全球海平面上升加速的时间比此前认知早“30年”

A Tibetan man stands at shores of Namtso lake in the Tibet Autonomous Region, China November 18, 2015. Located four hours' drive from Lhasa at an altitude of around 4,718m (15,479 ft) above sea level, Namtso lake is not only the highest saltwater lake in the world but also considered sacred, attracting throngs of devotees and pilgrims. REUTERS/Damir Sagolj TPX IMAGES OF THE DAY - GF20000064821
Melting ice and ocean warming caused global sea levels to rise by around 20cm over the 20th century.Image: REUTERS/Damir Sagolj
本内容由人工智能自动翻译。

一项新研究发现,全球海平面上升在20世纪60年代开始加速,比以往评估所认为的时间早了30年。

该研究发表于《自然气候变化》(Nature Climate Change)期刊,提出了一种新技术,通过结合两种不同的统计方法,更准确地确定历史全球海平面。

研究发现,南半球是许多发展中小岛国的所在地,观测到的海平面上升大部分发生在该区域,该研究的第一作者向《碳简报》(Carbon Brief)表示。

另一位科学家向《碳简报》表示,这项研究的启示是,海洋热吸收“可能在不久的将来再次增加,进一步加快当前海平面上升的速度”。

测量不断上升的海平面

全球海平面在20世纪上升了约20厘米。这主要是由于冰川融化以及海洋变暖,后者导致水体出现“热膨胀”。

海平面上升对沿海地区构成重大威胁,使人们面临遭受严重经济损失的风险,或在潮水上涨时被迫迁移。

海平面上升对南半球的小岛屿尤其危险,那里的居民迁移能力有限。

过去,科学家研究海平面上升通常使用验潮站。然而,对验潮站的依赖可能存在问题,索恩克·丹根多夫博士(Sönke Dangendorf)表示,他是海平面上升研究员,任职于锡根大学,也是该研究的第一作者。他向《碳简报》表示:

“1950年代以前仍在测量海平面的验潮站可能只有70至80座,其中大多数位于北半球。此外,这些验潮站大多位于大陆海岸线,只有极少数位于开阔大洋中的岛屿上,因此我们实际上只沿边界进行测量。”

1993年,“卫星测高”作为测量全球海平面的另一种方式被引入。

测高仪是安装在卫星上的仪器,向地球发射高频脉冲。通过测量每个脉冲从海洋表面反射并返回所需的时间,测高仪即可计算出海平面高度。

采用这一方法,自1993年(测高技术引入之年)至今,已形成准确且连续的海平面变化记录。然而在此之前,仅存在验潮站数据。

两全其美

为了在卫星测高技术引入之前确定全球平均海平面,目前主要使用两种技术:“概率技术”和“经验正交方法”。

概率技术将验潮站记录与已知空间格局中导致海平面上升的因素(称为“指纹”)结合使用。由此,该技术能够生成长期海平面变化的平滑重建结果,但无法再现由自然现象引起的短期变化,例如厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)。

另一方面,“经验正交方法”能够很好地重建年际和年代际变化,但在估算长期趋势方面能力有限。

通过结合这两种“互补”技术,研究团队开发出一种“混合重建”方法,融合了两种方法的优势。

重建过去的海洋

研究团队利用其新的混合重建方法,计算了1900年至今每年全球平均海平面的上升幅度。

结果显示,全球海平面上升在20世纪60年代开始持续加速。正如丹根多夫在下方视频中所解释的,这种持续加速并非如普遍认为的那样“始于于卫星测高技术的出现”。其实起始于90年代之前这一时期,而是始于60年代。

下图展示了海平面上升的速率。上图显示了1900年至今全球平均海平面的年度上升幅度。蓝线为验潮站数据,红线为卫星测高数据。

研究人员还通过计算海平面上升速率的年度变化率,得出了“加速常数”。下图展示了该结果。

Image: 《碳简报》使用Highcharts制作。

上图:显示1900年至今全球平均海平面年度上升幅度的图表。蓝线为验潮站数据,红线为卫星测高数据。下图:“加速常数”随时间的变化。图表由《碳简报》使用Highcharts制作。

(请注意,在下图中,负的加速常数并不表示该年全球平均海平面下降,而是表示与前几年相比,海平面上升速率有所下降。)

图表显示,自1900年以来,全球平均海平面每年都在上升,但上升幅度有所波动。

来自西方的风

该研究还探讨了海平面上升的原因,发现主要原因是印度洋-太平洋和南大西洋的热膨胀,而这是由高强度的“盛行西风”所引起的。

盛行西风(也称“西风带”)是在中纬度地区东西向吹拂的主导风,分布于两个带状区域——一个位于北半球,一个位于南半球。

当南半球的盛行西风吹过太平洋时,海洋表层的温暖海水会被推移。

随着海洋温暖的表层被推移,来自深层的较冷、密度较大的海水上涌以填补空缺。这些冷水吸收更多热量,从而膨胀得更多,导致海平面上升。正如丹根多夫在下方视频中所解释的,这项研究的主要发现之一是,全球海平面上升的速度“由这些风以间接方式驱动”。

研究发现,这一效应导致南半球海平面显著上升。研究表明,盛行西风强度增加15%,在70年间可使全球平均海平面上升40毫米。

研究还发现,虽然冰川融化在20世纪30年代(由于小冰期的滞后响应)以及近期促进了加速上升,但在1940年代至1990年代期间,其对加速上升的影响非常有限。

目前仍不清楚气候变化在多大程度上推动了盛行西风的增强。然而,丹根多夫在下方视频中表示,“这……可能与人类活动有关”。

丹根多夫表示,由于盛行西风的作用,南半球海平面上升的加速程度比北半球更为明显:

“我们观察到,南半球尤其是热带地区的海平面上升正在加速——而这对位于该地区的所有岛国而言并非好消息。”

该研究凸显了理解过去海平面上升变化的必要性,娜塔莎·巴洛博士(Natasha Barlow)表示,她是气候变化与海平面上升研究员,任职于利兹大学。她未参与该研究。她向《碳简报》表示:

“像这样的研究是将近期气候变化观测置于更广阔背景中的重要方式,使我们不会仅仅关注过去25年。”

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。