Forskere modellerer forskelle i østkystens havniveaustigning

Årevis, forskere har advaret om et såkaldt "hot spot" med accelereret stigning i havniveauet langs den nordøstlige amerikanske kyst. Men nøjagtig modellering af denne acceleration samt variationer i havniveaustigningen fra en region til en anden har vist sig at være udfordrende.

Nu, et kommende papir i Geophysical Research Letters tilbyder den første omfattende model til forståelse af forskelle i stigninger i havniveauet langs Nordamerikas østkyst. Denne model inkorporerer data ikke kun fra atmosfærisk tryk og havdynamik - skiftende strømme, stigende havtemperaturer og saltholdighed påvirker alle havniveauet - men også, for første gang, ismasseændring i Grønland og Antarktis. Forskerne siger, at deres model understøtter en voksende konsensus om, at havniveaustigningen begyndte at accelerere i 1990, og at det, de fandt, vil forbedre estimater af fremtidig havniveaustigning på lokalt niveau.

"Mange mennesker har ledt efter havniveauacceleration og har haft problemer med at finde det, " sagde James Davis, medforfatter på papiret og en professor og forsker ved Lamont-Doherty Earth Observatory. "Det faktum, at vi kunne modellere dette godt, tyder på, at det, vi måler, er korrekt."

Davis arbejdede sammen med oceanografen Nadya Vinogradova, grundlægger af Cambridge Climate Institute i Massachusetts, om modellering af havniveauet. Deres model, som inkorporerede antagelser om, at accelerationen af ​​havniveaustigningen begyndte i 1990'erne og ikke før det, nøjagtigt forudsagte variationer i havniveaustigningen langs Nordamerikas østkyst, som er blevet observeret i tidevandsmålerdata i over et halvt århundrede.

Nyere forskning viser, at det globale middelhavniveau, eller middelhavshøjden på verdenshavene, er steget med 3 millimeter (0,1 tommer) om året i gennemsnit siden 1993, da satellitter først begyndte at måle det. Men langs den amerikanske østkyst nord for Cape Hatteras, havniveaustigninger viste sig at være omkring tre til fire gange højere end det globale gennemsnit over visse perioder.

Væsentligt for den model, Davis og Vinogradova byggede, var forskning offentliggjort i 2014, der for første gang målte acceleration i glacial afsmeltning i Grønland og Antarktis ved hjælp af data fra NASA-satellitten GRACE. Et andet kritisk element var deres tilføjelse af havdynamisk modellering fra University of Hamburgs GECCO2, der, selvom lav opløsning sammenlignet med mere nuværende modeller, tillod dem at se på en tidslinje, der går tilbage til 1948. Nyere, Modeller med højere opløsning når ikke længere tilbage end 1990.

Forskerne kombinerede GRACE- og GECCO2-modellerne med atmosfæriske trykdata og sammenlignede disse med østkystens tidevandsmålinger, som måler det faktiske havniveau ved kystlinjen og er rigeligt og af høj kvalitet i store dele af det 20. og det tidlige 21. århundrede.

Davis og Vinogradova fandt ud af, at bidrag til havet fra smeltning af indlandsisen på Grønland faktisk har en tendens til at accelerere havniveaustigningen langs den sydlige del af den amerikanske østkyst, syd for breddegrad 35◦, dels på grund af en kraft kaldet gravitationel selvtiltrækning og elastisk belastning. Selvom den smeltede is tilføjer volumen til havene, det får også havniveauet tættest på en smeltet gletsjer til at falde på grund af et fald i tyngdekraften fra massetab, kaldet gravitationel selvtiltrækning. Tabet af ismasse får også landet, der var under isen, til at stige, og sænker gulvet i det omgivende havbassin, som kaldes elastisk belastning.

I modsætning, skiftende havdynamik er ansvarlig for accelereret havniveaustigning langs den nordlige del af kysten, nord for breddegrad 40◦. For eksempel, en tilstrømning af ferskvand fra grønlandsk glacial afsmeltning til det nærliggende nordlige Atlanterhav, samt stigende havtemperaturer i det nordlige Atlanterhav, svækker et etableret nuværende system kaldet Atlantic Meridional Overturning Circulation, som driver Golfstrømmen. Typisk sænker Golfstrømmen havniveauet lige langs kysten, så som denne strøm svækkes, havniveauet stiger tilbage. I mellemtiden højere havtemperaturer stiger havniveauet ved at udvide vandsøjlen.

Davis og Vinogradova valgte at fokusere på accelerationen af ​​havstandsstigningen specifikt for at undgå problemet med nøjagtig måling af det, der kaldes post-glacial rebound. Post-glacial rebound er den igangværende formændring af jordens overflade, der sker, efter at den er frigivet fra byrden af ​​bjerge af glacial is, en proces, der begyndte i Nordamerika i slutningen af ​​sin sidste istid 16, 000 år siden. (Disse ændringer sker meget langsomt over lange tidsperioder, i modsætning til elastisk belastning, som er næsten øjeblikkelig og "elastisk").

Som med elastisk belastning, post-glacial rebound kan få land- eller havbunden til at bule nogle steder og synke andre, som kan ændre forholdet mellem havniveau og land. Post-glacial rebound var den primære bidragyder til havniveauændringer i det meste af det 20. århundrede langs nogle dele af østkysten - fra Chesapeake Bay til New York såvel som nord for Maine. Men kortsigtede accelerationer har en tendens til at være mindre følsomme over for ændringer som post-glacial rebound, der opstår på tidsskalaer i tusinder af år, sagde Davis.

Davis sagde, at selvom resultaterne af deres modellering understøtter forestillingen om, at stigningen i havniveauet har været accelereret over de sidste 25 år, det betyder ikke, at det fortsætter. "Det, vi ser, er stort, " sagde Davis. "Men der er intet i dette papir, der siger, 'Åh, Jeg har opdaget acceleration, og vi kommer alle til at drukne nu.' Du kan ikke forudsige fremad." Der er mange kilder til feedback i systemet, som forskerne stadig ikke forstår, han sagde.

Stadig, Davis foreslog, at resultaterne kunne tjene som et værktøj for lokale regeringer. "Antag, at du er borgmester i Miami, og du hører, at fremskrivningerne for Grønlands issmeltning er forkerte, og de kommer til at blive meget større i det næste århundrede. Du skal bekymre dig meget mere, end hvis du er borgmester i Nova Scotia. Men hvis du så taler om havstrømme, det er vendt, sagde Davis. Hvor end du bor, du kan ikke bare gå efter disse [Intergovernmental Panel on Climate Change] rapporter, der siger, at den globale havstigning er ét tal."