Istidsekkoer påvirker nutidens havniveau

En ny undersøgelse har bl. for første gang, skære en klar vej gennem et brændenældeligt problem:nøjagtig måling af en stærk effekt på det globale havniveau, der dvæler fra den sidste istid.

Hvor hurtigt er Jorden dyb, klippekappen rejser sig fra den tunge byrde af gamle iskapper, og oceanerne er stadig noget usikker. Men denne rebound-effekt, kendt som glacial isostatisk justering (GIA), er afgørende for korrekt at forstå årsagerne til havniveauændringer.

Selv at få et solidt greb om niveauet af usikkerhed forbundet med estimater af GIA har vist sig at være uhåndgribeligt. Den nye undersøgelse tilbyder en mere stringent vej ud af dette krat – etablering af et formelt system til vurdering af denne usikkerhed. Det burde føre til mere realistiske skøn over havniveauændringer, og større præcision i fremskrivninger af fremtidig havniveaustigning, ifølge undersøgelsens forfattere.

"At vide, hvor meget vi ikke ved, er det første skridt, " sagde Lambert Caron, en post-doc forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien og hovedforfatter af den nye undersøgelse offentliggjort i dag i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union,

Prøv en NASA-simulering af GIA fra JPL's Virtual Earth Systems Laboratory her.

Mens nye resultater baseret på stærke data får de fleste overskrifter, Måling af usikkerhedsniveauer er også vigtigt for videnskabelige undersøgelser. Det er et særligt vanskeligt problem i studiet af havniveauændringer.

Fortolkning af data fra NASA's tvillinge GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) satellitter giver et eksempel. Ved at måle subtile forskydninger i tyngdekraften hen over Jordens overflade, GRACE-satellitterne indsamlede et vigtigt 15 år langt datasæt, bliver nu brugt til at hjælpe med at bestemme, hvor meget havniveaustigning er forårsaget af yderligere vandmasse. GRACE kan også bruges til at spore varierende mængder havvand, ændringer i polarisen og vandets bevægelse mellem oceaner og land.

GIA tårner sig op i baggrunden af ​​sådanne målinger. At fastholde usikkerheden forbundet med det mere præcist hjælper videnskabsmænd med at adskille istid og nutidige processer, herunder hvor meget af havniveaustigningen, der er drevet af udvidelse af havvand, når det opvarmes. Kendskab til GIA hjælper også med at afklare tendenser inden for vandlagring på land, målt med satellit såvel som jordbaserede instrumenter. Et andet spørgsmål, det kan hjælpe med at afklare:hvordan ændringer i form af havbassiner forårsaget af GIA bidrager til synlige havniveauændringer.

Måling og usikkerhed

Tidligere undersøgelser forsøgte at sætte et hegn omkring usikkerhed ved hjælp af forskellige metoder, sagde Caron. Disse omfattede at køre gentagne computermodeller og udelukke alle undtagen en håndfuld, der så ud til at give det bedste match, eller "pas, " til hvad data indsamlet af GRACE og andre observationsplatforme viser.

Forskelle mellem de "bedst passende" modeller kan derefter bruges til at afsløre sandsynlige niveauer af usikkerhed i fortolkningen af ​​dataene.

"Folk begyndte at sammenligne en håndfuld modeller, nogle af dem er afhængige af lignende antagelser og opsætninger, og konkluderede, at forskellene mellem dem i det væsentlige var, hvor meget usikkerhed vi havde over GIA, " sagde Caron. "Det er fint, men det giver os ikke mulighed for at udforske hele rækken af ​​mulige scenarier. Vi har brug for en mere formel tilgang."

Den nye undersøgelse er afhængig af teknologiske forbedringer, som først er blevet mulige inden for det seneste årti, at udføre et stort antal computersimuleringer – i dette tilfælde, mere end 100, 000. Ved mere systematisk at udforske rækken af ​​GIA-scenarier, Carons team søger at vende uoverensstemmelser mellem forskellige modeller til en dyd. De formulerede spørgsmålet på en ny måde:Hvor forskellige kan modeller være, mens de stadig matcher dataene? Fra denne spredning af modeller og en metode kaldet den Bayesianske tilgang, bedre statistik over usikkerhed kan hentes.

Den nye vurdering er også baseret på GPS-tidsseriemålinger fra 459 steder i Europa, Nordamerika og Antarktis, og mere end 11, 000 registreringer af relativ havniveau – dvs. havniveau i forhold til kysthøjde. Dette gør det muligt at undersøge parametrene, der styrer GIA-rebound, mere grundigt.

Den nye ramme udmønter sig i, hvad Caron kalder de første formelle usikkerheder for GIA på globalt plan.

Undersøgelsen afslører en undervurdering af usikkerhedsniveauer for GIA-estimater, sagde han - fra en typisk 20 procent usikkerhed i tidligere undersøgelser til en medianværdi på 44 procent. I polare områder, GIA har en stor indflydelse på fortolkningen af ​​tyngdekraftsdata.

Det fører til justeringer af usikkerhedsniveauer for havniveaustigning på bestemte steder rundt om i verden. I New Orleans-regionen, for eksempel, Anvendelse af den nye metode giver en forudsigelse om en stigning på 1 millimeter i det relative havniveau om året, med en usikkerhed på 0,4 millimeter om året.

Caron sagde, at han håber, at de nye formelle usikkerheder vil være et nyttigt værktøj ikke kun for forskere, men også for byplanlæggere.

"Vi ønsker at give dem en grad af tillid til det gennemsnitlige scenarie, og hvad er det værst tænkelige scenarie, de skal planlægge efter - hvor meget landet skal investere i at modernisere infrastrukturen, rekonstruktion af moler, eller for at afbøde oversvømmelser, " han sagde.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.