כשאתה שואל את עצמך מהן השאלות המדעיות הגדולות ביותר ללא מענה, "כיצד השתנו מפלס הים במאה השנים האחרונות?" לא סביר שיופיע בראש הרשימה שלך. הרי לא הבנו את זה כבר? מתברר כי קבלת תמונה מלאה על האופן שבו האוקיאנוסים שלנו משתנים אינה משימה פשוטה, אך היא חיונית להכנת תחזיות עתידיות.
במאמר שפורסם ב טבע השבוע פיתחה קבוצת המחקר שלי אבן מידה מדויקת יותר למדידת עליית מפלס הים, והציעה רמזים לחוסר התאמה שמדענים התמודדו איתם במשך שנים, ועשויים לקבל תובנות לגבי תחזיות עתידיות לעליית מפלס הים.
תצפיות בגובה הים לאורך המאה ה- 20th מקורן ברשומות של מד-גאות, אשר בצורתן הפשוטה ביותר, הן למעשה מקלות חצר המחוברים לקווי חוף ברחבי העולם. הכיסוי הגלובלי של מדידות אלה מוגבל, בעיקר בתחילת המאה ה- 20th ובחצי הכדור הדרומי. בנוסף, אפילו הרשומות השלמות ביותר יכולות לכלול פערים משמעותיים בזמן. אי השלמותם של הרשומות הללו מקשה מאוד על השגת אומדני גובה פני הים הממוצע בעולם.
הדו"ח האחרון של הפאנל הבין-ממשלתי לשינויי אקלים (IPCC) כלל שני הערכות שונות לגבי העלייה העולמית בגובה פני הים במהלך המאה ה- 20th. ההערכה הראשונה הגיעה מתוך חבילה של מחקרים שפורסמו בעבר שניתחו את תצפיות מד הגאות באופן ישיר. שיעור ה- 1901-1990 המתקבל בגישות אלה נופל בטווח של 1.5 עד 2 מילימטרים בשנה.
ההערכה השנייה חושבה על ידי הוספת אומדנים ממקורות בודדים, כגון התכת מים מהקרח על היבשה והרחבת האוקיאנוס. גישה זו "מלמטה למעלה" הניבה שיעור נמוך יותר של 1 ל- 1.2 מילימטרים בשנה באותה תקופה.
ניתוח טביעות האצבע
הסבר ההבדל בין שני ההערכות השונות הללו היה נושא דחוף בקהילה בגובה פני הים. מרבית המדענים מאמינים שההערכה הגבוהה יותר נבעה מרישומי מד-הגאות, אך הם הטילו ספק באומדן "מלמטה למעלה".
הסבר אפשרי לכך הוא שאומדני ההיתוך של גרינלנד ואנטארקטיקה במהלך המאה עשויים להיות מוערכים. מדידות מאזני המסה של יריעות הקרח הגיעו באופן מסורתי ממדידות על קרקע ותצפיות לוויניות. עם זאת, גם תצפיות אלה מוגבלות מאוד.
ואז התחלנו לשאול את עצמנו האם ניתן להשתמש בתצפיות בגובה הים או לא כדי לנסות להעריך כמה גיליונות קרח וקרחונים בודדים נמסו. האם נוכל להשתמש בתצפיות על גאות ושפל לאורך המאה ה- 20th כדי להסיק כיצד תרומות אינדיבידואליות משתלבות כדי לייצר את העלייה הגלובלית ברמת הים?
התייחסות לשאלה זו התבררה כמאתגרת הרבה יותר ממה שאיש מאיתנו חשב בתחילה. הפיזיקה המאפשרת לנו להתמודד עם בעיה זו מסתכמת בהבנה מדוע גובה פני הים בגודל אחד שונה מגובה פני הים בגודלו.
ישנם מגוון גורמים המשפיעים על מדידות פני הים המקומיות. אלה כוללים השפעות מתמשכות כתוצאה מתקופת הקרח האחרונה, חימום והרחבת האוקיאנוס כתוצאה מהתחממות כדור הארץ, שינויים במחזור האוקיאנוסים והתכה של ימי הקרח היבשתיים.
