Wenn Sie sich fragen, was die größten unbeantworteten wissenschaftlichen Fragen sind: "Wie hat sich der Meeresspiegel in den vergangenen 100-Jahren verändert?" wird wahrscheinlich nicht ganz oben auf Ihrer Liste stehen. Haben wir das nicht schon herausgefunden? Es stellt sich heraus, dass es kein einfaches Unterfangen ist, ein vollständiges Bild davon zu erhalten, wie sich unsere Ozeane verändert haben.

In einer Arbeit veröffentlicht Natur in dieser Woche, entwickelte meine Forschungsgruppe zur Messung der Anstieg des Meeresspiegels eine genauere Maßstab und bietet Hinweise auf eine Diskrepanz, die Wissenschaftler mit seit Jahren gerungen und möglicherweise Einblick in zukünftige Projektionen der Anstieg des Meeresspiegels.

Der Meeresspiegel Beobachtungen über das 20th Jahrhundert stammen aus Gezeiten Spuraufzeichnungen, die in ihrer einfachsten Form sind im wesentlichen Massstäbe an Küsten rund um die Welt. Die globale Abdeckung dieser Messungen ist begrenzt, vor allem zu Beginn des 20th Jahrhunderts und in der südlichen Hemisphäre. Darüber hinaus sogar die komplette Datensätze können erhebliche Lücken in der Zeit umfassen. Die Unvollständigkeit dieser Aufzeichnungen macht Schätzungen der globalen mittleren Meeresspiegels sehr schwierig zu erhalten.

Der jüngste Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) enthielt zwei verschiedene Schätzungen des globalen Anstiegs des Meeresspiegels im 20th Jahrhundert. Die erste Schätzung stammt aus einer Reihe bereits veröffentlichter Studien, in denen die Gezeitenmessungen direkt analysiert wurden. Die mit diesen Ansätzen erhaltene 1901-1990-Rate liegt im Bereich von 1.5 bis 2 Millimeter pro Jahr.

Die zweite Schätzung wurde berechnet, indem Schätzungen aus einzelnen Quellen hinzugefügt wurden, z. B. das Schmelzen von Wasser aus Eis an Land und die Ausdehnung des Ozeans. Dieser "Bottom-up" -Ansatz führte im gleichen Zeitraum zu einer geringeren 1- bis 1.2-Millimeter-Jahresrate.

Die Fingerabdrücke analysieren

Erklären Sie den Unterschied zwischen diesen beiden unterschiedlichen Schätzungen hat ein drängendes Problem in der Meeresspiegel Gemeinschaft. Die meisten Wissenschaftler glauben, dass die höhere Schätzung abgeleitet von Gezeiten Spuraufzeichnungen, aber sie haben den unteren "bottom-up" Schätzung in Frage gestellt.

Eine mögliche Erklärung ist, dass die Schätzungen von Grönland und der Antarktis Schmelz im Laufe des Jahrhunderts unterschätzt worden sein. Messungen haben Massenbilanzen Eisdecke traditionell aus Bodenmessungen und Satellitenbeobachtungen kommen. Jedoch sind diese Beobachtungen auch sehr begrenzt.

Damals begannen wir uns zu fragen, ob es möglich war, Meeresspiegelmessungen zu nutzen, um abzuschätzen, wie viel einzelne Eisschichten und Gletscher geschmolzen sind. Könnten wir über das 20-Jahrhundert hinweg Gezeitenmessungen verwenden, um daraus abzuleiten, wie sich einzelne Beiträge zusammensetzen, um den globalen Anstieg des Meeresspiegels zu bewirken?

Diese Frage zu beantworten, stellte sich als viel herausfordernder heraus, als wir zunächst dachten. Die Physik, die uns erlaubt, dieses Problem anzugehen, beruht darauf, zu verstehen, warum der Meeresspiegel an einem Pegel anders ist als der Meeresspiegel an einem anderen.

Es gibt eine Vielzahl von Faktoren, die lokale Meeresspiegel Messungen beeinflussen. Dazu gehören die laufenden Effekte aufgrund der letzten Eiszeit, Erwärmung und Ausdehnung des Ozeans aufgrund der globalen Erwärmung, Veränderungen in der Ozeanzirkulation und heutigen Schmelzen von Land Eis.

