Повышение уровня моря является одним из наиболее заметных и последовательных последствий потепления планеты. Поскольку выбросы парниковых газов продолжают накапливаться в атмосфере, мировые океаны реагируют измеримыми способами - расширяясь по мере поглощения тепла и по мере получения талой воды из ледников и ледяных щитов. Для прибрежных сообществ, политиков и всех, кто обеспокоен будущим нашей планеты, понимание фактов и цифр, лежащих в основе повышения уровня моря, не является обязательным; это важно для принятия обоснованных решений, планирования инфраструктуры и сохранения экосистем. В этой статье исследуется наука о повышении уровня моря, данные, отслеживающие его прогресс, и то, что мы можем ожидать в ближайшие десятилетия.

Что такое повышение уровня моря?

Повышение уровня моря относится к долгосрочному увеличению средней высоты поверхности океана относительно фиксированной опорной точки, такой как земля. В отличие от краткосрочных колебаний, вызванных приливами или штормовыми нагонами, повышение уровня моря является устойчивой глобальной тенденцией, обусловленной в первую очередь изменением климата. Оно измеряется с использованием комбинации данных датчиков приливов, датируемых более чем столетием, и точных спутниковых данных альтиметрии, собранных с начала 1990-х годов.

Важно понимать, что уровень моря неоднороден по всему земному шару. Такие факторы, как океанские течения, гравитационные колебания и сдвиг наземных масс, приводят к значительному изменению уровня моря от одного региона к другому. Это означает, что глобальная средняя цифра может маскировать драматические локальные различия, некоторые из которых уже испытывают темпы роста в несколько раз выше глобальной средней.

Основные причины повышения уровня моря

Существует два доминирующих механизма, способствующих повышению уровня моря в мире, оба из которых непосредственно связаны с антропогенным изменением климата. Полное понимание этих причин имеет решающее значение для прогнозирования будущих изменений и разработки эффективных стратегий адаптации.

Термическое расширение

По мере нагревания атмосферы океан поглощает значительную часть этого избыточного тепла. На самом деле более 90 процентов потепления, произошедшего на Земле за последние полвека, поглощается океаном. Когда морская вода поглощает тепло, она расширяется в объеме. Этот процесс, известный как тепловое расширение, составляет примерно от одной трети до половины наблюдаемого повышения уровня моря. Точный вклад варьируется в зависимости от ряда факторов, включая глубину океана, соленость и региональные температурные профили. Более глубокие слои океана также нагреваются, способствуя продолжающемуся расширению, которое будет сохраняться в течение веков, даже если температура поверхности стабилизируется.

Ледяной покров и таяние ледников

Лед на суше, включая массивные ледяные щиты Гренландии и Антарктиды, а также мировые горные ледники, тает с ускоряющейся скоростью по мере роста глобальных температур. Когда этот лед тает, вода убегает в океан, добавляя массу и повышая уровень моря. Льды Гренландии содержат достаточно замерзшей воды, чтобы поднять глобальный уровень моря примерно на 7 метров (23 фута), если бы он полностью таял. Хотя полный расплав не является неизбежным в человеческом масштабе времени, ледяной щит уже теряет массу с угрожающей скоростью - примерно 270 миллиардов метрических тонн в год на начало 2020-х годов. Антарктида, тем временем, представляет собой долгосрочный риск. Антарктический ледяной щит теряет массу в основном вдоль своего западного края, где теплые океанские течения подрывают плавающие шельфовые ледники и ускоряют внутренний ледовый поток.

Горные ледники, хотя и меньше по общему объему льда, быстро тают и уже вносят значительный вклад в повышение уровня моря. Такие регионы, как Аляска, Гималаи, Европейские Альпы и Анды, испытывают выраженное отступление ледников, и эти изменения имеют непосредственные последствия для доступности пресной воды и региональных опасностей.

Изменения в хранении наземных вод

В то время как тепловое расширение и таяние льда являются доминирующими факторами, изменения в том, как люди хранят воду на суше, также играют роль. Добыча грунтовых вод для орошения и питьевой воды, дренаж водно-болотных угодий и строительство водохранилищ - все это изменяет распределение воды между сушей и морем. В последние десятилетия истощение грунтовых вод стало чистым фактором повышения уровня моря, поскольку вода, которая когда-то хранилась под землей, выкачивается и в конечном итоге пробирается в океан.

