kun kysyt itseltäsi, mitä suurimmat vastaamattomat tieteelliset kysymykset ovat, "miten merenpinnat muuttuvat viimeisten 100-vuosien aikana?" ei todennäköisesti näy luettelon yläosassa. Emmekö ole jo tajunnut sitä? Osoittautuu, että täydellinen kuva siitä, miten valtameret ovat muuttuneet, ei ole yksinkertainen tehtävä, mutta se on elintärkeä tulevien ennusteiden tekemiseen.
Julkaisussa luonto Tällä viikolla tutkimusryhmäni kehitti tarkemman mittapuun merenpinnan nousun mittaamiseen, ja tarjosi vihjeitä erimielisyydelle, jota tiedemiehet ovat kokeneet vuosien ajan, ja mahdollisesti näkemystä merenpinnan nousun tulevista ennusteista.
Merenpinnan havainnot 20th-luvulla ovat peräisin vuorovesi-mittarista, joka yksinkertaisimmassa muodossaan on olennaisilta osiltaan mittapuita, jotka liittyvät rannikkoihin ympäri maailmaa. Näiden mittausten maailmanlaajuinen kattavuus on rajallinen erityisesti 20th-luvun alussa ja eteläisellä pallonpuoliskolla. Lisäksi jopa kaikkein täydellisimmissä tietueissa voi olla merkittäviä aukkoja ajassa. Näiden tietueiden epätäydellisyys tekee maailmanlaajuisen merenpinnan tason arvioinnin hankkimisesta erittäin vaikean.
Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin (IPCC) viimeisimpään raporttiin sisältyi kaksi erilaista arviota merenpinnan noususta maailmanlaajuisesti 20th-luvulla. Ensimmäinen arvio tuli joukosta aiemmin julkaistuja tutkimuksia, joissa analysoitiin suoraan vuorovesi-mittarin havaintoja. Näillä lähestymistavoilla saatu 1901-1990-nopeus laskee 1.5: n ja 2: n välillä millimetreinä vuodessa.
Toinen estimaatti laskettiin lisäämällä arvioita yksittäisistä lähteistä, kuten jään sulavasta maasta ja meren laajentumisesta. Tämä alhaalta ylöspäin suuntautuva lähestymistapa tuotti 1-arvon alle 1.2-millimetreihin vuodessa samana ajanjaksona.
Sormenjälkien analysointi
Näiden kahden eri arvion välisen eron selittäminen on ollut kiireellinen kysymys merenpinnan yhteisössä. Useimmat tutkijat uskovat, että korkeampi arvio on peräisin vuorovesi-mittari-tietueista, mutta ne ovat kyseenalaistaneet alemman "alhaalta ylös" -arvion.
Eräs mahdollinen selitys on, että Grönlannin ja Etelämantereen vuosisadan aikana sulavat arviot on voitu aliarvioida. Jääpaperi-massatasapainojen mittaukset ovat perinteisesti tulleet maanpäällisistä mittauksista ja satelliittien havainnoista. Nämä havainnot ovat kuitenkin myös hyvin rajalliset.
Silloin aloimme kysyä itseltämme, oliko mahdollista käyttää merenpinnan havaintoja yrittääkseen arvioida, kuinka paljon yksittäiset jäälehdet ja jäätiköt ovat sulaneet. Voisimmeko käyttää vuorovesi-mittareita 20th-luvulla, jotta voitaisiin päätellä, miten yksittäiset maksut yhdistyvät merenpinnan nousun maailmanlaajuiseen kasvuun?
Tämän kysymyksen ratkaiseminen osoittautui paljon haastavammaksi kuin mikään meistä alun perin ajatteli. Fysiikka, jonka avulla voimme käsitellä tätä ongelmaa, tulee ymmärtämään, miksi merenpinnan taso yhdellä vuorovesi-mittarilla on eri kuin merenpinnan taso toisessa.
On olemassa erilaisia tekijöitä, jotka vaikuttavat paikallisiin merenpinnan mittauksiin. Näitä ovat jatkuvat vaikutukset, jotka johtuvat viimeisestä jääkaudesta, lämmityksestä ja meren lämpenemisestä, ilmaston lämpenemisestä, merenkierron muutoksista ja maajäämien sulamisesta.
