25年,海平面上升了約8釐米

2018年09月14日 08:39:15
來源: 中國科學報 作者: 張文靜

  海平面上升不僅對自然環境及生態系統産生深刻影響,也對全球特別是沿海地區的社會經濟造成危害。因此,一直以來,海平面上升問題不僅是全世界科學家的研究熱點,也是備受人們關注的議題。

  最近,世界氣候研究計劃全球海平面收支研究組發佈了一份評估報告,給我們帶來了一個令人擔憂的消息。報告稱,自1993年以來,全球海平面顯著上升,平均每年上升趨勢為3.1毫米,也就是説,25年來,海平面上升了約8釐米,且這一上升趨勢正在加速。

  90多位科學家共同撰寫一份報告

  作為全球變化研究中開展較早的一個計劃,世界氣候研究計劃(WCRP)由世界氣象組織與國際科學聯合會聯合主持,目的是擴充人們對於氣候機制的認識,預測氣候變化,監測人類活動對氣候所産生的影響。

  大概一年半以前,WCRP海平面研究小組召集全球90多名科學家開始共同撰寫一份報告,分析1993年以來全球海平面變化及其貢獻因素。

  為何對海平面變化的分析需要如此“興師動眾”?

  中科院大氣物理研究所副研究員成裏京解釋説,除了海平面變化這一研究方向非常重要以外,還因為影響海平面變化的因素非常複雜,研究子領域也較為繁多。

  “海平面變化的影響因素包括海洋本身物理要素的變化,如海洋溫度變化,我們稱之為熱容海平面;包括冰凍圈的變化,如陸地冰川、格陵蘭和南極冰蓋的消融;還包括大氣和海洋協同的變化,如降水、蒸發和徑流量的變化造成的海洋和陸地、大氣間的淡水交換等。這些複雜的因素使得海平面變化研究覆蓋了地球科學多個學科,吸引了國內外一大批優秀的科學家參與研究。”成裏京説。

  成裏京是該評估報告的撰寫者之一。由於在全球海洋溫度數據分析方面具有優勢,中科院大氣物理研究所受邀參與了報告中熱容海平面變化章節的撰寫,並提供了該所的海洋溫度格點分析數據,用以估計海洋溫度變化造成的海平面變化。

  1992年底,美法合作的“托佩克斯/海神”衛星發射。這顆衛星攜帶了一台名為雷達測高計的儀器,能夠提供非常精確的全球海平面測量結果。這使得自1993年開始,全球總的海平面變化有了衛星觀測數據。

  同時,每一個海平面變化的貢獻要素又都有其獨立的觀測。比如,海洋溫度變化有海洋溫度現場觀測數據;陸地冰川、格陵蘭和南極冰蓋消融既有現場觀測數據,也有2003年以來的衛星測高數據(GRACE衛星)。“不同的數據有其各自優勢,也有一定的不確定性。”成裏京説。

  更為複雜的是,在海平面變化研究領域,每一個單獨的研究方向都有大量學者構建了不同的數據産品,這使得單個研究團隊很難完整蒐集到每一個子領域的最佳數據,從而對海平面收支情況進行完整的評估。

  由於使用數據的差異,過去幾年發表的很多研究結果,都對海平面收支情況産生了不同的結論。

  “所以,此次WCRP集合了超過90位全球海平面變化及其子領域的專家,通過系統性地蒐集和整理目前國際上的最佳數據集,來對1993年以來的海平面收支情況進行評估。這份報告想回答的是下面幾個問題:全球海平面自1993年以來變化有多少?是否在加速?是否可以閉合海平面收支?各個貢獻因子的相對貢獻到底有多大?”成裏京説。

  3.1毫米是怎樣得來的

  最近,這份評估報告正式發佈。報告顯示,自1993年以來,全球海平面在加速上升,平均每年上升3.1毫米。

  這個數字是怎樣得來的?