Современные тенденции и исторические данные

Чтобы понять, насколько быстро и насколько уровень моря сегодня повышается, мы полагаемся на два ключевых источника данных: датчики приливов и спутниковые высотомеры. Приливные датчики фиксируют уровень моря на прибрежных станциях уже более века, обеспечивая долгосрочную историческую запись. Спутниковые высотомеры, непрерывно развернутые с момента запуска TOPEX/Poseidon в 1992 году, предлагают глобальный обзор высоты поверхности моря с замечательной точностью.

Данные говорят о ясной истории. Глобальный средний уровень моря поднялся примерно на 8-9 дюймов (210-230 миллиметров) с 1880 года. Однако темпы подъема резко ускорились в последние десятилетия. В течение 20-го века уровень моря рос в среднем со скоростью около 1,4 миллиметра в год. С начала 1990-х годов эта скорость увеличилась примерно до 3,4 миллиметра в год. К 2020-м годам скорость подъема измерялась примерно на 4,5 миллиметра в год, что указывает на то, что ускорение само по себе ускоряется. Эта тенденция согласуется с ростом глобальных температур, обусловленных продолжающимися выбросами углекислого газа и других парниковых газов.

Ключевые данные указывают на то, что: Запись со спутника с Портала изменения уровня моря НАСА показывает общий рост почти на 100 миллиметров (4 дюйма) с 1993 года. Самые высокие темпы роста наблюдаются в западной части Тихого океана и в Индийском океане, в то время как в таких регионах, как восточная часть Тихого океана, наблюдаются несколько более низкие темпы из-за естественной изменчивости.

Региональные изменения в повышении уровня моря

Несколько факторов вызывают региональные отклонения от глобального среднего, и эти изменения могут быть драматическими. Понимание региональных моделей имеет важное значение, поскольку именно локальные темпы роста, а не глобальные средние, определяют реальные воздействия.

Океанские течения и ветровые модели могут подталкивать воду к определенным береговым линиям или от них. Например, торговые ветры накапливали теплую воду в западной части Тихого океана в течение десятилетий, что приводит к росту темпов до трех раз по сравнению со средним мировым показателем в некоторых частях Индонезии, Папуа-Новой Гвинеи и островов юго-западной части Тихого океана.

Постледниковый отскок является ещё одним фактором. В регионах, которые были покрыты толстыми ледяными щитами в течение последнего ледникового периода — таких как Скандинавия и части Канады — земля всё ещё медленно поднимается после того, как вес льда был убран. Этот отскок может компенсировать повышение уровня моря, создавая впечатление, что моря не поднимаются или даже падают относительно земли в этих конкретных местах. И наоборот, такие регионы, как Восточное побережье США и побережье Мексиканского залива, испытывают оседание суши из-за добычи подземных вод и уплотнения осадков, что эффективно усиливает скорость относительного повышения уровня моря.

Гравитационные эффекты добавляют ещё один слой сложности. Массивные ледяные щиты Гренландии и Антарктиды оказывают гравитационное притяжение на окружающий океан. По мере того, как эти ледяные щиты теряют массу, их гравитационное притяжение ослабевает, заставляя воду перераспределяться от ледяных щитов. Это означает, что таяние в Гренландии фактически снижает уровень моря вблизи Гренландии, поднимая их дальше — особенно вдоль северо-восточного побережья Северной Америки.

Согласно данным, полученным от NOAA, береговая линия США, как ожидается, будет испытывать особенно острый подъем в ближайшие десятилетия, а в некоторых районах, по прогнозам, к 2050 году будет наблюдаться подъем.

Прогнозируемые будущие изменения

Заглядывая в будущее, траектория повышения уровня моря будет в значительной степени зависеть от глобальных выбросов парниковых газов, решений в области климатической политики и поведения ледяных щитов Гренландии и Антарктики. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) Шестой оценочный доклад предоставляет полный спектр прогнозов в соответствии с различными сценариями выбросов.

