海平面上升是全球变化的一个指标

罗兰Gehrels

普利茅斯大学地理学院英国普利茅斯PL4 8 aa

1。介绍5。结论

2。海平面上升吗?确认

3所示。海平面上升是为什么呢?引用

4所示。当代的海平面上升不寻常吗?

1。介绍

发布的第四次评估报告政府间气候变化专门委员会(IPCC)在2007年之后,大部分的辩论,在媒体和在科学界,海平面上升的预测它包含[1]。raybet雷竞技最新这在一定程度上是由于海平面上升是一个全球气候变化的影响,将产生深远影响大多数的世界人口。raybet雷竞技最新然而,注意力也集中在预测自己准确的他们如何?2007年预测包含类似的不确定性与前面的IPCC报告从2001年新是什么?尽管显而易见的不足,然而,最后IPCC卷包含大量的新数据在最近的海平面变化,特别是在过去的50年中,时期海洋数据采集经历了一场真正的革命。集体,IPCC总结的数据反映了我们改进的理解海平面上升的原因他们认为海平面上升是一个正在进行的全球变化的主要指标。

2。海平面上升吗?

虽然这个问题似乎几乎修辞,乍一看可以坚定地回答:“是的”,海平面变化的方向,积极的还是消极的,取决于观测的时间尺度和空间尺度

raybet雷竞技最新:观察到的气候变化对地球的影响

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考虑。这是明显的在很短的时间尺度,例如在潮汐波动。然而,海平面变化也是高度变量在年代际时间尺度的时间和空间。1990年代初以来的卫星观测揭示了复杂区域海平面变化模式的线性趋势(图1)。过去10年1993 2003表明,世界上一些地区的海洋经历高海平面上升(> 10 mma-1地区),而在其他地方

120°60°0°60°120°(80°

-0.4 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 b毫米”

图1海平面变化的地理模式(a) 1993 - 2003 (Ref。[6],更新Ref。[40])和(b) 1955 - 2003 (Ref。[6],更新Ref。[41])。

海平面下降了类似的数量。当平均过去50年(图1 b),线性率小一个数量级,但模式,这是来自潮汐计和卫星测量,仍是复杂的。大部分地区遭受海平面上升,但是,同样,有些地方,尤其是在印度洋和太平洋热带地区,海平面下降,尽管通过少量。这张照片不考虑land-level运动在许多沿海地区需要添加,或减去,平均海平面变化得出这个数字代表了相对变化在海岸线。毕竟,这是最实际的数量,为沿海管理价值。

充分回答这个问题很明显,平均海平面观测需要以某种方式,实际上,自从第一次尝试通过古腾堡[2]许多科学家已经得到全球平均海平面上升的价值通过使用一系列的统计技术和各种数据的测量,其中许多已经纠正了垂直运动的海岸线验潮仪均附呈。IPCC的共识是,在20世纪全球海平面上升约17厘米[1]。一个更新的估计是1.6±0.2 mm-a-1 1961 2003 [3]。自1990年代初以来,海平面上升的速度是大约3 mma-1[1],但它还为时过早得出结论,这种变化代表了20世纪全球趋势的真实偏差。这变成了明显的全球利率在年代际时间尺度分析(图2)。海平面上升,类似于过去的几年中,发生在过去几十年里。然而,最大的利率增加了从^ 2.5 mma-1集中在1970年的十年间^ 6 mma-1

2

1950 I960 1970 1980 1990 2000

十年中期/年

图2 1950年代以来全球海平面的变化,平均十多年,根据177年潮汐计站(42、43)。

1990年代末。当然,问题是,是否记录的长度限制我们可以得出的结论。三个十年周期期间测量足以认为海平面上升的利率在不断增加(即,海平面上升加速)?长时间尺度的观察是必要提供适当的上下文来确定可能的加速度在海平面上升的速度。长潮汐计记录和重建基于代理的数据因此通知气候变化辩论的关键(见第4节)。raybet雷竞技最新

3所示。海平面上升是为什么呢?

