海平面上升機制

1、 1.熱膨脹 .海洋中大部分熱量變化都發(fā)生在海洋上層,海洋上層熱含量與海洋上層的溫度和鹽度有關(guān).海水熱含量的變化會引起密度的變化1,利用熱含量和密度的關(guān)系可以建立熱含量變化與海面高度變化間的相關(guān)關(guān)系219552003年海洋上層700m內(nèi)由于熱膨脹造成的海平面線性上升速率大約0·33mm/a引起全球海平面變化的因素是很復(fù)雜的。除全球氣候變暖的因素外，在長時間尺度上海平面變化還受地球構(gòu)造的變化、大冰川期的活動以及大氣、海洋本身等有關(guān)因素的影響。相對于全球平均海平面而言，區(qū)域性或地方性的海平面變化卻又存在著很大的不同。這與不同區(qū)域或不同地方的地理構(gòu)造、氣象、海洋條件有關(guān)。眾多研究表明，海平

2、面變化同海水的熱膨脹密切相關(guān)，海平面高度變化主要是由海水熱膨脹引起的，在某些特殊年份，海平面高度變化幾乎完全來自海水熱膨脹。（01-07）（圖）IPCC(2001)根據(jù)全球大氣海洋環(huán)流模式(AOGCMS)得出熱膨脹使海平面上升了大約0. 30. 7 mm/a。自IPCC的報告后,關(guān)于熱膨脹的研究又取得了許多新的突破。表：熱膨脹對海平面的影響最新研究成果（新進展2006） 選擇： IPCC第三次報告10指出:在未來的100年里熱膨脹被認為是引起海平面上升的最重要因素。由于海洋的熱容量巨大,表層的受熱被完全傳到海洋的整個深度上會有相當長時間的延遲,結(jié)果是海洋不會處在平衡狀態(tài),而且當大氣中溫室氣體濃

3、度穩(wěn)定后,全球海平面還將繼續(xù)上升。因此研究預(yù)測海平面的變化則主要依賴未來氣候變化的預(yù)測,這就必須依靠全面綜合的全球海、氣、陸以及海冰的耦合模式,如CCSM等耦合模式。但由于理論認識水平有限,目前模式對云、海洋、極地冰蓋以及大氣中二氧化碳濃度等引起的物理過程和化學(xué)過程的描述還很不完善,因此對未來氣候的預(yù)測還包含很多的不確定性,對海平面變化的估計也就存相當大的不確定性。在2001年IPCC第三次綜合報告10中,選取了11個AOGCMS(海氣耦合模式)的研究結(jié)果,綜合分析得出19902100年間全球海平面的平均上升范圍為0. 110. 77 m,速率比20世紀大2. 24. 4倍,其中熱膨脹的貢獻約

4、為0. 110. 43 m,在21世紀海洋的熱膨脹會加速。2. 冰川融化表：1985-2185世界理論海平面上升量估計 山岳冰川對海平面變化的影響（雖然只占0.3%，但有更大的加積-0【平衡線以上】和消融-0【平衡線以下】速率，所以更活躍，對氣候變化更敏感。）20世紀以來由于全球變暖,山岳冰川在后退,尤其是近10年后退的速度在加快。最近Dyurgerov33通過對260個冰川的研究推算過去40年冰川物質(zhì)平衡的變化,提出冰川融化對全球海平面的影響是0. 27 mm/a。然而他忽視了阿拉斯加、巴塔哥尼亞和中亞等地區(qū),致使其數(shù)據(jù)偏小16。1999年Arendt34利用激光測量算出阿拉斯加的67個冰川

5、的容積和變化,提出從50年代中期到90年代中期阿拉斯加的大多數(shù)冰川都在融化,其數(shù)量相當于使海平面上升0. 14±0. 04 mm/a。2002年Arendt對阿拉斯加冰川物質(zhì)平衡重新做了估算,發(fā)現(xiàn)進入21世紀阿拉斯加冰川在加速融化,物質(zhì)凈損失量達到了96±35 km3/a,可使海平面上升0. 27±0. 10 mm/a,是格陵蘭的2倍多34, 35。Rignot36對巴塔哥尼亞冰原做了研究,估算出在19952000年由于該冰原的消融使海平面上升了0. 10±0. 01mm/a。綜合Dyurgerov、Arendt和Rignot的數(shù)據(jù)可知,山岳冰川目前對海

