qū)造成了地面沉降、海水入侵等一系列地質(zhì)變化?！北遘S躍分析稱，地下水的年開采量遠(yuǎn)大于冰川消融量，從陸地局部質(zhì)量向海洋全局質(zhì)量轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn)，或大于格陵蘭島的冰川消融，對(duì)地極漂移的影響不容忽視。

卞躍躍認(rèn)為，該模擬較好地顯示了地下水開采利用對(duì)地極漂移的重要影響?！安贿^，礦山開采和工程建設(shè)等其他人類活動(dòng)因素還沒有進(jìn)行單獨(dú)考慮?！?/p>

抽取中緯度地區(qū)地下水影響更顯著

研究結(jié)果還揭示了這樣一個(gè)現(xiàn)象：地極每年會(huì)產(chǎn)生漂移，而被抽取的地下水對(duì)這種移動(dòng)的貢獻(xiàn)大小取決于地下水庫(kù)在地球上的位置。研究表明，在中緯度地區(qū)抽取地下水對(duì)地球傾斜角度的影響最為顯著。

為什么是中緯度地區(qū)？卞躍躍認(rèn)為，應(yīng)該從幾何效應(yīng)來考慮這個(gè)影響?！叭缤粋€(gè)旋轉(zhuǎn)的陀螺，觸動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸兩端會(huì)引起軸向的伸縮變化，觸動(dòng)旋轉(zhuǎn)平面會(huì)導(dǎo)致軸線的整體平移?！?卞躍躍假設(shè)，如果在傾斜方向施加一個(gè)力，則會(huì)導(dǎo)致軸線的傾斜，從而引起陀螺運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生明顯變化。

與之類似，若在地軸附近施加或者減少載荷，或者在赤道地區(qū)增加或者減少載荷，變化都不如中緯度地區(qū)同樣的載荷變化，對(duì)地球自轉(zhuǎn)軸乃至整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響更明顯。