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蓝色的绿色海面背景与鱼充分的框架构成。
蓝绿色海面 资料来源:Adem Demir / Alamy Stock Photo
海平面上升
2019年9月23日14:06

解说:气候变化是如何加速海平面上升的

齐克Hausfather

齐克Hausfather

09.23.19
齐克Hausfather

齐克Hausfather

23.09.2019 | 2:06pm
海平面上升 解说:气候变化是如何加速海平面上升的

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,单反也是不确定性最大的影响之一,不同的研究对21世纪的影响范围有很大的不同。

在单反的作用下,自19世纪末以来,地球的海洋已经上升了约0.2米近几十年来加速.在其2013年第五次评估报告(AR5),政府间气候变化专门委员会政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计,即使排放量超过100万,单反相机在本世纪“不太可能”超过100万非常高的

然而,此后几年发表的一些研究表明,单反的最坏情况预测可能要高得多——本世纪可能高达200万部甚至更多。

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),看看目前对海平面过去如何变化以及未来可能如何变化的理解是有用的。

在这个解释中,碳简报研究了历史上海平面金宝搏bet188上升的估计和海平面上升速度正在加速的证据。它探讨了历史和未来海平面上升的驱动因素,包括水的热膨胀、冰川融化和冰盖融化。最后,它将IPCC的最坏情况预测与AR5发布前后发表的其他研究进行了比较。

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。

这些潮汐仪主要覆盖沿海地区,留给研究人员来弄清楚如何最好地填补空白。潮汐仪表也受到可能使当地海平面的解释变得复杂的因素,即沉降(土地)沉没或地壳均衡反弹(由于冰川融化导致土地上升)。

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.两个额外的单反数据集干草Dangendorf-已于近年发表。(参见最近的碳简报金宝搏bet188文章在Dangendorf数据集中。)

所有这五个数据集在下面的图中显示(彩色线),以及卫星测高计1993年后的测量值(黑色)。顶部的图显示了全球海平面变化的估计值(以毫米为单位),而底部的图显示了20年的平均变化速率(毫米/年)。

全球平均海平面上升数据Church and White 2011(红色的),Jevrejeva等人2014年(黄色),雷和道格拉斯2011(灰色)Hay等人2015年(浅蓝色)Dangendorf等人2019年(深蓝色)。1993年(黑色)至今的卫星高度计数据取自国家海洋和大气管理局(NOAA)。对全球平均水平的修正地壳均衡反弹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.图表金宝搏bet188使用Highcharts

自1900年以来,海平面上升了0.18到0.2米(180到200毫米)。较新的Hay和Dangendorf数据集比早期的Church、White和Jevrejeva数据集显示的海平面上升更少。近几十年来,人们对单反的估计基本一致,但在1980年之前,差异更大。

全球海平面的变化速率以较长期的20年平均值表示,因为个别年份对全球表面温度很敏感;厄尔尼诺现象温度稍高的年份比温度较低的年份单反速度更快。

最近,有一些争论现在的单反率是否超过了20世纪40年代的水平。5个数据集中的3个(Dangendorf, Hay, Church and White)显示了海平面上升的当前速度精确的卫星高度计- 比20世纪40年代速度快约50%。

Ray和Douglas的数据集表明,目前由卫星测高仪测量的单反率略高于20世纪40年代的峰值,而其中一个——Jevrejeva——表明目前的单反率低于20世纪40年代的峰值。

然而,即使是Jevrejeva数据集的作者也表示在他们的论文中从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”。

也有证据表明,1993年以后有高质量的卫星测高数据时,单反相机的速度在加快。根据最近的2018年气候的BAMS状态报告,加速度在1993年以后的时期内,单反率每年约为0.1毫米;这意味着单反的速率每十年以每年1毫米的速度增长。

值得注意的是,全球单反掩盖了过去海平面变化和未来海平面变化的许多局部变化。根据IPCC AR5

“变化的表面风,变暖的海水的膨胀,以及融化的冰的增加都可以改变洋流,从而导致各地海平面的变化。”

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。

这些局部差异在下面的图中可以清楚地看到,它显示了1992年至2014年期间卫星高度计的单反数据。

世界上的部分地区——比如澳大利亚——单反速度比全球平均速度快得多,显示为红色,而其他地区——比如美国和墨西哥西海岸的部分地区——实际上海平面在下降(蓝色)。

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

海平面上升的驱动因素

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。

从1993年到2010年,由于热膨胀,海洋热量含量的快速增加导致海平面上升了约19毫米,约占54毫米总上升量的三分之一。

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),以及气候变化土地蓄水(湖泊、水库和地下水,暗红色)。

Church和White数据集的估计单反率用黑色方框表示,这强调了一个事实,即无论是模型还是观测都不能完全捕获导致单反的所有因素。然而,值得注意的是,如果使用Hay或Dangendorf数据集,1901-1990年期间的差距更小,因为它们只显示约1.1毫米/年的增温。

1901-1990年、1971-2010年和1993-2010年期间对历史海平面上升速率的观测和模拟贡献。每个时期的总体年平均海平面上升以黑色方块表示,基于Church and White 2011.资料来源:基于表13.1IPCC第五次评估报告第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。图表金宝搏bet188使用Highcharts

