截至 2025 年 1 月,冰原和冰川的融化是导致地球海平面在 3000 多年来上升最快的主要原因,并有可能在未来使海平面大幅上升。然而,由于海平面与我们气候的复杂动态密切相关,因此很难准确预测海平面上升的具体数量。
海平面上升和全球变暖一样,都是以听起来很小的数字来衡量的,但上升几英寸就会对沿海社区的人口、土地和基础设施产生巨大影响。全球 10%的人口(约 7.7 亿人)生活在离高潮线不到 5 米的沿海地区。对于这数百万人来说,海平面上升会造成洪水、淹没和侵蚀等危害,从而影响基础设施、农业和日常生活。
什么是海平面上升?
海洋中的水量与陆地上的冰量直接相关:陆地上的冰越多,海洋中的水就越少,反之亦然。在地球的历史进程中,这种情况一直存在:
在地球历史上的每一个时期,地球上的冰覆盖量都与海洋中的水量直接相关。
海平面上升是指与工业化前相比,全球海平面相对于陆地的变化。温室气体排放导致的全球平均气温升高是造成海平面上升的两个重要原因:热膨胀和冰雪融化。如今,这些影响正在同时发生:海水在膨胀,融化的冰原和冰川为海洋增加了更多的水。
海洋吸收了大气中温室气体所捕获的90%以上的热量。随着海洋变暖,海水中的分子运动速度加快且间距增大,导致海水膨胀,这一过程被称为热膨胀。热膨胀会增加水的体积,从而推高整体海平面。
地球水循环中有一个固定的水量--海洋中的水量与地球上的冰量直接相关。冰少,海洋中的水就多。冰的融化既发生在上面,也发生在下面:较高的气温会从上方融化冰原和冰川,而较高的海洋温度则会融化沿海冰原的底部。从 20 世纪 70 年代到 2010 年代,全球海平面上升约有一半是由于热膨胀,一半是由于冰川和冰原融化。从 2005 年到 2013 年,融化对海平面上升的影响几乎是热膨胀的两倍。
如何测量海平面上升?
尽管科学家们平均并参考了全球海平面,但地形、洋流和引力的变化意味着地球上某些地方的局部海平面上升幅度会大于其他地方。科学家用三种方法估算全球平均海平面。
潮汐站和卫星传感器测量今天的海平面。潮汐站测量当地的涨潮和退潮,而卫星则利用雷达脉冲从太空测量海平面。科学家将这些测量结果平均化,得出全球海平面,并将平均值与历史海平面进行比较,以确定海平面随时间的上升情况。科学家利用水样、浮标、卫星和其他仪器来探测地球海洋的温度。该温度可提供热膨胀的估计值。由于海洋中的水量与陆地上的冰量直接相关,科学家利用冰量和融化率的测量来推断海平面的上升。
为什么海平面上升很重要?
海平面上升影响到任何地势低洼或拥有海岸线的地方,这些地方人口非常稠密,占全球人口的 10%以上。对于生活在沿海地区的居民来说,即使海平面上升的幅度听起来很小,也会使许多现有的气候灾害更加严重。生活在沿海地区以外的人不会面临海平面上升的暴露风险(一阶风险),但随着时间的推移,他们会面临系统性的反应风险(三阶风险)。
海洋中更多的水意味着飓风、风暴、涨潮和海啸带来更严重的浪涌和沿海洪水。
海平面升高也会将海水进一步推向陆地。与 50 年前相比,沿海地区的高潮洪水频率已经增加了 300% 到 900%。随着时间的推移,海平面的升高和风暴潮的加剧会吞噬和侵蚀海岸线或岛屿,导致可耕地的丧失。随着海洋越来越多地侵入陆地,海水会使土壤盐碱化,使植物和作物更难生长,并影响沼泽地和河口等重要栖息地。
海平面上升将走向何方?
海平面上升与大气中的二氧化碳含量密切相关,因为二氧化碳与其他温室气体共同导致大气进一步变暖,从而加剧海平面上升。尽管我们了解二氧化碳与海平面之间的关系,并且拥有有效的方法来测量当前的海平面上升情况,但无法精确预测未来逐年的海平面上升趋势。 冰川融化的速度和热膨胀的动态过程过于复杂,科学家无法进行详细建模,但趋势已然明朗。2023年,海平面上升幅度达到创纪录的3.99英寸(10.1厘米),超过了1993年的测量值。未来的全球海平面将取决于温室气体排放路径和冰川融化情况。
排放路径描述了未来温室气体排放情景以及这些排放造成的预计升温。
该图显示了代表不同未来海平面上升情景的多种路径,取决于排放量。
根据人类活动向大气中排放温室气体的速率和总量,本世纪海平面上升幅度可能在1至6英尺之间。科学家无法准确预测热膨胀、冰盖崩塌、陆地海拔变化以及格陵兰冰盖引力变化将如何逐年影响海平面。 如果南极西部冰盖和格陵兰岛的部分冰川发生崩塌或融化,可能会导致海平面上升超过200英尺并改变全球气候,但我们尚不清楚这种情况何时发生,甚至是否会发生。我们确知的是,格陵兰岛和南极洲的大片冰层已经开始融化。
海平面上升也是气候变化的滞后效应:即使我们今天就停止排放温室气体,海平面仍将在未来几个世纪内持续上升,因为温室气体在大气中停留时间很长,且会持续使地球变暖。我们知道,最终全球海平面将“追上”大气中二氧化碳浓度——目前该浓度已达到至少80万年来最高水平。
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