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。
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。”





