Zmiany poziomu oceanów i ruchy skorupy ziemskiej

Globalne zmiany poziomu mórz i oceanów wynikają ze zmian stosunku objętości wód i pojemności zbiorników; zmiany objętości wód oceanicznych wynikają z ilości wód uwalnianych z atmosfery i lodowców oraz dostarczanych

do oceanów ze zbiorników śródlądowych i rzek, i od ich temperatury oraz od ciśnienia panującego w oceanicznych strefach przydennych; zmiany objętości zbiorników mogą wynikać z wypełniania ich osadami oraz z pionowych globalnych lub regionalnych ruchów tektonicznych skorupy ziemskiej i z poziomych przemieszczeń płyt litosferycznych.

Według ogólnej wiedzy, wynikającej z danych mareograficznych ze stref przybrzeżnych, przeważający pogląd o podnoszeniu się poziomu oceanów jest uzasadniony. Jednak zmiany poziomu oceanów są rejestro-wane za pomocą stałych mareografów rozmieszczonych na stabilnym dnie. Zatem zmiany poziomu ustalo-nego lustra wody są wypadkową zmian średniego poziomu oceanu globalustalo-nego i związanych z nim mórz oraz ruchów pionowych skorupy ziemskiej. Zmiany średniego poziomu oceanu globalnego zależą od średnich temperatur wód morskich, ich zasolenia, od chwilowych stałych parowania powierzchni oceanów i związa-nych z nimi mórz, od chwilowych stałych dopływu wód opadowych oraz od zmian pojemności zbiorników wód oceanicznych zapełnianych nieustannie przez pochodzące z lądów osady znoszone do mórz przez rzeki i wiatry. Ruchy pionowe skorupy ziemskiej są z kolei wypadkową grawitacyjnego wyrównywania anomalii siły ciężkości (co dobrze widać wokół Skandynawii obciążonej lądolodem jeszcze przed kilkunastoma tysią-cami lat), od postępów denudacji lądów i przemieszczania mas produktów erozji do mórz i oceanów oraz od inercji dynamicznego reagowania litosfery na dynamikę przemieszczających się mas skalnych dolnego płaszcza i litosfery (co widać w nielicznych miejscach w strefach kolizyjnych granic płyt litosferycznych wo-kół Pacyfiku); brak jest w tym wyliczeniu danych dotyczących wulkanicznych wysp wznoszących się wśród oceanicznych wód, podobnie, jak przy Islandii; jedynie Spitsbergen i północny kraniec Nowej Ziemi mają tendencje wynurzające (rys. 2.49). Pomiary mareograficzne na tej ilustracji obejmują w zależności od stacji przedziały kilkudziesięcioletnie; wartości w nawiasach są ekstrapolowane ze stwierdzonych obserwacji mareo- graficznych.

W porównaniu z danymi mareograficznymi dane satelitarne (rys. 2.50) [ttps://sealevel.nasa.gov] umoż-liwiają obserwacje obrazów ciągłych, szybkozmiennych, zarówno pod wpływem czynników meteorologicz-nych, głównie zmian ciśnienia atmosferycznego, temperatury mas wody w prądach morskich, jak i interfe-rencyjnych wpływów grawitacji księżycowej i słonecznej. NASA przedstawia wyniki satelitarnych pomiarów globalnych chwilowych odstępstw poziomu wszechoceanu od średniej wieloletniej za pomocą barwnych pól (NASA/JPL-Caltech/Ocean Surface Topography Science Team); satelity NASA Jazon-2 i Jazon-3 (poruszający się na orbicie 80 sekund czasowych za Jazonem 2, po 10 dniach pracy w tandemie, dały podstawy do opracowa-nia precyzyjnej mapy anomalii średniej powierzchni oceanu w przedziale czasu od 12 do 20 lutego 2016

(https://sealevel.nasa.gov/resources/82). Zwraca uwagę duża amplituda anomalii, od –25 cm do +25 cm, oraz względnie duże ich gradienty na południe od Madagaskaru oraz przy zachodnim krańcu Pacyfiku między Japonią a Indonezją (rys. 2.51).

Rys. 2.49. Wektorowy obraz trendu zmian średniego położenia powierzchni oceanu i przyległych mórz; kierunki, barwy i długości strzałek oznaczają zwroty i wielkości rocznych zmian rejestrowanego poziomu; w nawiasach są wartości ekstrapolowane w przeliczeniu na stopy w okresie 100-letnim (http://tidesandcurrents.noaa.gov/sltrends/sltrends.html)

Rys. 2.50. Dziesięciodniowe anomalie średniego poziomu oceanów i mórz przyległych (w cm) NASA, satelita Jazon-3

