全球氣候變遷 從地核研究起

http://www.nownews.com/2011/03/22/327-2698681.htm

臺北天文館之網路天文館網 關於人類在地球氣候變遷的角色，最新的研究證據不是來自海洋、大氣或地表，而是來自地球內部深處熔融的核心。

科學家早就已知地球一天的長度，即地球自轉一圈的時間，並非24小時整，而是在24小時上下變動。在一年之中，真正的一天長度在冬天時比較長，夏天時比較短，改變量約1毫秒（millisecond）左右。

這個一日長度的季節性變化，主要原因來自固體地球和地球大氣流體運動之間的能量交換，例如風的吹動或大氣壓力的改變等。科學家透過天文觀測和精密的大地測量技術就能估算如此微小的地球自轉改變量。

然而，地球一日的長度還有更長時間尺度的變化，變化週期從數年、10年左右、數十年或更久都有。其中最主要的長期變化模式是65～80年，在20 世紀一開始的一日長度變化量約為4毫秒。這些長期變動的變動量都大到無法以地球大氣或海洋的運動來解釋；事實上，這些長期變動應是來自地球外核液態鐵的流動。

雖然科學家無法直接觀察地球內核的運動，卻可以透過測量地表的磁場來估算外核液態鐵的流動狀況。先前曾有研究顯示，地球外核的液態鐵流動會有振盪，振盪波的時間尺度約為數十年，和前述最主要的一日長度的長期變動週期相近。此外，還有其他研究觀察到地球一日長度的長期變動，與地球地表長期平均氣溫變動量約0.2℃的變化有關連性。

所以，地球自轉、地核運動（正式名稱為「地核角動量，core angular momentum」）和全球地表氣溫這三者之間的關係究竟為何？美國航太總署（NASA）噴射推進實驗室（JPL）Jean Dickey等人決定要來尋找這個問題的答案。

目前的大氣氣溫基本上受兩種因素影響：一為自然的溫度變化，另一是人類活動所致，因此這些研究人員從地球大氣和海洋的氣候模型來估算人類活動導致的氣溫變化。將觀測紀錄到的氣溫扣掉人類活動所致之溫度變化後，就可產生比較正確的自然氣溫變化了。

Dickey等人發現1930年之前未修正前的氣溫資料強烈與地核運動及地球一日長度有關連，但之後的全球地表氣溫持續增加，地核運動或地球一日長度的變化趨勢卻與之不同了。很明顯地，這是人類所製造的溫室氣體影響了氣溫的結果。但如果檢驗的是修正過的氣溫資料（左圖紅線），結果就不同了：修正過的氣溫，無論在1930年之前或之後，都與地球一日長度及地核運動強烈相關。很顯然地，人類製造的溫室氣體大大干擾了原本氣溫、地核和一日長度之間明顯的關連性。

那麼，到底是什麼樣的機制造成這樣的關連性？Dickey等人目前還不太確定答案，但有種可能是地核運動擾亂地球磁場，導致抵擋宇宙線等帶電粒子流的能力隨之變化；這些來自太空的宇宙線則影響地球上空雲的形成，雲量多寡又影響太陽能照射到地球後，被地球吸收和反射回太空的比例（稱為「反照率」），從而造成氣溫變化。也可能有某種地核運動過程會間接影響氣候，或外來的某種作用力，如太陽等，會同時影響地球核心和氣候。

回過頭來，姑且不論固體地球和氣候之間的關連究竟由何而來，人類活動對氣候的影響遠大於固體地球的影響，所以改變氣候變遷的最終關鍵仍在人類手上。人類對此還是得深思。