Khi bạn tự hỏi những câu hỏi khoa học chưa được trả lời lớn nhất là gì, thì mực nước biển đã thay đổi như thế nào trong những năm 100 vừa qua? Không chắc là xuất hiện ở đầu danh sách của bạn. Rốt cuộc, chúng ta đã tìm ra điều đó chưa? Nó chỉ ra rằng có được một bức tranh hoàn chỉnh về cách các đại dương của chúng ta đã thay đổi không phải là một nhiệm vụ đơn giản, nhưng vẫn rất quan trọng để thực hiện các dự đoán trong tương lai.

Trong một bài báo được xuất bản trong Thiên nhiên Tuần này, nhóm nghiên cứu của tôi đã phát triển một tiêu chuẩn đánh giá chính xác hơn để đo mực nước biển dâng cao, cung cấp manh mối cho một sự khác biệt mà các nhà khoa học đã nỗ lực trong nhiều năm và có khả năng hiểu biết về dự đoán tương lai của việc gia tăng mực nước biển.

quan sát mực nước biển trong thế kỷ 20th đến từ hồ sơ triều-đo, trong đó, ở dạng đơn giản của họ, về cơ bản là thước đo gắn liền với đường bờ biển trên toàn thế giới. Phạm vi bảo hiểm toàn cầu của các phép đo này là hạn chế, đặc biệt là vào đầu thế kỷ 20th và ở Nam bán cầu. Ngoài ra, ngay cả những hồ sơ đầy đủ nhất có thể bao gồm khoảng trống đáng kể trong thời gian. Các bất toàn của các hồ sơ này làm cho dự toán thu được của mực nước biển trung bình toàn cầu rất khó khăn.

Báo cáo mới nhất từ ​​Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) bao gồm hai ước tính khác nhau về sự gia tăng mực nước biển toàn cầu trong thế kỷ 20th. Ước tính đầu tiên đến từ một bộ các nghiên cứu được công bố trước đó đã phân tích các quan sát đo thủy triều trực tiếp. Tỷ lệ 1901-1990 thu được bằng cách sử dụng các phương pháp này nằm trong phạm vi 1.5 đến 2 milimet mỗi năm.

Ước tính thứ hai được tính toán bằng cách thêm các ước tính từ các nguồn riêng lẻ, chẳng hạn như làm tan chảy nước từ băng trên đất liền và mở rộng đại dương. Cách tiếp cận từ dưới lên trên của thành phố này đã tạo ra tỷ lệ 1 đến 1.2 thấp hơn mỗi năm trong cùng khoảng thời gian.

Phân tích dấu vân tay

Giải thích sự khác biệt giữa hai ước lượng khác nhau đã là một vấn đề bức xúc trong cộng đồng của mực nước biển. Hầu hết các nhà khoa học tin rằng dự toán cao hơn bắt nguồn từ hồ sơ triều khổ, nhưng họ đã đặt câu hỏi thấp hơn "từ dưới lên" ước tính.

Một lời giải thích có thể là ước tính của Greenland và Nam Cực tan chảy trong thế kỷ này có thể đã bị đánh giá thấp. Các phép đo của băng dư khối lượng có truyền thống đến từ các phép đo trên mặt đất và vệ tinh quan sát. Tuy nhiên, những quan sát này cũng rất hạn chế.

Đó là khi chúng tôi bắt đầu tự hỏi liệu có thể sử dụng các quan sát mực nước biển hay không để cố gắng ước tính có bao nhiêu tảng băng và sông băng riêng lẻ đã tan chảy. Chúng ta có thể sử dụng các quan sát đo thủy triều trong thế kỷ 20 để suy ra cách các đóng góp cá nhân kết hợp với nhau để tạo ra sự gia tăng toàn cầu về mực nước biển?

Giải quyết câu hỏi này hóa ra khó khăn hơn nhiều so với bất kỳ ai trong chúng ta nghĩ ban đầu. Vật lý cho phép chúng ta giải quyết vấn đề này để hiểu tại sao mực nước biển ở một thước đo thủy triều khác với mực nước biển khác.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phép đo mực nước biển địa phương. Chúng bao gồm các tác động liên tục do sự băng hà cuối cùng tuổi, sưởi ấm và mở rộng các đại dương do sự nóng lên toàn cầu, những thay đổi trong dòng hải lưu nóng chảy và ngày nay của băng trên đất liền.