6、平面的影響值約為0. 66 mm/a。由此可得,山岳冰川雖只占陸地冰川很小的一部分,但其對海平面變化的作用程度僅次于海水的熱膨脹3. 3. 2極地冰蓋對海平面變化的影響（今后50-200年，不會融化，氣溫到降水，冰蓋體積可能反而擴大（0.5%),起負效應(yīng)。） 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋固結(jié)著地球表面大約99%的淡水資源,如果全部融化將使全球的海平面上升約70 m。即使是一小部分融化也會對海平面帶來巨大的影響。由于格陵蘭島和南極大陸具有不同的海陸分布狀況和地形特征,冰蓋的消融特征也不相同:在南極大陸上冰蓋的消融主要通過冰架底部融化和冰山的脫離,冰蓋表面的融化十分微弱;而格陵蘭島冰蓋物質(zhì)的損失則主要是通

7、過表層融化和冰山崩解 對格陵蘭冰蓋研究發(fā)現(xiàn),在2 km的高海拔地區(qū) 冰蓋物質(zhì)的積累和消融幾乎是平衡的;但冰蓋的南部、東部地區(qū)在變薄,而西部地區(qū)在增厚38, 39。西部增厚是長期冰川動力活動而不是冰雪積累率的變化造成的40,冰蓋的整體仍是在消融。最近觀測到沿海地區(qū)特別是沿冰川出海的通道地區(qū)冰層在變薄,其消融體積大約是51 km3/a,可使海平面升高0. 13 mm/a3841。南極地區(qū)地域范圍大,緯度高,氣候條件惡劣,對其物質(zhì)平衡的估算十分困難,只能在有限的幾個區(qū)域進行。高度變化的測量也只在冰蓋邊緣開展。Rignot等42對33個南極冰川,其中包括了2530個較大冰川的物質(zhì)平衡進行了估計,得出在

8、西南極大陸物質(zhì)損失大約為48±14 km3/a,而在東南極大陸物質(zhì)凈增22±23 km3/a;相應(yīng)使海平面變化0. 16±0. 05 mm/a和0. 06±0. 06 mm/a。西南極地區(qū)的物質(zhì)損失主要是由于在阿蒙森海灣的幾個扇形冰架底部的融化43。Rignot認為西南極冰蓋的融化速度在過去幾年加快了,冰架的厚度在變薄。最近的觀察指出在過去10年里冰蓋物質(zhì)收支差額導(dǎo)致海平面上升了0. 3±0. 1 mm/a44。在2005年,Davis等45利用衛(wèi)星雷達測量,認為在81. 6°S以北的東南極冰蓋每年物質(zhì)凈增(45±7)

9、15;1010,t相應(yīng)使海平面下降0. 12±0. 02 mm/a。表;目前冰雪圈融化對海平面的影響3. 人類行為引起的陸地水體變化對海平面變化的影響 人類活動通過改變陸地水體的循環(huán)周期和循環(huán)路線,對海平面變化產(chǎn)生影響。 1997年Gornitz等46給出了一個計算公式: SLC=(G+U+CD+D+WE)-(RE+I)46 SLC表示海平面變化,G表示地下水開采,U表示城市化,CD表示燃燒化石燃料和生物分解,D表示砍伐森林,WE表示濕地排水,RE表示水庫蓄水,I表示灌溉。Gornitz通過計算得出了各個因素的作用值:地下水的開采對海平面的影響大約是0. 2±0. 1 mm/a;城市化過程的影響是0. 34±0. 04 mm/a;化石燃料燃燒和生物分解導(dǎo)致海平面升高0. 01±0. 06mm/a;森林砍伐使海平面上升