מרכז החלל והטיסה של נאס"א גודארד, CC כל התהליכים הללו מייצרים דפוסים ייחודיים, או "טביעות אצבעות", של שינוי בגובה הים שאנו יכולים למודל ולחזות. מטרתנו הייתה להסיק את התרומות האינדיבידואליות לגובה פני הים על ידי חיפוש אחר טביעות האצבע הללו ברשומות מד השפל. ניתוח זה של טביעות אצבעות מסוג זה הוחל על רשומות בגובה פני הים, אך איש לא ניסה לחפש את התבניות החזויות הללו בתצפיות בגובה פני הים של המאה ה- 20.
פיתוח דרך לטביעת אצבעות רשומות מודרניות בגובה פני הים היה כרוך בניתוח נתונים וטכניקות סטטיסטיות נפוצות בתחומים אחרים כמו הנדסה, כלכלה ומטאורולוגיה. אספנו את הטכניקות הללו ויישמנו אותן, לראשונה, לתחום המחקר בגובה פני הים.
בעיקרו של דבר, השיטה שלנו מחלצת מידע גלובלי מהתצפיות המקומיות המוגבלות. ברגע שהתחלנו ליישם את הגישה הסטטיסטית שלנו על רשומות מדידת הגאות, הבנו שנוכל להוסיף את כל התרומות הבודדות המשוערות שלנו כדי לייצר תיעוד של שינוי גלובלי ממוצע בים לאורך זמן. הנחנו שההערכה שלנו תסכים לתוצאות שפורסמו בעבר, אך מה שמצאנו היה שונה לגמרי.
תוצאות הניתוח שלנו מראות כי האומדן הקודם ל- 1901-1990 היה גבוה מדי. אנו מעריכים קצב "עליית מפלס הים" של 1901-1990 של 1.2 מילימטרים לשנה, לעומת 1.5 מילימטרים בשנה. למעשה, ההערכה הנמוכה שלנו מסכימה עם הגישה "מלמטה למעלה" שהוצגה ב- IPCC. זה סוגר את פער "תקציב פני הים" על ידי ביטול הפער בין שני סוגי המדידות השונים.
למרות שייתכן שתחילה זו כתוצאה חיובית - שהעלייה ברמת הים הייתה איטית יותר במאה שעברה - היא לא בהכרח. כאשר אנו מסתכלים על עליית מפלס הים בעשורים האחרונים, אנו מגלים כי שיעור ה- 1993-2010 של מילימטר 3 לשנה מסכים לתוצאות שפורסמו בעבר. השימוש במודל שלנו זה אומר ששיעור עליית פני הים העולמית עלה לא בגורם של שניים (שלושה 1.5 מילימטרים מחולקים לשנה) אלא בפקטור של 2.5 (שלושה חלקי 1.2 מילימטרים לשנה).
פירוש הדבר הוא ששיעור העלייה בגובה פני הים העולמי גבוה ב- 25% בעשורים האחרונים - עלייה ניכרת. ותיקון זה עשוי להשפיע על תחזיות העלייה העתידית של פני הים.
מאמר זה פורסם במקור ב שיחה
קרא את מאמר מקורי.
על המחבר
קרלינג היי הצטרפה לקבוצת מיטרוביקה במחלקה למדעי כדור הארץ והפלנטריה של אוניברסיטת הרווארד בקיץ 2012 לאחר שקיבלה את הדוקטורט שלה. בפיזיקה מאוניברסיטת טורונטו. אחת המטרות העיקריות בעבודתו של קרלינג היא לענות על השאלה האקלימולוגית החשובה: מהם התורמים השונים לשינויים שנצפו בגובה פני הים? המחקר שלה מתמקד בשימוש בטכניקות סטטיסטיות כדי להבין טוב יותר את פני הים הממוצע הגלובלי בתקופות חמות עכשוויות ובעבר, ולפתח את הכלים הנחוצים כדי להפיק מידע על מקור מרשומות היסטוריות בגובה הים.