Trung tâm hàng không và vũ trụ Goddard của NASA, CC Tất cả các quy trình này tạo ra các mô hình độc đáo, hoặc dấu vân tay, Thay đổi mực nước biển mà chúng ta có thể mô hình hóa và dự đoán. Mục tiêu của chúng tôi là suy ra những đóng góp cá nhân cho mực nước biển bằng cách tìm kiếm những dấu vân tay này trong hồ sơ đo thủy triều. Kiểu phân tích dấu vân tay của nhóm này đã được áp dụng cho các hồ sơ mực nước biển nhạt, nhưng không ai cố gắng tìm kiếm các mẫu dự đoán này trong các quan sát mực nước biển thế kỷ 20.

Phát triển một cách để lấy dấu vân tay mực nước biển hiện đại liên quan đến việc vẽ các phân tích dữ liệu và kỹ thuật thống kê phổ biến trong các lĩnh vực khác như kỹ thuật, kinh tế và khí tượng. Chúng tôi đã tập hợp những kỹ thuật này và lần đầu tiên áp dụng chúng vào lĩnh vực nghiên cứu mực nước biển.

Về cơ bản, phương pháp của chúng tôi trích xuất thông tin toàn cầu từ các quan sát địa phương hạn chế. Khi chúng tôi bắt đầu áp dụng các phương pháp thống kê của chúng tôi ghi nhận triều-đo, chúng tôi nhận ra rằng chúng ta có thể thêm tất cả các đóng góp cá nhân ước tính của chúng tôi để tạo ra một kỷ lục của sự thay đổi mực nước biển trung bình toàn cầu theo thời gian. Chúng tôi giả định rằng ước tính của chúng tôi sẽ đồng ý với kết quả được công bố trước đây, nhưng những gì chúng tôi tìm thấy là thực sự khá khác nhau.

Các kết quả phân tích của chúng tôi cho thấy rằng dự đoán trước đây cho 1901-1990 là quá cao. Chúng tôi ước tính một 1901-1990 "nước biển dâng" tỷ lệ 1.2 mm mỗi năm, giảm từ 1.5 mm mỗi năm. Trong thực tế, ước tính thấp hơn của chúng tôi đồng ý với cách tiếp cận "từ dưới lên" thể hiện trong IPCC. Nó đóng cửa "biển cấp ngân sách" khoảng cách bằng cách loại bỏ sự khác biệt giữa hai loại khác nhau của các phép đo.

Mặc dù điều này ban đầu có vẻ là một kết quả tích cực - rằng mực nước biển tăng chậm hơn vào thế kỷ trước - không nhất thiết phải như vậy. Khi chúng ta xem xét sự gia tăng mực nước biển trong vài thập kỷ qua, chúng ta thấy rằng tỷ lệ 1993-2010 của chúng tôi là mm milimet mỗi năm đồng ý với kết quả được công bố trước đó. Sử dụng mô hình của chúng tôi, điều này có nghĩa là tốc độ tăng mực nước biển toàn cầu đã tăng không phải bởi hai nhân tố (ba chia 3 mỗi năm) mà là do hệ số 1.5 (ba chia cho milimet milimet mỗi năm).

Điều đó hàm ý rằng tỷ lệ của toàn cầu mực nước biển dâng cao 25% trong những thập kỷ gần đây - một sự gia tăng đáng kể. Và phiên bản này có thể ảnh hưởng đến dự báo về tương lai nước biển dâng.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation
Đọc ban đầu bài viết.

Giới thiệu về Tác giả

Carling Hay đã gia nhập nhóm Mitrovica tại Khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh của Đại học Harvard vào mùa hè 2012 sau khi nhận bằng Tiến sĩ. trong vật lý từ Đại học Toronto. Một trong những mục tiêu chính của công việc của Carling là trả lời câu hỏi khí hậu quan trọng: những người đóng góp khác nhau cho những thay đổi quan sát được ở mực nước biển là gì? Nghiên cứu của cô tập trung vào việc sử dụng các kỹ thuật thống kê để hiểu rõ hơn mực nước biển trung bình toàn cầu trong thời kỳ ấm áp hiện tại và trong quá khứ, và để phát triển các công cụ cần thiết để trích xuất thông tin nguồn từ các hồ sơ mực nước biển lịch sử.