Nepríjemný nesúlad so stúpaním hladiny mora bol vyriešený

Nárast hladiny morí je jednoznačným dôsledkom klimatických zmien. Teplejšia voda expanduje, zatiaľ čo roztopený suchozemský ľad steká do mora. Ale aká by to bola zábava, keby svet prírody veci trochu neskomplikoval? Množstvo procesov môže spôsobiť, že sa trendy, ktoré sa vyskytujú na rôznych pobrežiach, budú líšiť, od oceánskej cirkulácie po stúpajúcu alebo klesajúcu nadmorskú výšku pevniny. Aj keď sme chceli kvantifikovať každého prispievateľa k zvýšeniu hladiny morí, nemalo by byť prekvapením, že čísla nie sú vždy ideálne.

Výskumníci sa teda obrátili na proces nazývaný „uzavretie rozpočtu“ – pracujú na pridávaní odhadov straty ľadovej hmoty, tepelnej rozťažnosti. morskej vody a zmeny zásob vody na pevnine, a potom ich porovnať s odhadovanými trendmi hladiny mora z meradiel prílivu a odlivu a satelitov. Výskum uzavrel rozpočet na posledné desaťročia, vrátane éry dobrých satelitných údajov, ktorá sa začala okolo roku 1990 a predĺžila ju približne do roku 1960. Ale v prvej polovici 20. storočia sú meradlá prílivu a odlivu redšie, rovnako ako pozorovania ľadovcov a teplôt oceánov. V dôsledku toho zostal nesúlad medzi tým, čo by sme očakávali na základe odhadovaných príčin zvýšenia hladiny mora, a tým, čo si myslíme, že sme videli na základe odhadovaného nárastu hladiny mora. Zjavne stúpla hladina mora viac, ako sme si v tom časovom období dokázali vysvetliť.

Skúste, skúste znova

Výskumníci pracovali na týchto problémoch z každého uhla pohľadu, odstraňovali problémy so súbormi údajov a riešili komplikácie, ako sú zmeny nadmorskej výšky krajiny. Takže tím pod vedením Thomas Frederikse v Caltech’s Jet Propulsion Laboratory sa rozhodli, že je čas skúsiť to znova. Frederikse a jeho kolegovia zistili, že odhady sú teraz konzistentné až do roku 1900. A to zahŕňa niekoľko časových období vyšších alebo nižších mier stúpania hladiny mora na ceste.

Spojením každého súboru údajov, ktorý sa im dostal do rúk, títo výskumníci vypočítali globálne a regionálne odhady od roku 1900 do roku 2018. Zachovajú všetky chybové úsečky vygenerovaním 5 000 realizácií s náhodne vybranými možnými hodnotami (známe ako Monte Carlo analýza).

Oddeľujú vplyv teploty na zväčšujúci sa objem oceánskej vody („termosterický“ nárast hladiny mora) od faktorov, ktoré pridávajú vodu do oceánov („barystatický“ nárast hladiny mora). Medzi ne patrí topenie horských ľadovcov a príkrovov Grónska a Antarktídy, ako aj vyčerpávanie zdrojov podzemnej vody. Vykompenzuje to výstavba priehrad, ktoré vytvárajú zásoby povrchovej vody na pôde, ktorá predtým neexistovala.

Ich odhadovaná priemerná rýchlosť stúpania hladiny mora na roky 1900-2018 je 1,56±0,33 milimetra za rok. Súčet všetkých faktorov zmeny hladiny mora je 1,52 ± 0,33 milimetra za rok – pohodlná zhoda.

Odhady sa tiež zhodujú v rámci chybových pruhov za roky 1957 – 2018 a 1993 – 2018, ale tieto obdobia sa zrýchľujú stúpanie hladiny mora, pričom miera sa zvyšuje na približne 1,78 milimetra za rok a potom na 3,35 milimetra za rok rok.

Čo prišlo odkiaľ

V prvej polovici 20. storočia voda pridaná do oceánov predstavuje viac ako 80 percent celkového nárastu hladiny morí, hoci výstavba priehrad v druhej polovici storočia toto číslo obmedzuje. Tu je jednoduchšie porovnanie: od roku 1900 spôsobilo topenie ľadovcového ľadu dvojnásobný nárast hladiny morí ako expanzia v dôsledku otepľovania.

Dve najväčšie odchýlky v 20. storočí sa sústreďujú na 40. roky 20. storočia, keď hladina mora stúpala o niečo rýchlejšie, a na 70. roky 20. storočia, keď hladina mora stúpala o niečo pomalšie. Je zaujímavé, že globálny teplotný trend sa líšili trochu podobne, ale tepelná rozťažnosť nie je príčinou týchto zmien hladiny mora.

V 40. rokoch minulého storočia sa zdá, že nárast je spôsobený väčšími stratami ľadu z horských ľadovcov a Grónska. Spomalenie v 70. rokoch na druhej strane zodpovedá vrcholu výstavby priehrad na zemi, ktorá „kradla“ vodu z oceánov napĺňaním nových nádrží.

Pri priblížení na jednotlivé oceánske panvy je potrebné zvážiť ešte viac faktorov. Zatiaľ čo účinky ako slanosť na objem morskej vody sa v globálnom priemere vymývajú, v rámci regiónu sa stávajú významnými. Na začiatku 20. storočia nie je dostatok údajov o slanosti, aby sme sa všade dostali tak ďaleko. Ale aj keď sa počet záznamov o meradle prílivu a odlivu a nadmorskej výške krajiny líši, výskumníci zistili, že rozpočet na zvýšenie hladiny mora v každej oceánskej panve zodpovedal pozorovaniam z roku 1960.

Nie všetky kotliny sú rovnaké

Medzi jednotlivými povodiami je niekoľko zaujímavých rozdielov, napríklad vo východnom Pacifiku stúpa hladina mora pomalšie ako v južnom Atlantiku. Napodiv, trend hladiny morí v Severnom Atlantiku zodpovedá celosvetovému priemeru napriek zvláštnej situácii, v ktorej sa konkurenčné faktory navzájom zhruba kompenzujú. Ľadové štíty v skutočnosti pôsobia gravitačnou silou na okolitú morskú vodu, priťahujú viac vody a zvyšujú hladinu miestnych morí. Topenie ľadovcového ľadu v dôsledku toho uvoľňuje túto príťažlivosť a znižuje miestnu hladinu mora, aj keď sa topiaca voda vypúšťa do oceánu. Účinok pôsobil na zníženie rýchlosti stúpania hladiny morí v severnom Atlantiku. Ale zároveň pohyb morského dna smerom nadol (relikvia z doby ľadovej) malo opačný účinok, privádzalo vodu na naplnenie prehĺbenej nádrže.

Celkovo výskumníci píšu: „Uzavretie rozpočtu na morskú hladinu v dvadsiatom storočí, ako je tu demonštrované, znamená, že žiadne ďalšie neznáme procesy, ako napr. na vysvetlenie pozorovaných zmien globálnej hladiny morí je potrebná rozsiahla hlbokooceánska tepelná expanzia alebo dodatočná strata hmoty z antarktického ľadového štítu. O takýchto dodatočných procesoch sa špekulovalo, aby vysvetlili neuzavretie zistené v predchádzajúcich štúdiách globálneho rozpočtu na úrovni morí.

A ak dobre zvládame doterajšie udalosti, dodáva to určitú istotu, že rozumieme, kde a kde ako rýchlo sa bude voda hromadiť, keď sa oceány otepľujú a viac ľadovcového ľadu z nej zmizne pôda.

Príroda, 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2591-3 (O DOI).