Согласно сценарию с низким уровнем выбросов, соответствующему целям Парижского соглашения, глобальный уровень моря, по прогнозам, вырастет примерно на 0,3-0,6 метра (1-2 фута) к 2100 году. В сценарии с высоким уровнем выбросов диапазон увеличивается до 0,6-1,1 метра (2-3,6 фута), при этом некоторые модели предполагают возможный подъем до 2 метров, если процессы ледяного покрова окажутся более чувствительными, чем в настоящее время оценивается. Даже при самых оптимистичных путях выбросов уровень моря будет продолжать расти в течение веков из-за инерции, уже встроенной в климатическую систему.

За 2100 год перспективы становятся более неопределенными, но и более отрезвляющими. Если потепление превысит 2°C, МГЭИК предупреждает, что Гренландский ледяной щит может пройти переломный момент, обрекая мир на несколько метров повышения уровня моря в течение ближайших столетий и тысячелетий. Антарктический ледяной щит, особенно Западно-Антарктический ледяной щит, может быть еще более уязвимым, причем некоторые исследования предполагают, что части его уже прошли точку невозврата.

2050 год является важной вехой.] Даже при сценариях с умеренными выбросами ожидается, что глобальный средний уровень моря к середине века вырастет примерно на 0,2-0,3 метра (8-12 дюймов) по сравнению с уровнями 2000 года. Это может показаться скромным, но для многих прибрежных регионов это представляет собой резкое увеличение частоты и тяжести приливных наводнений — часто называемых «солнечными днями наводнений» — и значительно уменьшенный буфер против штормовых нагонов.

Более широкое влияние повышения уровня моря

Последствия подъема морей выходят далеко за рамки простой потери прибрежной недвижимости. Они взаимодействуют с природными системами, инфраструктурой, экономикой и человеческими сообществами сложными и часто сложными способами.

Прибрежные наводнения и эрозия

Более высокие базовые уровни моря означают, что приливы, волны и штормовые нагоны достигают дальше вглубь страны, чем в прошлом. Результатом является увеличение частоты и глубины прибрежных наводнений. Уже многие прибрежные города США, включая Майами, Норфолк, Чарльстон и Аннаполис, наблюдали резкое увеличение числа «наводнений», которые раньше происходили один раз в десятилетие, теперь могут происходить от 10 до 20 раз в год, и это число, по прогнозам, будет расти экспоненциально с дальнейшим ростом.

Эрозия — ещё одно прямое следствие. Пляжи и прибрежные блефы естественным образом разрушаются с течением времени, но поднимающиеся моря ускоряют процесс, приближая к берегу энергию более высоких волн. Результатом является сужение пляжей, потеря прибрежных мест обитания, таких как приливные болота и мангровые заросли, и подрыв инфраструктуры, такой как дороги, мосты и здания.

Нарушение экосистемы

Прибрежные экосистемы являются уникальными уязвимыми для повышения уровня моря. Мангровые леса, соляные болота и русла морских трав занимают приливную зону и зависят от тонкого баланса между накоплением осадков и затоплением. По мере того, как уровни моря повышаются быстрее, чем эти экосистемы могут строить вертикально или мигрировать внутри страны - процессы, часто блокируемые прибрежным развитием, - они погружаются и теряются. Потеря этих экосистем оказывает каскадное воздействие, включая сокращение среды обитания питомников для рыб, потерю защиты от штормов и выброс углерода, хранящегося в осадочных породах.

Коралловые рифы сталкиваются с двойной угрозой, связанной с потеплением температуры океана и повышением уровня моря. В то время как кораллы могут расти вверх, чтобы идти в ногу с повышением уровня моря, текущая комбинация окисления океана, отбеливания и ухудшения качества воды серьезно подрывает их способность это делать. Рифы, которые не могут идти в ногу, утонут, удалив естественные волновые буферы, которые они обеспечивают, и оставляя береговые линии более открытыми.