许多因素导致海平面的变化,世界正在经历。导致海平面上升,其他人做出负面的贡献。并不是所有的因素制约,这就是海平面科学的更大的挑战之一:我们可以解释我们正在观察的海平面上升吗?

根据政府间气候变化专门委员会,1961年以来海平面上升的主要因素是热膨胀(0.4 mm-a ^ 1)和融冰从小型冰川和冰盖(0.5毫米a - 1),用少量(携带相对较大的不确定性)格林兰冰盖(0.1毫米a - 1)和南极冰盖(0.1毫米a - 1)。在IPCC评估20世纪下半叶,这些已知来源的海平面上升的测量不一致,只有加起来超过一半的观察起来。这个问题被称为“海平面谜”[4]或“归因问题”[5]。差异意味着三件事之一:要么测量产生的全球价值过高,或低估的贡献,或有不占的海平面上升的来源。

可以“谜”是由于各种方式测量海平面上升?二十世纪的测量是基于潮汐计记录,在空间和是有限的时间范围。在过去的十年中,卫星测量的时间可用,海平面预算几乎是封闭的[6]。表面上这可能强调卫星全球海平面上升产生更精确的测量比潮流指标。然而,卫星和潮汐计测量同意在1990年代。他们从1999年开始发散[3],但这可能是由于不匹配记录潮汐计数据集被几年过时了。因此似乎更有可能,海平面上升已经排除的可能来源的方程或源被低估了。

最不确定的条件之一海平面预算是陆地水源的贡献。虽然水库的填充提取的水水文循环和导致海平面下降[7],其他人类干扰水文过程(如湿地排水、水库沉降、地下水开采、地表水消费,森林砍伐)

积极贡献海平面上升。事实上,它一直认为海洋陆地水源的转移可能代表“失踪”术语在二十世纪海平面预算[8]。

其他人则争辩说,冰层融化的术语已经低估了[5]。小冰川和冰帽的贡献是相当受限,但监测质量平衡陆地冰盖的变化是一个相对较新的活动的大量排放极地冰盖1970年代之前不是众所周知的。现在清楚的是,动态改变出口冰川的格陵兰岛和南极冰盖可能导致海平面的贡献大。出口在格陵兰冰川,包括雅各布港冰川,贡献了约0.1 mm-a ^ 1 1990年代中期以来的海平面上升[9]。的阿蒙森海冰川在南极洲西部,包括松岛冰川,海平面上升产生的贡献0.15 mma-1在1990年代[10],并可能高达0.24 mma-1之间的2002年和2005年[11]。有没有可能是无名小卒冰架消失,例如在南极洲西部,导致快速放电部分南极西部冰盖的内政?似乎,一个只能推测,但有间接的方法,这个问题可能得到解决。

一个方法的冰块在海平面的预算可以解决通过确定海洋就凉飕飕的利率由于融化的冰(5、12)。然而,这种方法,记录长度有限的水文数据。一个更有趣的路线地图的调查是“海平面指纹”,留下的融冰质量。萎缩的冰块产生一个递减的引力在海洋表面和扰乱海面数千公里之外,这附近的海平面上升融化小于源远场的海平面上升(13、14)。因此,理论上它应该可以确定从海平面变化的模式通过验潮仪测量冰块对海平面上升的贡献。例如,这种方法已被用于估计1.0±0.6毫米a - 1贡献格陵兰冰盖融化的自1960年以来,全球海平面上升[15]。虽然其他试图找到一个在潮汐计测量系统的模式已经不太成功的[16],可能由于空间(密度)和均衡一色,很明显,在海平面海平面指纹已经广泛应用研究(17、18)。

