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海平面上升收支平衡问题有【新解】

已有 1481 次阅读 2020-9-3 20:39 |个人分类:文章|系统分类:科普集锦| 海平面, 气候变化, 升温, 收支, 平衡

海平面上升.jpg

图中显示了1900年以来海平面的上升趋势。1940年前,冰川和格陵兰岛融冰主导了海平面上升;上世纪70年代,筑坝工程减缓了海平面增长。现在,冰盖和冰川的融化,加上海水热膨胀,主导了海平面上升,潮汐数据用蓝色表示,卫星数据用橙色表示。来源:美国国家航空航天局(NASA)


根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 第五次评估报告的结果,全球气候变暖已对海洋产生重大影响,全球海洋上层已经变暖,且未来还将持续。气候变暖还导致冰川退缩、海冰消融及全球平均海平面上升。1901年至2010年,全球海平面平均上升了0.19米,平均每年上升1.7毫米左右。其中,1971-2010年平均每年上升两毫米,1993年至2010年为3.2毫米。


导致海平面上升的原因包括冰融、海水热膨胀、陆地水储量的变化等3个直接因素,而影响海平面上升速率的变化也可从这三个因子的变化情况来推算。气候变暖是冰融和海水热膨胀的直接诱因,导致海平面上升,而陆地水储量的变化则与筑坝建水库等人类活动有关,与海平面变化呈负相关。如果将这三个因子量化后,其累积变化与海平面上升幅度和不同时期的上升速度吻合,达到收支平衡,则说明从科学认知的角度,人类对海平面变化的理解是完整的;若不能,则还需引入新的诱发过程来解释。


长期以来,令科学家感到困惑的是,将获取的每个独立因子相加后,得到的结果与海平面的变化并不一致,收支无法平衡,关于海平面上升就存在难以解释的疑问。


可喜的是,8月19日发表在《自然》杂志上的一篇论文《1900年以来海平面上升的原因》,对海平面上升的收支平衡问题给出了新的结论,长期困扰人们的疑问有了明确答案。


这项研究成果一方面归功于美国喷气动力实验室(JPL) 科学家领衔的研究团队,参与的研究人员来自美国欧道明大学和加州理工学院、比利时天主教鲁汶大学、德国锡根大学、英国国家海洋学中心、纽约库兰特研究所、中国科学院和中国台湾的“中央研究院”等多个单位;另一方面,成果的取得还与新的卫星探测技术和资料获取及合理应用密切相关,特别是应用了美国与德国 联 合 发 射 的 重 力 场 与 气 候 试 验 卫 星(GRACE)资料,可以获取全球冰川、冰盖、地表水、土壤水和地下水等信息的变化状况,从而对海平面上升的各个贡献因子有了较准确的认识,最终解决了收支平衡问题。


由于上世纪90年代前有关海平面上升状况主要的数据来源是潮汐记录,观测方法、标准、仪器设备的不同使世界各地的数据普遍存在偏差,很难从中得出全球海平面变化的一致完整图像,重新对这些数据进行估算订正显然是必要的。通过应用先进的海平面计算模型和卫星数据分析领域的最新成果,该研究团队完成了这项艰巨的工作。


研究团队对1900年至2018年海平面上升数据进行了重新审查和推算,并对各个不同区域记录中存在显著误差的潮汐数据进行了估算。研究人员结合卫星资料,利用新的计算方法给出了这些原始数据存在偏差的统计概率估值,同时对引起海平面上升的每个因子进行了独立的重新核算,建立了新的历史数据集。


结果表明,自1900年以来全球平均海平面上升的幅度与各独立订正后的贡献因子之和一致。这意味着除海水热膨胀、冰体损失和陆地储水变化之外,不需要再增加额外的过程就可以解释1900年以来观测到的海平面变化成因。


研究结果不仅可以准确解释海平面的上升幅度,也可对不同时期的上升速率变化做进一步说明。例如,上世纪70年代,全球处于建坝的高峰期,从而导致海平面上升速率相对平缓;但自上世纪90年代以来,气温持续升高导致格陵兰、南极冰盖损失以及海水热膨胀,加速了海平面上升,而这一阶段淡水蓄积量在减少。通过数据分析,可以看出各因子贡献的变化:冰盖融化和海水热膨胀约占全球平均海平面上升的三分之二,高山冰川融水占比为20%,而陆上淡水储量下降则贡献了剩余的10%。


这项成果的价值不仅是通过科学方法和先进技术重构了海平面上升的历史数据,分析了影响海平面上升各因子在不同时期的贡献,更重要的是为预测未来海平面变化提供了可靠的分析方法和依据。正如JPL的研究员托马斯·弗雷德里克斯所言:“在无法完全解释导致过去变化原因的情况下,我们又如何能相信对未来海平面变化的预测?”

《中国气象报》


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