研究揭示地极在1990s年代从南移改为东漂原因

“坐地日行八万里”，描绘的是地球每日相对于地轴的自转。但少有人知道，地球的瞬时自转轴相对于地球本体的位置（称为地极移动，简称极移）也在不停地运动。日月引力造成的海潮和大地变形、洋流、风、大气压变化、陆地水储量变化、冰川消融、地震和洋底压力变化等都会引起极移。科学研究发现，极移一方面以周年和钱德勒周期跳着“圆舞曲”，另一方面也在朝着一个方向莲步轻移。一直以来，极移漂移的方向基本上是朝南。但在1990s年代突然呈东漂的趋势，其原因是什么，一直是个谜。 　　

科学家猜想，陆地水储量变化是极移漂移的最大激发因子。2002年发射的GRACE卫星为学界提供了用陆地水储量解释极移漂移的机会，但1990s年代的极移转折现象发生在GRACE发射之前，因此，对该转折点的解释仍存在挑战。 　　

从2012年开始，中国科学院地理科学与资源研究所刘苏峡课题组开展了地极移动和水文联系的探索研究，检验了地极移动与雅鲁藏布江径流的格兰杰因关系（Wang and Liu, 2013），找到了清晰展示极移漂移转折点的识别方法（Liu et al. 2017），发现巨型流域亚马孙流域的水质量变化指标和极移不论是在突变点、趋势还是周期方面都存在密切联系（刘苏峡等，2018），比较了陆地水储量平衡法、联合大气-陆地水储量联合平衡法和组分相加法在重构陆地水储量的时空差异，发现基于组分相加法的陆地水储量变化重构结果与基于GRACE的实测值最为一致（Deng et al. 2020）。   　

近日，刘苏峡课题组在Geophysical Research Letters上发表最新成果，为地极为什么在1990s年代发生向东偏转寻找原因。

课题组采用两种情景，模拟了陆地水储量变化驱动地极移动的长期轨迹。第一种情景是假设GRACE重力卫星时代之前和之后的陆地水储量时空演变特征一致；第二种情景还特别考虑了冰川消融。结果显示，只有第二种情景下的陆地水储量变化能够和大气、海洋、固体地球变化一起重现1981年以来的观测极移。格陵兰岛、南极洲、阿拉斯加、南安第斯山脉、高加索等地区的冰川加速消融可能是引起地极移动在1990s年代发生转折的主要原因。上述冰川地区的陆地水储量在1990s转折点后比转折点前平均额外减少48毫米/年，推动北极点约向26°E方向漂移，漂移速度为3.28毫弧秒/年。此外，印度和中东地区不可持续的地下水开采也可能是原因之一。该研究为如何在没有陆地水储量观测资料条件下分析极移的驱动因子提供了思路，也为结合长时期、高精度观测的极移数据挖掘相关气候、水文变化信息提供了帮助。

研究工作得到国家重点研发计划、国家重点基础研究发展计划、Danida Fellowship Centre EOForChina project（18-M01-DTU）等的资助。

来源：中国科学院地理科学与资源研究所

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