wtedy zadajesz sobie pytanie, jakie są najważniejsze pytania naukowe pozostające bez odpowiedzi: „jak zmienił się poziom mórz w ciągu ostatnich 100 lat?” jest mało prawdopodobne, że pojawi się na szczycie Twojej listy. W końcu, czy już tego nie odkryliśmy? Okazuje się, że uzyskanie pełnego obrazu zmian zachodzących w naszych oceanach nie jest prostym zadaniem, ale jest niezbędne do tworzenia prognoz na przyszłość.

W artykule opublikowanym w Natura w tym tygodniu moja grupa badawcza opracowała dokładniejszy miernik do pomiaru rosnącego poziomu mórz, oferujący wskazówki do rozbieżności, z którymi naukowcy zmagają się od lat, i potencjalnie wgląd w przyszłe prognozy wzrostu poziomu mórz.

Obserwacje na poziomie morza w 20 wieku pochodzą z rejestrów pływów, które w najprostszej formie są w zasadzie miernikami przymocowanymi do linii brzegowych na całym świecie. Globalny zasięg tych pomiarów jest ograniczony, szczególnie na początku 20 wieku i na półkuli południowej. Ponadto nawet najbardziej kompletne zapisy mogą zawierać znaczne luki w czasie. Niekompletność tych zapisów bardzo utrudnia uzyskanie oszacowań średniego globalnego poziomu morza.

Najnowszy raport Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) zawierał dwa różne szacunki globalnego wzrostu poziomu morza w 20 wieku. Pierwsze oszacowanie pochodzi z zestawu wcześniej opublikowanych badań, w których bezpośrednio analizowano obserwacje pływów. Stawka 1901-1990 uzyskana przy użyciu tych metod mieści się w zakresie od 1.5 do 2 milimetrów rocznie.

Drugie oszacowanie obliczono poprzez dodanie oszacowań z poszczególnych źródeł, takich jak topienie wody z lodu na lądzie i ekspansja oceanu. To podejście „oddolne” przyniosło niższą stawkę 1 do 1.2 milimetrów rocznie w tym samym okresie.

Analiza odcisków palców

Wyjaśnienie różnicy między tymi dwoma różnymi szacunkami było palącym problemem w społeczności na poziomie morza. Większość naukowców uważa, że ​​wyższe szacunki pochodzą z rejestrów pływów, ale kwestionują niższe szacunki „oddolne”.

Jednym z możliwych wyjaśnień jest to, że oszacowania topnienia Grenlandii i Antarktydy na przestrzeni stulecia mogły być niedoszacowane. Pomiary bilansów masy pokrywy lodowej tradycyjnie pochodzą z pomiarów naziemnych i obserwacji satelitarnych. Te obserwacje są jednak również bardzo ograniczone.

Wtedy zaczęliśmy zadawać sobie pytanie, czy możliwe było wykorzystanie obserwacji na poziomie morza w celu oszacowania, ile topnieją poszczególne pokrywy lodowe i lodowce. Czy moglibyśmy wykorzystać obserwacje pływów w 20 wieku, aby wywnioskować, w jaki sposób poszczególne wkłady łączą się, aby spowodować globalny wzrost poziomu mórz?

Odpowiedź na to pytanie okazała się znacznie trudniejsza niż początkowo sądzono. Fizyka, która pozwala nam poradzić sobie z tym problemem, sprowadza się do zrozumienia, dlaczego poziom morza na jednym mierniku pływów jest inny niż poziom morza na innym.

Istnieje wiele czynników wpływających na lokalne pomiary poziomu morza. Obejmują one ciągłe skutki spowodowane ostatnią epoką lodowcową, nagrzewaniem i ekspansją oceanu w wyniku globalnego ocieplenia, zmianami w cyrkulacji oceanów i współczesnym topnieniem lodu lądowego.

NASA Goddard Space and Flight Center, CC Wszystkie te procesy wytwarzają unikalne wzorce lub „odciski palców” zmian na poziomie morza, które możemy modelować i przewidywać. Naszym celem było ustalenie indywidualnego wkładu w poziom morza poprzez poszukiwanie tych odcisków palców w zapisach pływów. Ten rodzaj analizy „odcisków palców” zastosowano do rejestrów paleo na poziomie morza, ale nikt nie próbował szukać tych przewidywanych wzorców w obserwacjach na poziomie morza z 20 wieku.

Opracowanie sposobu pobierania odcisków palców współczesnych zapisów na poziomie morza polegało na wykorzystaniu analizy danych i technik statystycznych wspólnych w innych dziedzinach, takich jak inżynieria, ekonomia i meteorologia. Połączyliśmy te techniki i zastosowaliśmy je po raz pierwszy w dziedzinie badań na poziomie morza.

Zasadniczo nasza metoda wyodrębnia globalne informacje z ograniczonych lokalnych obserwacji. Gdy zaczęliśmy stosować nasze podejście statystyczne do rejestrów pływów, zdaliśmy sobie sprawę, że możemy dodać cały nasz szacowany indywidualny wkład, aby uzyskać rejestr globalnej średniej zmiany poziomu morza w czasie. Przyjęliśmy, że nasze szacunki zgadzają się z wcześniej opublikowanymi wynikami, ale to, co znaleźliśmy, było zupełnie inne.

Wyniki naszej analizy pokazują, że poprzednie szacunki dla 1901-1990 były zbyt wysokie. Szacujemy, że 1901-1990 „wzrost poziomu morza” wynosi X milimetrów rocznie, w porównaniu z milimetrami 1.2 rocznie. W rzeczywistości nasze niższe oszacowanie zgadza się z podejściem „oddolnym” przedstawionym w IPCC. Wypełnia lukę „budżetu na poziomie morza”, eliminując rozbieżność między dwoma różnymi rodzajami pomiarów.

Chociaż może to początkowo wydawać się pozytywnym wynikiem - że wzrost poziomu mórz był wolniejszy w ubiegłym wieku - niekoniecznie. Gdy spojrzymy na wzrost poziomu morza w ciągu ostatnich kilku dekad, stwierdzimy, że nasz wskaźnik 1993-2010 wynoszący milimetry 3 rocznie zgadza się z wcześniej opublikowanymi wynikami. Stosując nasz model, oznacza to, że tempo globalnego wzrostu poziomu morza wzrosło nie dwukrotnie (trzy podzielone milimetry 1.5 rocznie), ale raczej o współczynnik 2.5 (trzy podzielone przez milimetry 1.2 rocznie).

Oznacza to, że tempo globalnego wzrostu poziomu morza jest o 25% wyższe w ostatnich dziesięcioleciach - znaczny wzrost. Ta zmiana może wpłynąć na prognozy przyszłego wzrostu poziomu morza.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje
Czytaj oryginalny artykuł.

O autorze

Carling Hay dołączyła do grupy Mitrovica na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetarnych Uniwersytetu Harvarda latem 2012 po otrzymaniu doktoratu. fizyka z University of Toronto. Jednym z głównych celów pracy Carlinga jest odpowiedź na ważne pytanie klimatologiczne: jakie są różne czynniki przyczyniające się do zaobserwowanych zmian poziomu morza? Jej badania koncentrują się na stosowaniu technik statystycznych w celu lepszego zrozumienia średniego globalnego poziomu morza podczas obecnych i poprzednich ciepłych okresów oraz opracowania narzędzi niezbędnych do wydobywania informacji źródłowych z historycznych zapisów dotyczących poziomu morza.