在潜在的非常重要的一项研究中,一个新的建议最近可以解决谜[3]。本研究得出结论:热膨胀的贡献在过去的评估已经被低估了,因为偏见的方式扩张是从观测数据计算的。这似乎是一个令人信服的解释,它是令人满意的,自1961年以来海平面预算现在似乎被关闭(图3),修改后的空间估计,贡献之和为1.5±0.4毫米2003年1961 a - 1,非常接近被测量。这可能是言之过早谜争论这是最后的词,但是

b的一年

图3 (a)自1960年以来对全球海平面变化的贡献,包括热膨胀上700米的海洋,热膨胀在深海中,极性的冰原、冰川和冰帽,和陆地水储存。(b)从全球海平面变化估计测量和贡献的总和(a)。一个标准差也显示错误。Ref。[3]。

1980 1985

b的一年

图3 (a)自1960年以来对全球海平面变化的贡献,包括热膨胀上700米的海洋,热膨胀在深海,极地冰盖、冰川和冰帽,和陆地水储存。(b)从全球海平面变化估计测量和贡献的总和(a)。一个标准差也显示错误。Ref。[3]。

进步的意义。更好地了解过去的贡献,海平面上升将使模型能够提高预测未来的海平面上升。

人类有一个可衡量的影响海平面上升大约从1900年(图4)。模型试验证明温室气体排放的影响,生产增加热膨胀和更大的冰川融化[19]。火山喷发有减缓海平面上升,一些二十世纪海平面上升的喷发而耽搁了

0.06

0.06

1500 1550 1400 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

一年

图4模型模拟在过去500年的自然和anthropogenically迫使海平面变化(红色)和海平面变化只受自然因素(蓝色)。虽然模型模拟无法复制的大小都观察到海平面长期趋势,年际和年代际变化,二十世纪海平面上升的发生似乎是由人为强制控制。海平面上升喷发后开始运行在这些模型坦博拉火山在1815年,但在19世纪是由自然因素。Ref。[19]。

1500 1550 1400 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000

一年

图4模型模拟在过去500年的自然和anthropogenically迫使海平面变化(红色)和海平面变化只受自然因素(蓝色)。虽然模型模拟无法复制的大小都观察到海平面长期趋势,年际和年代际变化,二十世纪海平面上升的发生似乎是由人为强制控制。海平面上升在这些模型运行开始1815年的坦博拉火山爆发后,但在19世纪是由自然因素。Ref。[19]。

喀拉喀托火山在1886年和1991年皮[20]。这很重要,因为这些喷发暂时掩盖了的影响人为影响海平面上升。

海平面变化和温室气体浓度之间的关系是众所周知的在地质时间尺度。例如,当二氧化碳浓度高于1000 ppm约70 Ma,冰没有从地球上和海平面比现在高出73米[9]。图5显示了红海海平面记录在过去的400000年里[21]和比较东方冰心与二氧化碳浓度测量[22]。尽管年表记录都有固有的不确定性,和二氧化碳的波动可能由几个世纪[23],温度变化之间的相关性二氧化碳和海平面变化是显而易见的:与海平面上升的二氧化碳水平更高。如果几乎线性趋势,图5所示c,持续超过300 ppm的二氧化碳浓度,这意味着海平面将继续在未来大幅上升。事实上,气候模型raybet雷竞技最新预测,与稳定的二氧化碳水平到2100年在550 ppm[9]或700 ppm[1],海平面将继续上升的另一个1000年。如果二氧化碳水平达到1000 ppm,格陵兰冰盖将在3000年消失,使得海平面上升了约7米[9]。

400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0

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图5 (a)二氧化碳浓度在过去400 ka东方冰心以从南极洲[22]。红海(b)海平面的变化在过去400 ka [21]。(c)和二氧化碳浓度的关系,假设最小值和最大值(a)和(b)相似的年龄。点(c)在曲线上对应点(a)和(b)。

4所示。当代的海平面上升不寻常吗?

