这是一个全球变迁的年代：温室效应、气候增温、自然灾害、人口膨胀、环境污染，情况一年比一年严重。研究这些现象的地球科学家，为了调查清楚在这个情况下海平面有哪些细微变化，已经日以继夜工作了好些年了。) p) \9 s- E& @: L$ T7 _) l
海平面是大自然中人类赖以生存的重要条件，在过去的冰河期里曾经历过大起大落，但它能保持稳定是今日全人类的企望。海水的总量是很庞大的，也经常在增减着相当份量的水。诡异的是，海平面除了那些正常而明显的季节性变化外，平均海平面正缓缓上升，近年更有加速上升的趋势。
) s$ Q1 C# _* z; y1 d# ]( X 勇于挑战的科学家开始正视这个现象，于是祭出各式仪器和测量方法，全球追踪海水量增减的来处、去向，以及与陆地、大气之间的水交换。抽丝剥茧，逐渐有了眉目。) s& H: [2 F, o( g
原来，海平面的上升有一部份是因为海表水在气候增温下，有一小部份的体积因热而膨胀所致，另一部份则来自汇流入海所增加的水量，最大宗的是陆地永冻冰的融化，包括高山冰河和大陆冰层，以及人为抽取的地下水。只是这热膨胀量是多少，以及那些汇流入海的水量确实有多少，由于数据取得不易，此时也只能掌握六、七成。
. f2 {" \. ?& P @+ d: j4 L$ l 这一番努力，总结出重要的《IPCC-2007》报告，倒是赢得了当年的诺贝尔和平奖。最近科学家又统计出，多年来由于人造水库在陆地上截流了大量的水，已使得海平面上升的程度打了些折扣，这使得解释海平面上升的工作又平添变量，不进反退。: m) b, f8 u9 B# b0 g5 U
什么是海平面？
+ |) \6 j0 s4 U. w1 N& J 2007年的诺贝尔和平奖颁给了全球环保提倡者高尔和联合国跨政府气候变迁研究小组(IPCC)，发人深省。全球的平均海平面在上一个世纪里，以看似缓慢的速率每年上升0.18公分，并且在最近十多年里加快了上升的速率，几乎翻了一番。《IPCC-2007》报告书在海平面这一章里忧心忡忡的提出这样一个结论：研究学者目前仍然“未能完全解释海平面上升的各种原因的分量值。”
; v! v; v, h0 u! O, p" E' G" D' f 可是，究竟什么是海平面？
$ e5 j5 A7 ~- G1 u. I. R; l 那天，你偷得浮生半日闲，来到海边远眺大海，心旷神怡之际，你不禁问自己：那海天一线的所谓海平面，究竟是啥形状？你知道它并不真是“平”的，而是圆球(或者更正确的说是因地球自转而略呈椭球)切面弧的一小部份。你不禁仔细地想：地球表面的重力不是有些微不同的强弱分布吗？那么重力强处，海水会被吸引多一点而堆高一些；反之亦然。
* Z4 M; l9 p2 Q 所以海平面应该自动依归到所谓的重力等位面(gravity equi-potential surface)，也就是重力水平面(geoid)──海平面还真不“平”啊！而且，重力分布其实会随着时间而极缓慢地变动，例如地球的冰期后反弹，或是板块运动和造山运动，都会导致重力水平面或多或少的缓变。你也意识到，这些微的高低不平，用肉眼还真辨别不出来。那么，聪明的科学家是不是早想出好点子来精细测量了呢？
! ?! ^- F* i7 P7 D2 _5 W, N$ g* { 除此之外，你当然更确知海平面其实无时无刻、无处不在变动着，不是吗？大小海浪、潮汐来去，大洋里的海流、高低大气压荷、“圣婴”现象(ENSO, El Nino-Southern Oscillation)等所谓年际振荡的天候，在在都影响着海面高度，更别提还有更厉害的暴潮、海啸等。每一项因素花一天一夜都讲不完呢！
: d( H0 @3 t# D 于是，你启动“想象实验”(thought experiment，这可是爱因斯坦常用的高招之一)：一桶水，怎样才能改变它的水位呢？上述各种海平面变化方式可以归结成两类：第一类相当于稍微扭改容器桶的形状，第二类则是诉诸各式的扰动、搅动。4 c1 Z8 D! W* [9 ~. o
那么，平均海平面上升是哪一项？答案是──都无关，而是牵涉到改变桶里水位的另外两种方式：其一是把水加热或冷却；热胀冷缩，水位自然跟着或涨或落。其二是更干脆的直接加多或拿掉一些水。这就是我们前面所讲的柯学佳先生的故事。
+ a1 E2 S0 i4 {. @, q u) W 热，胀、胀、胀3 j- _, Y- f( _# _5 ?* P7 L
地球上的大洋，平均深度约四公里，它只有叫做混合层(mixed layer)的薄薄表层会直接受到上方大气的影响，一般最多一、两百米厚，海水体积的热胀冷缩就发生在此：夏天水温度稍高，水面也就稍高，冬天反之，这是正常的季节性变化。但眼下全球(额外)增温，混合层的水也就逐渐(额外)增温，数十年来虽然只增加摄氏零点几度，而且随时随地有所不同，可是造成的水热膨胀就应足已让海平面平均上升好几厘米。但确实是多少呢？尽管多年来世界各国共投放了数以百万计的抛弃式海水温度探针(XBT)，但毕竟是单时、单点的测量，数量及分布远远不敷科学研究所需，所以这热膨胀量只能半算半猜，差不多可以解释观察量的四分之一到一半。$ l& ]8 }2 t" N6 P
近年来，全球二三十个国家联合投入的ARGO海洋观测计划，已投置了超过3000个沉浮式流标，使实场测量功力大增，并发现近年来海水热膨胀有加速的现象…… |
