Tungt vand:Hvordan smeltende iskapper og oppumpet grundvand kan sænke lokale havniveauer - og øge dem andre steder

Forestil dig, at du står nær kanten af ​​det antarktiske indlandsis og stirrer ud over havet, når isen nær dig begynder at smelte meget hurtigt. En bølge af smeltevand strømmer ud i havet. Overraskende nok ser du havniveauet falde – ikke stige.

Men hvorfor? Når vi tænker på stigning i havniveauet, forestiller vi os, at havene stiger ensartet. Men havet er ikke som en spand vand. Den er ujævn og ujævn. Tyngdekraften spiller en afgørende rolle. Vand er tungt. Og i modsætning til sten, bevæger denne enorme masse sig let. Is smelter, sne og regn falder, floder løber, vand fordamper og danner skyer. Når isen smelter, skifter dens vægt fra land til hav og tilbage igen.

Vores nye forskning, offentliggjort i Geophysical Research Letters , bruger tyngdekraftsfølende satellitter til at spore, hvordan ændringer i vandlagring på land kan forårsage uventede udsving i havniveauet.

I dette århundrede har hurtig afsmeltning af iskapper og bjerggletsjere hævet det samlede globale havniveau med omkring 1,5 millimeter om året. Smeltende is har bidraget med 75 % til den samlede stigning i havmassen. De resterende 25 % skyldes ændringer i vandlagring på isfrie landområder. Dette omfatter ændringer i vand fanget i dæmninger, vand brugt af afgrøder og vegetation samt udvinding af grundvand, som derefter enten fordamper eller flyder ned ad floder og til sidst ender i havene.

Ændringer i det lokale havniveau skyldes ikke kun smeltende gletsjere eller iskapper. Enhver ændring i vandmasse på land kan gøre det samme. Under store oversvømmelser bliver landet tungere, hvilket øger dets tyngdekraft og udløser midlertidig lokal havstigning. Under tørker mister jorden masse, tyngdekraften falder og det lokale havniveau falder.

Disse kortsigtede effekter kommer i tillæg til de langsigtede stigninger i havniveauet forårsaget af smeltningen af ​​Grønland og Antarktis og den termiske ekspansion, efterhånden som havene opvarmes på grund af klimaændringer.

Hvordan påvirker vandudveksling havniveauet?

Hvorfor ville det lokale havniveau falde nær Antarktis kyst, hvis iskappen smelter? Det er alt sammen på grund af tyngdekraften.

Tænk på størrelsen af ​​den antarktiske iskappe, som dækker kontinentet og havene omkring det. Den er næsten 5 kilometer høj på det tykkeste sted og vejer svimlende 24 millioner milliarder tons. En masse af denne størrelse udøver en tyngdekraft på havet i nærheden, hvilket gør havniveauet højere, end hvis det ikke var der. Men efterhånden som iskappen smelter, mister den masse, hvilket svækker trækket. Som et resultat bliver havets masse mindre tiltrukket af isen, og nærliggende havniveauer falder faktisk - mens mere fjerne havniveauer stiger.

Vand udveksles konstant mellem land og hav. Denne udveksling – gennem nedbør, floder og grundvand – ændrer havniveauet længere væk, hvilket påvirker kystlinjer langt ud over indsejlings- eller udvindingspunktet. Disse udsving i vandstanden følger et forudsigeligt mønster, når Jorden roterer.

Hvad dette betyder er, at stigningen i havniveauet er forskellig fra sted til sted og fra tid til anden, selv når isen smelter støt af global opvarmning.

Hvis der er en pludselig ændring af vand- eller islagring, kan det i høj grad påvirke vandstrømmene i havet og bestemme, hvor havniveauet stiger eller falder. For eksempel, når Antarktis og Grønlands indlandsis smelter, fører ændringen til tyngdekraften faktisk til et fald i havniveauet i polarhavene, mens havniveauet stiger hurtigt nær Ækvator.

Vores forskning har vist, at pumpning af grundvand i isfrie områder - de kontinenter, hvor de fleste af os bor - kan, på steder som Kuwait City, næsten maskere den forventede stigning i havniveauet fra smeltning af iskappe. Men på steder som New York, langt væk fra intens grundvandsudvinding i Asien, accelereres havniveaustigningen.

Af vand og land

I isfrie områder er det lokale havniveau påvirket af, hvad der sker med vand på land, hvad enten det er ændringer i søer og floder, jordfugtighed under tørke og oversvømmelser eller overudvinding af grundvand.

Når La Niña ankommer til det østlige Australien eller det nordlige Sydamerika, bringer denne klimacyklus ofte styrtregn, som kan resultere i storstilede oversvømmelser, skader for milliarder af dollars og tab af menneskeliv. Men La Niña kan også vippe gravitationsbalancen mod landet.

I 2010 og 2011 faldt på hinanden følgende La Niña-begivenheder så meget regn på land, at det globale havniveau faldt omkring 5 mm. I det tredobbelte La Niña fra 2020 til 2023 bremsede regndumpet markant den globale havstigningshastighed.

Dette reducerer, om end midlertidigt, den klimadrevne stigning i det globale havniveau.

Hvad med grundvandet? I det meste af verden har drivkraften til udvikling og befolkningstilvækst drevet stadig større efterspørgsel efter vand. Regioner i Kina og Indien har udvundet grundvand med en samlet hastighed på omkring 37 milliarder tons om året, hvilket langt overstiger den naturlige genopfyldningshastighed.

Denne overudvinding af grundvand har ydet et væsentligt bidrag på ~1 mm pr. årti til den samlede havniveaustigning. Men paradoksalt nok har det fået det lokale havniveau til at falde, da vores flittige aktiviteter flytter vandmasse fra undergrunden til gårde og derefter til havet via floder.

Efterhånden som grundvandet udtømmes, mister jorden masse, og dets tyngdekraft falder. Hidtil har dette haft en langt mere udtalt effekt på det lokale havniveau end stigningen som følge af fjerntsmeltende is.

Selvfølgelig skal vandet et sted hen. Ubæredygtig brug af grundvand ender med at få havniveauet til at stige andre steder og bidrager til den samlede stigning fra indlandsisen og bjerggletsjernes afsmeltning.

Hvad byder fremtiden på?

Vores forskning peger på én grund til, at nogle af os endnu ikke har set den fulde effekt af global opvarmning, der driver havniveaustigningen – den er blevet maskeret af grundvandsudvinding eller klimacyklusser som La Niña.

Overforbrug af grundvand er aftaget i Kina på grund af politiske ændringer, hvilket har ført til omkring 21 milliarder tons øget vand i disse regioner, siden de politiske ændringer trådte i kraft.

Omvendt vil dette se den lokale havstigning accelerere, da grundvandsindvinding ikke længere opvejer stigningen fra smeltende iskapper. Men på fjerne kyster vil reduceret grundvandspumpning få havniveaustigningen til at bremse.

På nuværende tidspunkt konkurrerer grundvandsanvendelse og andre ændringer på land nogle steder med virkningen af ​​isdrevne effekter. Ændringerne i vandet på vores kontinenter har i høj grad påvirket de lokale havniveauer.

Men disse ændringer er midlertidige og begrænsede i størrelse i forhold til den store:accelererende afsmeltning af iskapperne, der dækker Grønland og Antarktis.

Flere oplysninger: Rebecca McGirr et al., Signifikante lokale havniveauvariationer forårsaget af kontinentale hydrologiske signaler, Geophysical Research Letters (2024). DOI:10.1029/2024GL108394

Journaloplysninger: Geofysiske forskningsbreve

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.