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与鱼的蓝绿色海表面背景充分的框架构成。
蓝绿色海面 信用:Adem Demir / Alamy股票照片
海平面上升
2019年9月23日14:06

解释者:气候变化如何加速海平面上升

Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

09.23.19
Zeke Hausfather.

Zeke Hausfather.

23.09.2019 |下午2:06
海平面上升 解释者:气候变化如何加速海平面上升

海平面上升(SLR)是气候变化最严重的影响之一,随着海域威胁要在本世纪末淹没小岛国家和沿海地区。

与此同时,SLR是具有最大不确定性的影响之一,不同的研究在21世纪突出了不同的不同范围。

自1800年代后期以来,地球的海洋已经上升了约0.2米,以SLR的速度近几十年来加速。在2013年第五次评估报告(AR5),政府间气候变化小组(IPCC)估计,即使排放量为1米,SLR是“不太可能”超过1米。很高

然而,多年来发表了许多研究,从而提出了SLR的最坏情况预测可能会高于本世纪或更长时间。

随着本周的释放IPCC特别报告《气候变化中的海洋和冰冻圈》(Srocc.),看目前对海平面过去已经改变的目前的了解是有用的,未来可能会改变。

在这个解释者中,碳简短审查了历史海平面必威手机官网上升的估计,并提供了加速的证据。它探讨了历史和未来海平面上升的驱动因素,包括水,熔化冰川和熔炼冰片的热膨胀。最后,它比较了IPCC与在AR5之前和之后发表的其他研究的最坏情况投影。

海平面上升加速

重建过去的全球海平面的变化远远不断简单的任务。虽然高品质卫星测量自20世纪90年代初以来,全球覆盖范围可获得,在该研究人员之前必须依靠散落在世界各地的潮汐仪表。

这些测潮仪主要覆盖沿海地区,让研究人员来解决如何最好地填补空缺。验潮仪亦会受到一些因素的影响,这些因素会使本港海平面变化的解释变得复杂subs(土地)沉没或等静态反弹(由于熔化冰川导致的土地上升)。

AR5.对全球海平面上升的三种估计:来自教堂和白色数据,射线和道格拉斯。两个额外的SLR数据集 -干草Dangendorf- 近年来发表了。(见最近的碳简介必威手机官网文章在undendorf dataset。)

这些数据集中的所有五个都显示在下图(彩色线)以及卫星测高计1993年后的测量(黑色)。顶层绘图显示全球海平面变化(以毫米为单位),而底部图显示了20年的平均变化率(mm /年)。

全球平均海平面上升数据教堂和白色2011年(红色的),jevrejeva等人2014(黄色),雷和道格拉斯2011(灰色的),Hay等人2015年(浅蓝色)Dangendorf等人2019(深蓝)。1993年(黑色)到呈现的卫星高度计数据是从中获取的国家海洋和大气管理局(NOAA)。全球平均水平的纠正等静态反弹0.3mm/年的增加。上图显示了年平均值(单位为毫米-毫米),而下图显示了20年的变化率(毫米/年)落后的移动平均线。图表必威手机官网使用高级园林

自1900年以来,海平面上升了0.18和0.2米(180至200毫米)。较新的干草和销售的数据集往往比早期的教堂和白色和jevrejeva数据集显示较少的海平面上升。虽然SLR估计近几十年来大多提,但在1980年之前,较大的分歧是显而易见的。

全球海平面的变化率被展示为长期20年的平均值,因为个人年对全球表面温度敏感;厄尔尼诺温度稍高的年份比温度较低的年份单反速度更快。

最近,有一些辩论在20世纪40年代,周围的SLR目前是​​否超过了经历的经历。五个数据集中的三个(销售商,干草和教堂和白色)表明海平面上升的当前率 - 按照精确的卫星高度计- 比20世纪40年代速度快约50%。

Ray和Douglas DataSet表明,卫星高度计测量的SLR的当前速率在20世纪40年代的峰顶上方,而五jevrejeva之一 - 表明SLR的当前速率低于20世纪40年代。

然而,即使是Jevrejeva数据集的作者也表示在他们的伴随的论文中从1800到现在的海平面较长的​​观点 - 仍然表明“海平面上升的速度随着时间的推移而增加”。

当您提供高质量的卫星高度数据时,还可以在1993年后加速SLR的证据。根据最近的2018年气候的BAMS状态报告,加速在1993年后的SLR期间,每年约为0.1毫米;这意味着SLR的速度每年每年增加1毫米。

重要的是要注意全球SLR在过去的海平面变化和未来预期的人中有很多局部可变性。根据这一点IPCC AR5.

