海平面上升是指海洋表面高度的长期增加,可在全球尺度上测量,也可相对于某一海岸的陆地测量。它不同于潮汐、海浪和风暴引起的暂时性变化。现代全球海平面上升是气候变化的后果,主要源于海水变暖膨胀,以及陆地冰体中的水进入海洋。其局地影响还取决于陆地运动和区域海洋状况。(science.nasa.gov)
物理成因
现代海平面上升主要由两个过程驱动。首先,海水的温度升高时,热膨胀会使其体积增大。这一过程并不向海洋添加水,却会抬升海平面。其次,冰川以及格陵兰和南极冰盖的流失增加了海洋中的水量。随着海洋变暖、降雪、表面融化和冰体流出情况发生变化,这些因素的贡献也会随时间改变。(nasa.gov)
漂浮海冰的融化并不等同于陆地冰体的融化:浮冰已经排开了一定体积的海水,因此其融化对海平面的直接影响小得多。不过,漂浮的冰架会影响接地冰体向海洋的流出;冰架阻挡作用的变化,可以改变冰盖对海平面上升的贡献。(ipcc.ch)
陆地储水量的变化也是一个影响因素。水库截留了原本可能流入海洋的水,而开采地下水则可能将储存在陆地上的水转移到海洋。降雨及水循环中的其他变化,也会重新分配陆地与海洋之间的水。这些交换既有助于解释短期波动,也能解释部分历史变化趋势。(sealevel.nasa.gov)
全球海平面与相对海平面
全球平均海平面反映整个海洋的平均水平。相对海平面则描述海面相对于邻近陆地的高度,因此对沿海洪水尤为重要。当陆地下沉时,即使附近海面高度的变化较慢,该海岸的相对海平面也可能迅速上升。反之,即便全球平均海平面正在上升,只要陆地抬升足够快,局地相对海平面仍可能下降。(earth.gov)
地面沉降可能由沉积物压实、地下水开采或地质过程引起。冰川均衡调整,即固体地球对过去冰盖加载和卸载持续作出的响应,也会影响海岸高程。由于存在这些运动,仅凭全球平均值不足以描述某一具体海岸线的情况。(science.nasa.gov)
海洋环流、风和密度变化会在区域尺度上重新分配海水。冰体流失还会改变引力、地球自转和地壳形变,形成具有地域差异的海平面变化格局,称为“指纹”。因此,冰盖融化所增加的水并不会使各地海平面等幅上升,在不断缩小的冰体附近,海平面甚至可能下降。(ntrs.nasa.gov)
测量与观测到的变化
验潮仪测量水面相对于固定海岸基准点的高度。有些观测记录已延续一个多世纪,但观测站分布并不均匀。卫星测高能够覆盖广阔得多的海域:利用雷达脉冲测量在轨卫星与海面之间的距离,再结合精确的轨道信息确定海面高度。常规卫星监测始于1992年。(earth.gov)
其他观测手段可用于识别变化的成因。卫星重力测量追踪冰体、海洋质量和陆地储水量的变化。Argo剖面浮标测量海洋温度和盐度,据此可估算热膨胀。地面卫星导航接收机测量陆地运动,帮助区分验潮站所在地的海面上升与陆地沉降或抬升。(earth.gov)
政府间气候变化专门委员会评估认为,1901年至2018年间,全球平均海平面上升了约0.20米,评估范围为0.15—0.25米。平均上升速率从1901—1971年间的每年1.3毫米,增至1971—2006年间的每年1.9毫米,再增至2006—2018年间的每年3.7毫米。评估认为,至少自1971年以来,人类影响很可能是海平面上升的主要驱动因素。这些数值是针对特定历史时期的估计,并非适用于每一年的恒定速率。(ipcc.ch)
未来预估与不确定性
预估综合运用气候模型、观测资料,以及不同温室气体排放情景下的冰川和冰盖模型。它们描述的是取决于特定条件的未来,而非单一且不可避免的结果。基准期的选择很重要:相对于1995—2014年的预估上升量,与从当前开始计算的增加量并不相同。(ipcc.ch)
政府间气候变化专门委员会2023年的综合报告指出,相对于1995—2014年,到2100年,在极低排放情景SSP1-1.9下,全球平均海平面上升的可能范围为0.28—0.55米;在极高排放情景SSP5-8.5下,可能范围为0.63—1.01米。冰盖过程,尤其是南极冰盖过程,仍存在不确定性,因此不能排除上升幅度超出这些可能范围的情况。(ipcc.ch)
海平面对变暖的响应较为缓慢。深海持续吸收热量,加上冰盖不断流失,意味着海平面将在未来数百年至数千年间继续上升,并在升高后维持数千年。降低排放能够减小未来的上升幅度,但不会立即使其停止。(ipcc.ch)
沿海影响与应对
基础海平面的抬高会增加沿海洪水的发生频率,并使风暴潮深入更远的内陆。它还可能加剧侵蚀、促进咸水入侵,并影响淡水供应和沿海基础设施。低洼岛屿、河流三角洲和沿海聚居区尤其容易暴露于这些风险之中。(ipcc.ch)
沿海生态系统可能通过积累沉积物或向内陆迁移来应对变化。如果水位上升快于地表高程增加,或开发活动阻碍了迁移,湿地面积就可能缩减。海岸防护设施虽然可以保护建筑物,却也可能压缩这些生态调整所需的空间。(ipcc.ch)
已有记录的适应方式包括工程防护、通过改变建筑物和土地利用来适应风险、基于生态系统的措施,以及将人员或资产从暴露于风险的区域实施有计划撤退。生态恢复有助于增强海岸的缓冲能力,但其成效取决于当地条件。决策需要权衡不同措施的实施时间、成本、环境影响及局限;适应路径则随着海平面和风险的变化,安排各项措施的实施顺序。(ipcc.ch)