这是一个众所周知的事实,海平面上升的利率在过去一直远高于今天我们正在经历的。例如,过去冰川的消失在14 000年前,快速融化的冰盖融水期间1脉冲产生的海平面上升超过40毫米a - 1 [24]。然而,世界从冰河时代,和许多冰原含有不稳定的海洋组件现在已经基本上消失了。提供唯一的海洋在南极洲西部冰原离开,这冰盖位于地球最冷的地区。比较晚冰期海平面的历史,因此,并没有提供一个适合现代的模拟(或未来)条件。相反,它更有益的检查时间在地球历史上的冰的冰冻圈包含大致相同的体积在今天(或略少),气温比今天的类似的(或更高)。时间被认为是有用的类似物包括最后一个间冰期,全新世中期和中世纪气候适宜期。

海平面过去间冰期的位置通常是估计为4 6米以上[25],但确切的高度是很难确定的,由于不确定性土地运动以来发生了最后一次间冰期。大多数证据表明海平面接近目前的水平,或略高,时间间隔128 116 ka [26]。只有一个研究沉积物从红海提供了一个详细的评估海平面上升的利率在过去间冰期[25]。据估计的全部潜力范围的海平面上升0.6和2.5米每世纪之间。有趣的是,这估计是在同一个球场作为二十一世纪的一些预测[27],尽管它是高于由政府间气候变化专门委员会提供。大部分的海平面上升在过去间冰期被认为来自格陵兰岛,可能一个小的贡献从南极洲[28]。

来自世界各地的许多地方的证据表明,目前的间冰期的气温达到了最大中全新世,尽管全新世的热最优空间变量,而不是全球同步。有许多海平面研究发表主张海平面波动,有些高达数米的振幅,在全新世期间,但这些几乎都是基于数据与大型垂直和年龄不确定性和经常使用“连接点”的方法,忽略了这些不确定性[29]。许多全新世海平面历史只是决定千禧年的时间尺度。包含证据的更健壮的海平面重建世纪海平面振荡从microatolls可以说是在澳大利亚和记录的0.1 - 0.2 m每世纪全新世[30]。甚至在8.2 ka事件,这是由最后一个巨大的消耗冰川湖(湖阿加西-Ojibway),因此并不真正代表现代模拟,海平面上升可能并没有超过0.4 m [31]。

在中世纪气候适宜期海平面变化很小,并在palaeo-records显然没有被解决。盐沼在北美东部提供证据表明,利率不超过每世纪在过去的0.2年前的二十世纪[32]。在北大西洋[33]和西南太平洋[34],最近加速海平面上升约100年前开始,虽然也有迹象表明,早期海平面加速十九世纪初[35]。这些发现是基于微体化石证据和高精度约会的盐沼沉积物和支持一些分析潮汐计记录[36]。然而,潮汐计测量扩展回到十八世纪只几站在西欧(阿姆斯特丹自1700年以来,斯德哥尔摩自1774年以来,利物浦自1768年以来[37])。最早的全球海平面上升的加速度,可以清楚地显示在仪器海平面数据[38]和全球重建基于潮汐计数据[39]发生在1930年代。

5。结论

海平面上升是一个正在进行的全球变化的主要指标。海平面不断上升的利率高达0.06米每十年在二十世纪。自1950年代以来,每个随后的十年经历了海平面上升的比例增加。模型实验表明,20世纪海平面上升不能仅靠自然过程来解释。人为温室气体的强迫成为最近的海平面变化的主要原因。过去三年的地质记录冰期-间冰期旋回展示了一个强烈的大气中的二氧化碳浓度之间的积极关系和海平面。现代的海平面上升约100年前开始,20世纪海平面上升的速度似乎比利率重建温暖的中世纪气候适宜期的间隔和全新世中期。然而,在最后一次间冰期的海平面上升可能是更高的,类似于预测在未来气候变化情景。raybet雷竞技最新

确认

我感谢菲尔Woodworth帮助改善这一章的评论。

引用

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继续阅读:海洋温度变化作为全球变化的指标

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