“[S]倒塌的表面风,加热海水的膨胀,并加入熔化的冰可以改变海洋电流,反过来又导致海平面的变化,从一个地方到另一个地方。”

AR5还表明熔化冰川可以影响地球的形状和引力,导致海平面的区域波动。沉积物压实,板构造和本地化沉降都可以在特定地区发挥作用。

在下图中清楚地看到了这些局部差异,其在1992年至2014年期间显示了来自卫星高度计的SLR数据。

世界各地 - 如澳大利亚 - 已经比全球平均水平更快地看到了SLR,在红色的色调中表现出来,而其他人 - 例如美国和墨西哥西海岸的部分地区 - 实际上看到了海平面下降(蓝色色调)。

基于TOPEX/Poseidon、Jason-1和Jason-2卫星高度计数据的1992-2014年全球平均海平面。图来自NASA科学可视化工作室。

基于TOPEX/Poseidon、Jason-1和Jason-2卫星高度计数据的1992-2014年全球平均海平面。来自的人物美国宇航局科学可视化工作室

海平面升级的司机

虽然全球气温和海平面上升之间存在明显的联系,但是,在SLR中变暖导致的具体机制更复杂。

近几十年来世界经历的单反的主要司机之一不是来自融化冰川或冰盖。相反,它是由之驱动的热膨胀水。随着海洋温暖,海水变得越来越密集,扩大,升高海平面。

海洋热含量的快速增加导致了1993年至2010年间的热膨胀大约19毫米的海平面上升,总增加了54毫米的三分之一。

年平均海平面上升的主要司机如下图所示,基于数据IPCC AR5.它涵盖了三个相互重叠的时间段(1901-1990,1971-2010和1993-2010)。

这些驱动因素是热膨胀(深蓝色),冰川融化(格陵兰岛都是黄色,全球都是浅蓝色),格陵兰岛的冰盖融化(橙色)和南极洲的冰盖融化(红色),以及气候变化土地储水(湖泊,水库和地下水,深红色)。

黑色广场示出了教堂和白色数据集中的SLR估计速率,突出了模型和观察能够完全捕获为单反的所有驱动程序的事实。然而,值得注意的是,如果使用了枯草或拖曳器数据集,则差距在1901-1990周期中较小,因为它们仅显示约1.1mm /厘米的变暖。

观察和建模对1901-1990,1971-2010和1993-2010期间的历史海平面上升率的贡献。每个时期的整体年平均海平面上升由黑色方块显示,基于教堂和白色2011年。资料来源:基于表13.1IPCC AR5第13章(pdf)。格陵兰岛的冰损失的估计来自两个不同的来源:自上而下的冰原融化和冰川外流造成的冰损失。图表必威手机官网使用高级园林

对每个驾驶员对SLR的贡献的估计是不完整的,特别是对于早期的时间。例如,IPCC AR5的1901-1990期间不提供热膨胀的观察。

同样,冰层损失估计只在过去几十年中可用,并通过重量传感器大大提高(格蕾丝)在2000年代初推出卫星。AR5的气候模型通常不包括格陵兰和南极冰盖的历史单反估计。

尽管如此,图表表明,虽然冰川熔化和热膨胀负责大多数历史单反原理,但近年来这一切都在变化。现在对来自冰块融化的SLR有更大的贡献土地储水的变化-部分原因是地下水枯竭,用于灌溉。根据这一点2018年气候的BAMS状态报告显示,2005年至2016年,融化的冰川和冰盖贡献了三分之二的单反。

IPCC AR5为未来SLR的预测提供了四种不同的排放场景,称为“代表浓度途径”或“rcps.”。下图显示了1986-2005年和2081-2100年间的全球单反(SLR),黑线表示最佳估计,灰盒表示每个RCP的不确定性,以及更老的A1BSRES.设想。

下面的总SLR的每个投影,彩色条显示热膨胀,冰川,冰盖和土地储水的相对贡献。

1986-2005和2081-2100(灰色)之间未来的发射方案全部海平面上升,以及SLR(彩色条)的每个组件的总数的相对贡献。资料来源:图13.10来自IPCC AR5第13章(PDF)。

1986-2005和2081-2100(灰色)之间未来的发射方案全部海平面上升,以及SLR(彩色条)的每个组件的总数的相对贡献。资料来源:图13.10来自IPCC AR5第13章(pdf)。

IPCC AR5预计,在所有排放场景下,热膨胀将是未来SLR中的最大因素,其次是熔化冰川和冰盖。

它普遍预计,在21世纪的单反中,格陵兰岛将比南极洲发挥更大的作用,与其他因素相比,冰原的贡献相对较小。

然而,这些相对保守的预测被A挑战了论文数量在过去的几年里,我们在温暖的气候中寻求更好地了解冰板动态和稳定性。

IPCC的保守主义

自2013年AR5以来,已发布了关于未来SLR的大量新研究。其中许多人在21世纪末之前显示了比AR5发表的最严重的最坏情况估计 - 很大程度上由于重新评估南极和格陵兰冰原的潜在损失。

下图显示了SLR的估计值为2100,如果排放非常高,发表于1983年至2018年。这个数字是基于研究Andra获得博士罗文大学和同事。

个别研究用蓝色表示,点代表最佳估计,条代表高估计和低估计(如果有的话)。IPCC五份评估报告中的SLR预测用黑色表示,灰色阴影区域表示IPCC从每份报告到新报告发布的范围。