  成裏京告訴記者,本次報告中總的海平面變化觀測數據是基於“托佩克斯/海神”衛星提供的原始數據。國際上不同的研究小組用不同演算法反演總的海平面變化,得到的結果總體非常一致——1993~2017年的平均海平面上升速率在每年3.08~3.13毫米。因此,本次報告的最優估計為每年上升3.1毫米。

  但記者在查閱資料時發現,“托佩克斯/海神”衛星的監測數據有一度曾表現為海平面上升的速度在放緩。為何會出現這種現象?

  成裏京解釋説,首先,海平面變化並不是簡單的直線上升。地球系統複雜的內部變率以及不斷變化的外部強迫使得海平面變化中有複雜的波動變化。比如厄爾尼諾現象和拉尼娜現象(厄爾尼諾事件發生時海平面會上升,拉尼娜事件發生時海平面會下降),以及火山爆發(如1992年皮納圖博火山爆發以後海平面短暫下降)。

  “同時,‘托佩克斯/海神’衛星監測數據在1998年之前也有一些系統性偏差,數據本身具有一定的不確定性。這些因素和長期上升趨勢一起反映在觀測到的海平面變化中,影響著海平面上升速度,特別是加速度的估算。”成裏京解釋道,“不過,目前而言,不論這些影響因素多複雜,所有數據都顯示自1993年以來海平面在上升,目前主流海平面研究領域對海平面上升並無爭議。”

  只不過,受到上述因素的影響,目前海平面是否加速上升尚存在一些爭議。“但隨著‘托佩克斯/海神’衛星積累了超過25年的數據,包括本次報告在內的一些最新研究提供了越來越多的證據,表明海平面在加速上升。”成裏京説,科學研究基本不存在“一錘定音”,科學家們總是需要積累更多數據和證據,不斷增加對自然現象和科學問題的認知。“對於海平面變化而言,更多更長的監測數據,不斷地投入研究明確和解決存在的問題,是澄清爭議的唯一路徑。”

  須繼續監測並預測

  此次報告的另一個重要內容,就是分析了1993年以來全球海平面變化的各個貢獻因素及其貢獻比例。

  報告顯示,自1993年以來,全球海平面上升的主要原因,在於海洋升溫導致的熱膨脹效應,其貢獻比例為42%。此外,陸地冰川融化貢獻了21%,格陵蘭冰蓋和南極冰蓋消融分別貢獻了15%和8%。另外,受降水、蒸發、徑流等影響的淡水在陸地的儲存量也影響著全球海平面變化,但其短期波動較強,並且不易觀測,對海平面變化的貢獻不確定性較大。

  這些數字意味著什麼?

  “首先意味著海平面上升是一個複雜的問題,不僅僅是海洋圈的問題,也是冰凍圈、陸地和大氣圈層的綜合問題,其反映了這些圈層在氣候變化下的累積效應。”成裏京解釋説,“其次,海洋升溫的貢獻依然是最大的,這意味著雖然工業革命以來全球變暖的能量積累到了海洋裏面,看似遠離人類生活的陸地,但卻會對人類産生深遠的影響。最後,格陵蘭和南極冰蓋開始並加速消融值得高度警惕。雖然全部消融的情況在短期內不會發生,但格陵蘭和南極存儲了地球90%以上的冰,如果南極和格陵蘭冰蓋全部融化,會使得海平面上升超過60米。”

  “這次WCRP發佈的報告告訴我們,透過海平面上升來理解全球氣候變化,是一個系統性和全球性的複雜問題,它已經滲透到了地球系統各個圈層。我們需要繼續和加強海平面及其各個貢獻因素的綜合監測,深入理解過去的變化,並對未來海平面變化進行更好的預測。這些基礎性工作可以為應對海平面上升風險提供科學依據。同時,我們也需要更積極地應對海平面上升可能帶來的各種影響和災害。”成裏京説。

標簽 - 海平面變化,上升速率,相對貢獻,全球海平面,格陵蘭
網站編輯 - 孫思清