Rys. 2.51. Obrazy satelitarne TOPEX/Poseidon z listopada 1997 roku oraz Jazon-2 ze stycznia 2016 roku różnic anomalii poziomu światowego oceanu spowodowanych efektami el Niño (w mm); współcześnie jest określane, jako gargantuiczne, największe w odtwarzanej historii. Na obrazach przejawia się podwyższeniem średniej wysokości

powierzchni wód oceanicznych stosownie do ich podwyższonej średniej temperatury w danych obszarach [http://sealevel.jpl.nasa.gov/; http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/elninopdo/latestdata]

Rys. 2.52. Wycinek wektorowej mapy świata (NASA/GFC z 1998 roku) przedstawiającej względne przemieszczenia teoretyczne/modelowe wobec trwałego położenia płaszcza Ziemi. Strzałki białe są uzyskane z analizy

(GSFC analysis of SLR) satelitarnych danych radarowych, czerwone spełniają warunki geologicznego modelowania płyt litosferycznych (NUVEL-1A)

Mobilność płyt kolizyjnych stref litosferycznych, także rozpady kontynentów, potężne rowy tektoniczne i zapadliska, delty rzeczne, generowanie węglowodorów i szczególnie istotne wypiętrzanie gór fałdowych, blokowych i wszelkich depresji śródkontynentalnych i nadmorskich znacznie przewyższają wartości zmian poziomu wszechoceanu (http://cddis.nasa.gov/926/eurotect.html); poziome przemieszczenia roczne płyt litosferycz-nych są rzędu kilku do dziesięciu centymetrów (rys. 2.52), a ich skutkami pośrednimi jest globalny wulkanizm, trzęsienia ziemi i anomalie strumienia cieplnego docierającego do powierzchni Ziemi i den oceanicznych.

Podwyższana temperatura den oceanicznych jest kompensowana przez wzrastanie temperatury wód oce-anicznych pobierających ciepło z dna.

Niespójność orientacji i wielkości wektorów poziomych przemieszczeń powierzchniowych fragmentów litosfery uzyskanych z rzeczywistych pomiarów satelitarnych oraz z modelowania geologicznego, może być przejawem przyjmowania błędnych założeń w konstruowaniu modelu, może też być dowodem na istnienie lokalnych zjawisk geodynamicznych, które umykają uwadze modelarzy. Kompletna mapa globu z wektorami przemieszczeń (NASA 2008) w odwzorowaniu prostokątnym (rys. 2.53) przedstawia duże regionalne niespój-ności w orientacji i wielkości wektorów uzyskanych z satelitarnych pomiarów poziomych przemieszczeń frag-mentów litosfery. Niespójność orientacji wektorów jest oznaką poziomego działania par sił prowadzących do rotacji wielkich płatów litosfery, ale i ścinania nierówności ich obrysów. Te rzeczywiste anomalie trendów planetarnej mobilności płyt litosferycznych są zapewne odpowiedzialne za powstawanie anomalnych naprę-żeń lokalnych, sprzyjających rozwijaniu się lokalnych struktur tektonicznych i trzęsień Ziemi. Zmiany struktury wektorów przemieszczeń dostrzegane w sekwencji czasu byłyby potwierdzeniem tej interpretacji. Wszelkie zróżnicowania wzajemnych przemieszczeń poszczególnych fragmentów litosfery są de facto deformacjami ścian oceanicznych basenów międzykontynentalnych. Deformacje – zmieniające pojemność basenów oce-anicznych, jako swoistych naczyń wypełnionych wodami – mogą się odwzorowywać w zmianach chwilowego poziomu wód wzdłuż morskich i oceanicznych linii brzegowych.

Rys. 2.53. Wektory przemieszczeń płyt litosferycznych (i terranów) według radarowych danych satelitarnych NASA;

obraz z domeny publicznej, wolny od zastrzeżeń (©), udostępniony przez angielską Wikipedię:

https://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics#/media/File:Global_plate_motion_2008-04-17.jpg

Dotychczas nie jest brana pod uwagę możliwość podnoszenia się średniego poziomu oceanu świato-wego wskutek znoszenia przez wody opadowe do basenów oceanicznych produktów wietrzenia i denuda-cji kontynentów. Również nie są brane pod uwagę procesy wypierania wód oceanicznych przez lokowanie w nich sztucznych wysp, grobli i narzutów kamiennych oraz innych wielkopojemnościowych konstrukcji, jak pływające doki, oraz przez nieustannie wzrastającą łączną wyporność jednostek pływających. Wszyst-kie pływające jednostki oceaniczne oraz konstrukcje podwodne budowane z materiałów pobieranych z lądu, oraz osady mineralne spłukiwane z lądów spowodowałyby podniesienie średniego poziomu oce-anu światowego o 1 mm na każde 360 km³ ich łącznej wyporności. Współczesna intensyfikacja wodne-go budownictwa morskiewodne-go oraz rozbudowa wielkogabarytowych jednostek pływających i wzmagająca się erozja terenów wylesianych może się więc wkrótce zaznaczyć także we wzroście średniego poziomu wód oceanicznych.