NASA Goddard Space ja Flight Center, CC Kaikki nämä prosessit tuottavat ainutlaatuisia malleja tai "sormenjälkiä" meritason muutoksista, joita voimme mallintaa ja ennustaa. Tavoitteenamme on ollut päätellä yksilölliset panokset merenpinnan tasoon etsimällä näitä sormenjälkiä vuorovesi-mittarin tietueissa. Tällainen "sormenjälkitutkimus" -analyysi oli sovellettu paleo-meren tason tietueisiin, mutta kukaan ei ollut yrittänyt etsiä näitä ennustettuja kuvioita 20-luvulla merenpinnan havainnoissa.
Kehittämällä tapaa, jolla sormenjälkiä voidaan käyttää nykyaikaisissa meritason tietueissa, käytettiin tietojenkäsittelyä ja tilastollisia tekniikoita, jotka ovat yleisiä muilla aloilla, kuten tekniikassa, taloudessa ja meteorologiassa. Yhdistimme nämä tekniikat ja sovellimme niitä ensimmäistä kertaa meritutkimuksen alalla.
Menetelmämme poimii yleisiä tietoja rajoitetuista paikallisista havainnoista. Kun aloimme soveltaa tilastollista lähestymistapaa vuoroveden mittaustietueisiin, huomasimme, että voisimme lisätä kaikki arvioidut yksilölliset maksumme, jotta saadaan aikaan ennuste maailman keskimääräisestä merenpinnan muutoksesta ajan mittaan. Oletimme, että arvioimamme olisi samaa mieltä aiemmin julkaistuista tuloksista, mutta se, mitä löysimme, oli oikeastaan aivan erilainen.
Analyysimme tulokset osoittavat, että edellinen 1901-1990-arvio oli liian korkea. Arvioimme 1901-1990in "merenpinnan nousun" nopeuden 1.2 millimetreinä vuodessa 1.5 millimetreistä vuodessa. Itse asiassa alhaisempi arvio on samaa mieltä IPCC: n esittämästä alhaalta ylöspäin suuntautuvasta lähestymistavasta. Se sulkee "merenpinnan budjetin" aukon poistamalla erimielisyyden kahden eri mittaustyypin välillä.
Vaikka tämä saattaa aluksi näyttää olevan positiivinen tulos - merenpinnan nousu oli viime vuosisadalla hitaampaa - se ei välttämättä ole. Kun tarkastelemme merenpinnan nousua viime vuosikymmeninä, havaitsemme, että 1993-2010 -nopeus 3-millimetreissä vuodessa on samaa mieltä aiemmin julkaistujen tulosten kanssa. Mallimme avulla tämä tarkoittaa, että maailman merenpinnan nousu ei ole noussut kahdella kertoimella (kolme jaettua 1.5-millimetriä vuodessa) vaan 2.5-kertoimella (kolme jaettuna 1.2-millimetreillä vuodessa).
Tämä merkitsee sitä, että maailman merenpinnan nousu on 25% korkeampi viime vuosikymmeninä - huomattava lisäys. Tämä tarkistus voi vaikuttaa tulevaisuuden merenpinnan nousun ennusteisiin.
Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation
Lue alkuperäinen artikkeli.
Author
Carling Hay liittyi Mitrovica-ryhmään Harvardin yliopiston maa- ja planeettatieteiden osastolla 2012: n kesällä, kun hän sai Ph.D. fysiikka Toronton yliopistosta. Yksi Carlingin työn tärkeimmistä tavoitteista on vastata tärkeään ilmastokysymykseen: mitkä ovat merenpinnan havaittujen muutosten eri tekijät? Hänen tutkimuksessaan keskitytään käyttämään tilastollisia tekniikoita, joiden avulla voidaan paremmin ymmärtää maailman keskimääräistä merenpintaa nykyisissä ja viimeisissä lämpimissä jaksoissa ja kehittää tarvittavat välineet lähdetietojen poistamiseksi historiallisista meritason tietueista.