NASA Goddard Weltraum- und Flugzentrum, CC Alle diese Prozesse erzeugen einzigartige Muster oder "Fingerabdrücke" von Meeresspiegeländerungen, die wir modellieren und vorhersagen können. Unser Ziel war es, die einzelnen Beiträge auf Meereshöhe zu ermitteln, indem wir diese Fingerabdrücke in den Gezeiten-Aufzeichnungen suchen. Diese Art der "Fingerprinting" -Analyse wurde auf Paläo-Meeresspiegel-Aufzeichnungen angewandt, aber niemand hatte versucht, diese vorhergesagten Muster in den Meeresspiegelmessungen im 20 Jahrhundert zu suchen.

Die Entwicklung eines Weges zur Erfassung moderner Meeresspiegelaufzeichnungen beinhaltete die Nutzung von Datenanalyse- und statistischen Techniken, die in anderen Bereichen wie Technik, Wirtschaft und Meteorologie üblich sind. Wir haben diese Techniken zusammengeführt und zum ersten Mal auf dem Gebiet der Meeresforschung angewendet.

Im Wesentlichen extrahiert unser Verfahren um globale Informationen von der begrenzten lokalen Beobachtungen. Sobald wir unsere statistischen Ansatz begann Anwendung Flut Spuraufzeichnungen, merkten wir, dass wir alle unsere geschätzten einzelnen Beiträge hinzufügen könnte eine Aufzeichnung der mittleren globalen Meeresspiegels Veränderung im Laufe der Zeit zu erzeugen. Wir gingen davon aus, dass unsere Schätzung mit den zuvor veröffentlichten Ergebnissen zustimmen würde, aber was wir fanden, war eigentlich ganz anders.

Die Ergebnisse unserer Analyse zeigen, dass die bisherige Schätzung für 1901-1990 zu hoch war. Wir schätzen, einen 1901-1990 "Meeresspiegelanstieg" Rate von 1.2 Millimeter pro Jahr, unten von 1.5 Millimeter pro Jahr. In der Tat stimmt unsere niedrigere Schätzung mit dem "bottom-up" -Ansatz im IPCC vorgelegt. Es schließt "die Meeresspiegel Budget" Lücke durch die Diskrepanz zwischen den zwei verschiedenen Arten von Messungen zu beseitigen.

Obwohl dies zunächst als positives Ergebnis erscheint - dass der Anstieg des Meeresspiegels im letzten Jahrhundert langsamer war -, ist es nicht unbedingt notwendig. Wenn wir den Anstieg des Meeresspiegels in den letzten Jahrzehnten betrachten, stellen wir fest, dass unsere 1993-2010-Rate von 3-Millimetern pro Jahr mit den zuvor veröffentlichten Ergebnissen übereinstimmt. Mit unserem Modell bedeutet dies, dass die Rate des globalen Meeresspiegelanstiegs nicht um den Faktor zwei (drei geteilte 1.5-Millimeter pro Jahr), sondern um einen Faktor 2.5 (drei geteilt durch 1.2 Millimeter pro Jahr) gestiegen ist.

Das bedeutet, dass die Rate der globalen Anstieg des Meeresspiegels 25% höher in den letzten Jahrzehnten ist - eine erhebliche Steigerung. Und diese Revision kann Prognosen künftiger Anstieg des Meeresspiegels beeinflussen.

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Über den Autor

Carling Hay hat sich im Sommer von 2012 an der Mitrovica-Gruppe an der Fakultät für Erd- und Planetenwissenschaften an der Harvard University beteiligt, nachdem sie ihren Ph.D. in Physik von der Universität von Toronto. Eines der Hauptziele von Carlings Arbeit ist es, die wichtige klimatologische Frage zu beantworten: Was sind die verschiedenen Beiträge zu den beobachteten Veränderungen des Meeresspiegels? Ihre Forschung konzentriert sich auf statistische Methoden, um den globalen mittleren Meeresspiegel während der aktuellen und vergangenen warmen Perioden besser zu verstehen und die Werkzeuge zu entwickeln, die notwendig sind, um Quelleninformationen aus historischen Aufzeichnungen auf Meereshöhe zu extrahieren.