Podwyższenie poziomu morza: rozszerzanie się z powodu temperatury, zmeltaniewanie lodu i wybrzeże 2100 roku

Dwa liczby tworzą jedną krzywą

Poziom średniej globalnej morza to budżet, nie pojedyncze mechanizm. Od lat 70. XX wieku około 40% obserwowanej wzrostu pochodzi z rozszerzenia się termicznie wodnicy morskiej, a reszta z rzekomorza: górskich lodowców, sztokoldu greckiego i antarktyckiego, z mniejszymi i bardziej zmieniającymi się wpływami ze zmian w ilości wody przechowywanej na lądzie w rezerwatarnych jeziorach, podziemnych warstwach gruntowych i wilgotności gleby.

Od 1901 do 2018 roku poziom średniej globalnej morza wzrosł o około 20 centymetrów, a szybkość wzrostu zwiększyła się podobno trzykrotnie od początku dwudziestego wieku, przemieniając się w około 1,4 milimetry rocznie do ponad 4 milimetry rocznie dzisiaj. To przyspieszenie, a nie sam liczbowy wynik, jest tym, co martwi planerów: ten sama ścieżka emisji powoduje wolny i prawie liniowy wzrost tego wieku oraz znacznie szybszy w przyszłym wieku, gdy lodowe płyty zaczną się dopasować do już kompromitowanego ciepła.

Rozszerzenie termiczne: ciepła woda zajmuje więcej miejsca

Woda rozszerza się podobnie jak wiele innych materiałów, gdy się ciepie. Efekt ten nazywany jest stericznym wzrostem poziomu morza, a nie jest stała procentów — współczynnik rozszerzenia wodnicy samotrwa się z temperaturą i ciśnieniem, więc stopień ciepłenia tropików powoduje większy wzrost poziomu morza niż ten sam stopień ciepłenia blisko polarnych regionów. Ponieważ ocean jest ogromny i słabe przewodnik ciepła, większość tego ciepła wpada przez powierzchnię i rozprzestrzenia się w dół po latach, co oznacza, że wkład stericzny nadal wzrasta długo po tym, jak sam atmosfera przestanie ciepieć.

steric rise  =  integral over ocean depth of  alpha(T, S, p) * dT(z) * dz

  alpha(T, S, p)  thermal expansion coefficient (rises with T)
  dT(z)           temperature change at depth z
  ocean heat content change measured by Argo float network (2000-present)

Rozejm lodowcowy: teraz góry, potem sztuczne lodowce

Góry lodowe są małe i cenne, więc reagują na podwyższanie temperatury w latach lub dekadach. Większość z blisko 200 tysięcy górskich lodowców straci masa co roku. Dwa sztuczne lodowce zachowują się bardzo inaczej. Grönlandia straci masa głównie poprzez rozebranie się na powierzchni i przepływ do oceanu, proces szybki i bezpośrednio związany z temperaturą letnią. Antarktyda straci masa głównie przez wydzielanie lodu na obrzeżach, gdzie lodowce flotujące wspierają sztuczne lodowce za nimi; gdy lód na tych lądowiskach się wzmocni lub zawali, lodowe strumienie, które je zatrzymywały, mogą przyspieszyć znacząco. To dlatego Antarktyda dominuje w zakresie niepewności prognoz długoterminowych — jej reakcja zależy od strukturalnej fałdowania lodu, co jest znacznie trudniejsze do modelowania niż proste rozejmowanie się na powierzchni.

Dlaczego poziom morza lokalny nie jest globalnym poziomem morza

Rozejmia lodu nie podnosi poziomu morza równomiernie na całym świecie. Lód ma masę i zatem grawitację, a duży lodowiec wyciąga otaczający go ocean ku sobie; gdy się zmniejsza, ten wyciąg słabej mocy spowoduje opadanie poziomu morza w promieniu około 2000 kilometrów od lodozaworu, podczas gdy w innych miejscach wzrost jest większy niż średnio. Dodajmy do tego popychanie ziemi lokalnej z powodu wydobywania wody podziemnej, ciągły dostosowanie glacialne isostatyczne pozostawione po ostatnim okresie lodowca, oraz przesunięcia prądów morskich prowadzące do akumulacji wody przy konkretnych wybrzeżach, a otrzymamy tendencje lokalnych poziomów morza, które mogą być dwukrotnie większe niż średnia globalna w jednym mieście i prawie zerowe kilometry stąd.

Konwersja liczby na mapę inundaacyjną

Najprostszym sposobem wizualizacji wpływu jest model wannki: przyjmij model wysokościowa digitalny wybranego obszaru brzegowego, wybierz poziom morza docelowy, a następnie zalij każdą komórkę znajdującą się poniżej tego poziomu i hydraulicznie połączoną z otwartym oceanem — nie tylko graniczną wartość, ale całą przestrzeń, ponieważ dolne doliny odzielone przez wybrukowanie powinny pozostawać sucha. W bardziej zaawansowanych modelach brzegowych zastępuje się statyczne zalanie równaniami wodnymi głębokością mniej niż jednego metra, dodając burzę nadmiernego podwyższenia morza, nektary i run-up fal, co sprawia, że mapa pokazuje nie tylko miejsca, do których może dotrzeć woda, ale także jak szybko i często to faktycznie nastąpi.

queue = [ every coastal cell touching open ocean ]
while queue is not empty:
    cell = queue.pop()
    for neighbour in cell.neighbours:
        if neighbour.elevation < targetSeaLevel and not neighbour.flooded:
            neighbour.flooded = true
            queue.push(neighbour)

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Sea Level Rise Simulation i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.