根据1983年至2018年发布的超高排放情景估计,到2100年海平面将上升。点表示最好的估计,而条表示高的和低的估计(如果有的话)。黑线表示IPCC报告值,灰色区域将这些值向前延伸至下一次IPCC报告。基于数据Garner等人2018;图表必威手机官网使用高级园林

上世纪80年代和90年代的一些初步估计是相当高的,但在那个时期,有关冰盖融化的科学知识也不太为人所知。biwei6868

虽然过去十年的一些研究对未来单反的最佳估计与IPCC的预测一致,但它们对最坏情况的估计几乎都高于IPCC的范围上限。正如加纳对《碳简报》所说:必威手机官网

“自2013年出版IPCC报告以来,我们已经看到了未来的SLR投影范围显着扩展,有些研究表明2100年全球平均单反的可能性高达2.5米。

“有许多因素在未来的单反相机和价格中推动不确定性,但南极和格陵兰冰盖在温暖的气候中的行为是这种不确定性的最大贡献者之一。特别是,随着新的研究表明,从南极冰板上升到海平面的可能性比以前认为更大贡献,我们已经看到了未来的SLR投影的上限向上攀升。“

南极冰盖,特别是已经证明了在未来的单反投影中是一个大的不确定性来源。一项研究,发表于自然界2016年,建议以前未被忽视的过程称为“海洋冰悬崖不稳定“(Mici)意味着南极的冰川比科学家们更不稳定。本文得出结论,“南极洲有可能贡献超过2100多米以上的单反货2100,如果未来的排放非常高。

然而,一篇发表在大西洋报道,该研究的作者“在改善模型后,”已经降低了21世纪的一些最糟糕的预测“。结果可能将南极洲在“大约一英尺”(约30厘米)的2100年对SLR的贡献,这是“其他冰川学家的预测更近”。

最近的一篇论文 -同样在大自然中- 据称,虽然米子没有必要在冰龄中繁殖的单反年生中,但即使没有Mici南极也可能在RCP8.5下达到海平面约为0.15米到海平面,“可能”范围为13-31厘米。这些估计值得高于IPCC AR5中发布的南极洲的0.05米的最佳估计贡献。

加纳和同事建议在IPCC报告中投影SLR的许多原因可能低于其他研究的高端估计。

这些原因包括流程模型- 纯粹对物理学而不是使用IPCC引用的物理学而不是培训的型号倾向于将冰盖的大贡献显示为温度上升,因为它们可能捕获潜在的动态冰盖响应,例如MICI。

另一个因素是IPCC估计显示“可能”(可能“(17th至83百分位)单反相机,而许多其他研究表明”很可能“(第5至第95百分位数)潜在期货的范围。

最后,Garner和他的同事们认为,“IPCC的报告往往错误地提供了对单反的谨慎和保守的估计,而不是专注于不太可能发生的极端可能性,如果它们发生了,后果会很严重。”

他们认为,使用更新颖方法的研究,尚未获得更广泛的研究团体的广泛支持,在这些评估中可能会打折扣——即使它们反映了真正的潜在风险。

新的IPCC报告

鉴于大量文献表明,IPCC的高端估计可能过于保守,IPCC特别报告《气候变化中的海洋和冰冻圈》(Srocc.)被认为是潜在的21世纪SLR估计高于IPCC AR5中的SLR。SROCC中预期的变化主要在顶端,而中等或低排放情景的估计不太可能看到大移位。这是政策视角的一个重要观点,因为它意味着未来的排放 - 缓解的程度 - 在塑造未来单反的结果并避免最坏情况的结果,可以发挥重要作用。下图显示了与AR5中的SROCC SLR估计值:

相对于1986-2005年的平均水平,21世纪全球平均海平面的预计变化(米)。每个面板显示当前报告的投影(SROCC,彩色线和区域)相对于AR5的投影(黑线和灰色区域)。左:低排放RCP2.6场景。中心:介质释放RCP4.5通路。右图:RCP8.5的高排放情景。资料来源:IPCC SROCC图4.9

相对于1986-2005年的平均水平,21世纪全球平均海平面的预计变化(米)。每个面板显示当前报告的投影(SROCC,彩色线和区域)相对于AR5的投影(黑线和灰色区域)。左:低排放RCP2.6场景。中心:介质释放RCP4.5通路。右图:RCP8.5的高排放情景。来源:IPCC SROCC图4.9

即使这些新的估计也可能最终保守。例如,一个最近的研究经过乔纳森班伯教授布里斯托尔大学同事汇集了一群22名专家来评估他们对不同未来SLR情景的可能性的看法。他们发现超过2100乘22米的全球SLR“位于高发射场景的90%不确定性范围内”。这是IPCC AR5中的上值的两倍多。

更新:本文于2019年26日更新,以添加来自IPCC SROCC的新海平面上升预测

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