Перемещение и экономические издержки

Одним из наиболее глубоких человеческих последствий повышения уровня моря является перемещение населения. Низколежащие островные государства Тихого океана, такие как Тувалу, Кирибати и Маршалловы острова, сталкиваются с экзистенциальной угрозой стать непригодными для жизни в течение следующих нескольких десятилетий. В Бангладеш десятки миллионов людей живут на низменной дельте Ганг-Брахмапутра и уже испытывают засоление, потерю сельскохозяйственных угодий и более частые наводнения. Миграция из этих регионов, вероятно, усилится, создавая как гуманитарные, так и геополитические проблемы.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подсчитало, что ущерб от глобальных прибрежных наводнений может превысить 10 триллионов долларов в год к 2100 году при сценарии с высокими выбросами, даже при существующих адаптационных мерах. Крупные прибрежные города по всему миру, включая Нью-Йорк, Шанхай, Мумбаи, Токио и Роттердам, сталкиваются с астрономическими расходами на защиту инфраструктуры, транспортных сетей и имущества от растущих морей и штормовых нагонов.

Стратегии адаптации и смягчения

Хотя перспективы отрезвляют, они не безнадежны. Сочетание смягчения последствий, адаптации и планирования может значительно снизить риски, связанные с повышением уровня моря. Однако время имеет существенное значение, и задержки в действиях только увеличат как затраты, так и проблемы.

Смягчение — сокращение выбросов парниковых газов — это единственная стратегия, которая может замедлить и в конечном итоге остановить повышение уровня моря в долгосрочной перспективе. Чем меньше планета нагревается, тем меньше океаны будут расширяться и тем медленнее тают ледяные щиты. Быстрая декарбонизация глобальной энергетической системы, защита лесов и других поглотителей углерода, а также инвестиции в технологии удаления углерода — все это важные компоненты всеобъемлющей стратегии смягчения последствий.

Адаптация — адаптация к изменениям, которые уже происходят и, по прогнозам, произойдут — столь же необходима. Меры адаптации для повышения уровня моря подразделяются на три широкие категории: защита, размещение и отступление.

  • Защита: Физические защитные сооружения, такие как морские стены, дамбы, барьеры от штормовых нагонов и дамбы, могут сдерживать море в густонаселенных районах. Нидерланды являются ведущим мировым примером страны, которая успешно использовала инженерные средства для защиты своей низменной земли. Однако эти сооружения дороги в строительстве и обслуживании, и они могут иметь негативное воздействие на окружающую среду прибрежных экосистем.
  • Модификация зданий и инфраструктуры для переноса случайных наводнений - это еще один подход. Это может включать в себя возведение домов, строительство на сваях, использование водостойких материалов, принятие плавучих или земноводных конструкций и реконструкцию дренажных систем для обработки более высоких уровней воды.
  • Отступление:] В некоторых районах наиболее жизнеспособной долгосрочной стратегией является управляемый откат — перемещение людей, зданий и инфраструктуры от наиболее уязвимых береговых линий. Это политически и эмоционально сложный выбор, но он становится все более необходимым в районах, где защитные или аккомодационные варианты неосуществимы или экономически эффективны.

Экосистемная адаптация является все более популярным подходом, который использует природные системы для буферизации последствий повышения уровня моря. Восстановление мангровых лесов, строительство устриц и поддержание прибрежных дюн и болот может поглощать энергию волн, улавливать осадок и обеспечивать ценные сопутствующие выгоды, такие как поглощение углерода, обеспечение среды обитания и возможности для отдыха.

Заключение

Факты и цифры повышения уровня моря не оставляют сомнений: наши океаны растут, а темпы роста ускоряются. Сочетание теплового расширения и таяния ледяных щитов уже подняло глобальный уровень моря более чем на 8 дюймов с конца 19 века, а темпы изменений теперь превышают 4 миллиметра в год. Будущие прогнозы, хотя и неопределенны по их точной величине, указывают на мир, в котором прибрежные наводнения становятся частой и в конечном итоге хронической реальностью для сотен миллионов людей.

Выбор, который мы делаем сегодня — с точки зрения сокращения выбросов, планирования землепользования, инвестиций в инфраструктуру и устойчивости общин — определит серьезность последствий, с которыми столкнутся наши дети и внуки. Хотя проблема огромна, так же как и возможность действовать. Объединив лучшую доступную науку с смелой и справедливой политикой, мы можем защитить как природные системы, которые поддерживают прибрежную жизнь, так и сообщества, которые от них зависят. Данные ясны; теперь пришло время действовать.

Для дальнейшего чтения, изучите страницу НАСА по изменению климата Жизненно важные признаки: уровень моря , которая предлагает данные в реальном времени, интерактивные карты и множество образовательных ресурсов по этой критической теме.