对每个驱动程序对单反的贡献的估计是不完整的,特别是在早期。例如,在IPCC第五次评估中,1901-1990年期间没有热膨胀的观测数据。

类似地,冰盖损失的估计是在过去几十年才得以实现的,重力传感器(格蕾丝)于本世纪初在卫星上发射。AR5中的气候模型通常不包括来自格陵兰岛和南极冰盖的SLR估算数据。

然而,图表显示,虽然冰川融化和热膨胀是历史上单反的主要原因,但这一情况近年来一直在改变。冰盖融化对单反的影响更大土地蓄水的变化- 部分地通过地下水耗尽灌溉。根据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“rcp”。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A1B场景。

在每个单反投影的下方,彩色条形图显示了热膨胀、冰川、冰盖和陆地储水的相对贡献。

1986-2005年至2081-2100年未来排放情景的海平面上升总量(灰色)和SLR各组成部分对总量的相对贡献(彩色条)。资料来源:IPCC第5次评估报告第13章的图13.10 (pdf)。

1986-2005年至2081-2100年未来排放情景的海平面上升总量(灰色)和SLR各组成部分对总量的相对贡献(彩色条)。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受到了一个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,大量关于未来单反的新研究陆续发表。其中许多报告显示,到21世纪末,最坏情况下的单反估计要远远高于AR5公布的估计因为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,如果排放量非常高,发表于1983年至2018年。这个数字是基于的研究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。

1983年至2018年间发布的非常高的排放情景下海平面上升2100次估计。点代表最佳估计,而条形图代表高端和低端估计数(可用)。黑线表示IPCC报表值,灰色区域将转发这些值扩展到下一个IPCC报告。基于数据Garner等人2018;图表金宝搏bet188使用Highcharts

20世纪80年代和20世纪90年代的一些早期估计率相当高,但这也是冰盖融化的科学的一段时间,不太清楚。188bet博彩公司怎么样

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:金宝搏bet188

“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。

“有很多因素导致了未来单反的数量和速率的不确定性,但气候变暖中南极和格陵兰冰盖的行为可能是造成这种不确定性的最大因素之一。”特别是,新的研究表明,南极冰盖对海平面上升的影响可能比以前认为的更大,我们已经看到未来单反预测的上限在上升。”

特别是南极冰盖,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,发表在《自然2016年,建议以前未被忽视的过程称为“海洋冰崖不稳定(MICI)意味着南极冰川比科学家们想象的更不稳定。这篇论文的结论是,如果未来的排放量非常高,“到2100年,南极洲的单反相机可能会贡献超过1米,到2500年,将贡献超过15米”。

然而,一篇发表在大西洋报告称,该研究的作者在对他们的模型进行改进后,“降低了对21世纪最坏情况的一些预测”。这篇文章说,研究结果很可能将南极洲对2100年单反相机的贡献“约1英尺”(30厘米),这“更接近其他冰学家的预测”。

最近的一篇论文-同样在大自然中-认为虽然MICI没有必要重现冰河时期的单反,但即使没有MICI,在RCP8.5下,到2100年南极洲可能会为海平面贡献约0.15米,“可能”范围为13-31厘米。这些估计明显高于IPCC第5次评估报告中公布的来自南极洲的最佳估计贡献——0.05亿。

加纳和他的同事们建议IPCC报告中预测的单反率可能低于其他研究的高端估计的原因有很多。

这些原因包括流程模型IPCC引用的模型完全基于物理而不是通过观测进行训练,它们往往不会显示出随着气温上升,冰原的巨大贡献,因为它们可能很难捕捉到潜在的动态冰原反应,比如MICI。

另一个因素是,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的估计显示了“可能的”(第17到第83百分位)单反的范围,而其他许多研究显示了“非常可能的”(第5到第95百分位)的潜在未来范围。

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。

新的政府间气候变化专门委员会报告

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21世纪潜在的单反估计高于IPCC的AR5。SROCC预计的变化大多在最顶端,而对中或低排放情景的估计不太可能看到大的变化。从政策角度来看,这一点很重要,因为它意味着未来的排放——以及减缓的幅度——在塑造未来单反的结果和避免最坏结果方面可以发挥很大作用。下图显示了SROCC与AR5的SLR估算值:

在21世纪(米)的全球平均海平面上的预计变化,相对于1986  -  2005年的平均水平。每个面板都显示了相对于AR5(黑线和灰色区域)所制作的投影的当前报告(SROCC,彩色线和面积)的投影。左:低排放RCP2.6场景。中心:中等排放RCP4.5路径。右:极高的排放RCP8.5情景。来源:IPCC SROCC图4.9。

在21世纪(米)的全球平均海平面上的预计变化,相对于1986 - 2005年的平均水平。每个面板都显示了相对于AR5(黑线和灰色区域)所制作的投影的当前报告(SROCC,彩色线和面积)的投影。左:低排放RCP2.6场景。中心:中等排放RCP4.5路径。右:极高的排放RCP8.5情景。来源:IPCC SROCC图4.9

即使是这些新的估计结果也可能是保守的。例如,一个最近的研究通过教授Jonathan Bamber布里斯托大学他的同事们召集了一组22位专家,评估他们对未来单反出现的可能性的看法。他们发现,到2100年,全球单反超过200万的情况“在高排放情况下的不确定性范围内”。这是IPCC第5次评估报告中最高数值的两倍多。

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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