全球变暖正在影响全球计时

根据加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的地球物理学家邓肯·阿格纽（Duncan Agnew）在2024年3月27日出版的《自然》杂志上发表的一篇论文，全球计时问题即将到来，全球变暖正在影响这个问题何时到来。

全球计时协调是所有智能手机和计算机保持相同时间的方式。这种计时每隔一段时间就会增加一秒，称为闰秒，使特定分钟持续 61 秒。任何忘记了夏令时变化并发现自己第二天早上早（或晚）一小时的人都知道与其他人的时间不同步是多么令人困惑。

闰秒也会发生同样的事情：如果计算机网络不知道它们，它将与其他一切不同步。例如，如果在线商店的计算机和银行的计算机保持不同的时间，则单击“订购”按钮将显示为在不同时间创建两个操作，而不仅仅是一个操作。

闰秒于 1972 年首次使用，当时计算机网络还处于起步阶段。跟踪每台计算机时间的代码通常被设计为处理偶尔的额外一秒钟。但根据阿格纽的说法，在未来10年的某个时候，计算机可能需要允许负闰秒，即只有59秒长的一分钟。这以前从未发生过，因此可能很难（如果不是不可能的话）确保世界上所有互连的计算机在发生时都能保持同步。如果他们做不到，不知道会发生什么。

“即使在几年前，人们的期望也是闰秒总是正的，并且越来越频繁地发生，”阿格纽说。“但是，如果你看看地球自转的变化，这是闰秒的原因，并分解导致这些变化的原因，看起来很有可能是负面的。一秒钟听起来并不多，但在当今互联互通的世界中，弄错时间可能会导致巨大的问题。

该论文还发现，如果不是全球变暖，这个负闰秒会更早到来。计时与气候变化之间的联系部分来自计时的历史，部分来自地球自转的地球物理学。

今天，计时基于原子钟，原子钟通过计算铯原子中特定类型的振动来测量时间。因为一秒钟的时间是由这种振动的频率定义的，所以所有这些时钟都会产生相同的“真实时间”。将秒数相加得出分钟、小时、天和年。但是社会使用的时间，称为协调世界时（缩写为UTC），是原子钟的时间和原子钟发明之前定义的时间的混合体。

较旧的定义是基于地球绕其轴旋转一次所需的秒数。如果 Еarth 总是以相同的速度旋转，原子钟秒总是可以与地球自转秒相匹配，但实际上地球的自转速度会有所不同。1972 年，地球自转定义的一天比原子钟定义的一天长 0.0025 秒（2,500 微秒）。在一年中，累积的差异几乎是一秒，因此使用了闰秒来防止差异变得更大。但在 2023 年，这两种日子仅相差 80 微秒，因此一年的时间差加起来只有 0.03 秒。

为什么会这样？有几件事导致轮换率每年都不同。有些每年的速率变化相同，但有两种现象每年都在以不同的量改变地球的自转速率。

第一种现象是高纬度地区陆地冰的融化。随着极地地区变暖，更多的火山正在融化，这是全球变暖的一个迹象。融水进入海洋，使大部分海洋的海平面上升。这相当于质量从两极向赤道转移，从而减慢了地球的自转速度。对地球引力的测量表明，在1990年之前，重力的变化方式使地球更接近一个球体，并使其旋转得更快。但自1990年以来，这种趋势发生了逆转，使地球自转速度变慢。全球变暖，通过将水从两极转移到赤道，改变了整个固体Еarth的旋转速度。

自转变化的第二个原因来自科学家知之甚少的东西，即地球的液态核心：地球固体部分内部的大量铁水。核心不同部分的非常缓慢的运动相互作用以产生地球磁场。这些变化的运动也会导致地球的固体部分旋转得更快或更慢，这是斯克里普斯科学家罗杰·雷维尔（Roger Revelle）和沃尔特·蒙克（Walter Munk）在70年前首次提出的。

自 1972 年以来，在减去所有其他变化原因后，观察到的固体部分的旋转表明核心的旋转稳步减慢。这种减速加速了固体地球的自转，所以现在的一天比50年前短了0.0025秒。如果这种自转速度加快的趋势继续下去，那么，尽管受到地球全球变暖的影响，行星自转所定义的一天将变得更短，以至于智能手机屏幕上显示的原子时间日需要负闰秒。

包括所有变化的原因，阿格纽认为，在2028年的某个时候可能需要一个负闰秒。如果没有冰融化导致地球自转减慢，这在三年前是可以预料到的。阿格纽说，这种推迟虽然给了更多的准备时间（也许只是因为没有负闰秒），但与全球变暖带来的巨大问题相比，这只是一个微不足道的好处。

他补充说，气候变化已经能够改变整个地球的自转速度，这再次表明我们正在对世界产生影响，这是前所未有的。