科技要闻-新浪科技: 研究预测海平面上升或由几十厘米升至几十米

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研究预测海平面上升或由几十厘米升至几十米
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Sep 24th 2013, 09:34

　　在一些地区，海平面上升速度是全球平均水平的10倍
　　2007年，世界顶尖的科学家引起了一场风暴，他们发表了对随着全球变暖，海洋将以多快速度膨胀的最佳评估结果。政府间气候变化专门委员会(IPCC)表示，在本世纪的最后10年，海平面会上升10到59厘米。然而考虑到格陵兰岛的融化速度及相关变化，其他科学家却认为该上限过低。"我们被很多人批评说过于保守。"美国国家大气研究中心的气候分析员、2007年IPCC报告的作者之一Jerry Meehl如是说。
　　近日，IPCC准备发布其最新的气候科学报告，研究人员称，现在他们对该问题有更大的把握。尽管最终报告尚未完成，数据还会变化，但6月透露出的草案预测海平面升高量将有显著增加——到2100年可能会接近1米。不过，关于海洋如何上升、全球出现何种变化以及最终的高水位线将是多少等问题还有很大的不确定性。
　　模型差异
　　德国波茨坦气候影响研究所的物理海洋学家Stefan Rahmstorf对预测海平面上升的标准工具十分不满意，该工具是试图反映每种影响因素的物理效果的"过程"模型。这种不满意的一个原因需要追溯到2007年。当时，研究人员将影响海平面上升的所有单独过程都加入其中，也只能解释1961年到2003年期间所观测到的海面上升现象的60%。澳大利亚联邦科学与工业研究组织的海洋学家、即将发布的IPCC报告中海平面上升部分的作者之一John Church说："整体要大于所有部分的总和。"
　　因此Rahmstorf决定追求一种完全不同类型的模型。他观察了海平面从19世纪80年代开始的年上升率，并与其大气温度相匹配。他发现了一个简单的关系：大气越暖，海平面上升越快。2007年，他的模型预测到2100年，海平面将上升1.4米到3米，但当时这一结果并未被IPCC融入到报告之中。
　　这样的"半经验模型"的优势在于：它们精确地模拟了已经发生的海面上升情况，而且并不需要对它是如何以及为何发生有全面的了解。不过Rahmstorf称："这些模型可能会在50年或者100年内有用，但我们并不清楚。"
　　当用于预测时，模型的选择会有很大的影响。过程模型一般会预测到2100年海面上升低于1米，而半经验模型的预测则高达1到2米。这种上限高的半经验预测非常有争议，IPCC对其信心很低。"这些模型的唯一优势是它们容易计算。"比利时布鲁塞尔自由大学的冰川分析员Philippe Huybrechts称，"我认为它们是错误的。" 由于对诸如多少热量流入海洋以及多少地下水进入大海等影响因素有了更好的理解，过程模型的建模者自2007年开始已经取得了很大进步。建模者现在可以解释所有观测到的，特别是近几十年的海平面上升情况。
　　不过这并不能保证预测的精确性。所有人都清楚过程模型预测仍有很大的问题。特别是，建模者对格陵兰岛的冰盖和南极会发生什么，及其是否会融化流入大海造成灾难等问题没有很大把握。这些冰盖所含有的水量可以使海平面上升多于65米，而世界上所有其他冰川融化也只能使其上升0.4米。
　　美国得克萨斯大学奥斯汀分校的海平面研究人员Don Chambers称，尽管存在这些问题，IPCC还是认为通过该模型，研究人员最终可以对格陵兰岛和南极洲的冰盖活动有足够的了解，并进行相关预测。根据最近的IPCC报告草案，对2100年海平面上升程度的估测提高了3厘米到21厘米。虽然这仍然比半经验模型的估测要低，但是过程模型的结果正在缓慢提高，其差距正在减小。
　　陆地运动因素
　　10年前，当美国阿拉斯加州费尔班克斯大学的地球物理学家Jeff Freymueller访问Graves港时，他的航海图上标出的是3个孤立的小岛，然而他看到的却是与大陆相连的3个长满草的半岛。这是由于阿拉斯加州一些地区的水平面正在下降——每年最多下降3厘米。
　　该地的地面在上升，这种缓慢的动作已经持续了1万年，从上一个冰河时代结束时就开始了。重力对海洋的影响也起到了作用：随着格陵兰岛冰盖融化，其重力作用减少，允许更多的海水向南流动。
　　所以，一个地区海平面的变化趋势与全球平均水平(每年上升约3.2毫米)可能会有很大差异，陆地的运动是影响因素之一。由于水不停注入，世界各地海平面上升的程度很不均匀，增加了复杂性。大块陆地和冰块附近的水域会由于重力作用积聚在海岸。随着冰盖融化，重力场作用会减弱，从而改变海平面。
　　科学家和工程师们刚刚开始将所有这些影响都融入区域模型中。6月，纽约城市气候变化小组在纳入重力变化的区域影响后，更新了海平面上升的估测数据。小组成员总结称，他们预计海平面会在2050年出现30厘米到60厘米的上升。
　　对区域海平面上升数据有兴趣的不只有试图评估区域影响的人们，还有那些试图对全球影响进行建模的科学家。对于后者来说，这些数据带来了好消息。由南极融冰引起的重力变化会有助于防止南极西部冰盖的灾难性崩溃：由于南极失去一些冰盖，当地的海平面会下降，从而引起冰盖的浮动边缘会到达海底，触地的冰块比四处游动的浮冰更不易失控。"这将会使冰盖变得稳定。"美国哈佛大学地球物理学家Jerry Mitrovica如是说。
　　上新世的提示
　　"到2100年，海平面上升也不会停止。"Church说。在遥远的未来，海平面上升的程度会从几十厘米增长到几十米。
　　在过去的几年里，纽约地球观测中心的海洋地质学家Maureen Raymo通过访问澳大利亚的采石场，并检查北美东海岸的路堑，来寻找300万年前海滩的贝壳和其他残骸。她希望重建从上新世开始的海平面，这反过来也会提供关于几千年后世界会是什么样子的信息。
　　Raymo称，目前对上新世海平面上升程度的估测从几乎没有到40米不等。"不过这不是很有帮助。"较低和较高的估测之间的差异正是南极东部冰盖融化和保持冰冻之间的情况差异。对于那些试图发现在未来几百年里冰盖是否融化或者以何种速度融化的建模者来说，上新世的冰盖融化情况可能会为他们提供一些信息。这不仅要求发现上新世的海岸，还要找出在冰盖融化和地幔岩石持续运动后陆地是如何移动的。
　　Raymo和她的团队已经调查了数千公里的海岸，从几十个海滩站点收集了信息。她表示，可能还需要调查8个以上的站点和用5年的时间来完成这项工作。
　　海平面上升将近70米时，美国佛罗里达州和巴西的大部分地区都会被淹没，自由女神像也会被水淹至腰部。不过数千年后，这才有可能发生。人类还有时间去适应，而这意味着人类会一步步将土地交给海浪。
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