当你拿起报纸或打开电视时，你很可能会看到一个关于气候变化和海平面上升的报道。这些故事大多集中在对下个世纪及以后的情况进行预测。毕竟，我们不是已经对过去有了一个完整的了解吗?这个问题的答案并不那么简单。
事实是这样的:人们普遍认为全球平均海平面超过20th世纪以每年1.5-2毫米的速度上升。然而，当科学家们把他们认为产生这一速度的所有因素都加起来时，他们就有点落差了。它们的总和就是“缺水”。为什么这些估计不一致?水藏在哪里?为什么理解和估计全球平均海平面如此困难?
格陵兰岛附近的冰山。图片来源:Robert Kopp
我开始理解后一个问题时，我参加了一个公开讲座Jerry X. Mitrovica教授．那是我第一次了解到“海平面指纹”。
什么是海平面指纹?
海平面指纹是当今冰盖迅速融化时产生的独特空间模式。当冰川融化的时间跨度从一到几百年不等时，这些图案就会形成。融化的陆地冰不是均匀地填满海洋(就像水填满浴缸一样)，而是改变了地球的重力场，使地球的固体表面变形。这导致了一些相当违反直觉的事情发生:水在融化的冰盖附近下降，随着你逐渐远离冰盖而上升。这些不同的模式，加上其他区域和全球变化，加起来就形成了我们今天观察到的海平面。
这让我们提出了以下问题:如果我们可以用我们的模型来预测冰盖融化时海平面的变化，我们是否也可以做相反的事情?也就是说，我们能否利用过去的海平面观测来估计每块冰盖和山地冰川的融化程度?如果我们能做到这一点，我们能把这些贡献加在一起，得到全球平均海平面的新估计，并解决上述谜团吗?
物理
为了回答这个问题，让我们深入研究海平面变化的物理学。导致本地海平面与全球平均水平不同的主要因素有四个:
- 持续的海平面变化是由于过去在上一个冰河时代存在的大冰原的融化造成的
- 海洋因全球变暖而升温和扩张188金宝搏手机版
- 洋流的变化
- 现今陆基冰的融化，如冰川和冰原
在我们可以估计由于冰盖和冰川融化导致的海平面上升量之前，我们首先需要确定其他三个来源对海平面的贡献。我们通过利用工程、经济学和气象学等其他领域常见的数据分析和统计技术来实现这一目标。我们汇集了这些技术，并首次将它们应用于现代海平面研究领域。应用这些技术后，我们就得到了我们想要的结果——这20年里有多少陆基冰融化了th世纪。
观察结果
在英国的Chowder Ness的潮汐计。图片来源:维基共享资源。
过去200年的海平面观测主要来自潮汐计。虽然测潮仪多年来一直在发展，但最简单的形式基本上是固定在量筒上的米尺
全世界的海岸线。虽然一些潮汐计可以追溯到19世纪，但许多潮汐计直到1950年之后才开始记录。潮汐计的全球覆盖范围也很有限，大部分记录都位于北半球。另一个限制是，即使是最长的记录也会有时间间隔。由于这些观测资料不完整，很难估计区域和全球平均海平面。
我们的方法通过在稀疏观测中寻找与上述每个贡献过程相关的空间模式来克服这些限制。我们确定了这些空间模式的振幅，这为我们提供了关于海平面上升的每个来源的全球贡献的信息。
全球平均海平面
政府间气候变化专门委员会的最新报告(IPCC)对1901-1990年期间的全球海平面上升进行了两种不同的估计。第一个估计(~1.5毫米/年)直接来自海平面观测。第二个估计值(~1毫米/年)来自对热膨胀和地下水储量的独立估计值与冰川融化速度的估计值的总和。这就是神秘的开始。为什么这两种估计不一致?“失踪的水”在哪里?
许多科学家认为，这两种方法之间的差异可以归因于对格陵兰岛和南极冰盖融化的低估;然而，找到支持这一假设的观测证据是一项艰巨的任务。让这两种估计更接近一致，是我们实现全面了解全球海平面变化及其来源目标的关键一步。虽然已经做了重新计算个人贡献的总和的工作，但在重新检查潮汐计得出的海平面上升速度估计方面做的工作很少。
使用我们的方法，我们估计1901-1990年期间，全球海平面以每年约1.2毫米的速度上升。我们修正后的估计消除了这段时间内额外的极地冰盖融化的要求，也消除了这两种测量之间的差异，从而解决了这个谜团。
虽然我们对本世纪头90年的修正速率低于先前公布的速率，但我们对1993-2010年全球海平面上升速率的估计与IPCC公布的速率一致(~3毫米/年)。这表明，在过去20年里，海平面上升的速度实际上比以前认为的要大。
这对未来意味着什么?
通过缩小两种类型的全球平均海平面估算之间的差距，我们离解开过去气候变化的谜团又近了一步。但未来会怎样呢?我们预测未来海平面上升的能力与我们对过去的认识直接相关。
我们估计，过去20年里，冰盖融化对海平面上升的加速有很大贡献。事实上，随着全球表面温度持续上升，冰盖对海平面的贡献很可能在21世纪增加。海平面上升的影响已经开始显现世界各地的沿海社区，海平面的进一步上升将对经济、社会和基础设施造成进一步的影响。如果我们希望减轻和适应这些风险，了解过去是至关重要的。虽然我们可能已经解决了气候变化难题的一部分，但如果我们想把所有的碎片放在一起，还需要更多的工作。