Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для более широкого освещения этой темы см. Уровень моря § Изменение .
Сравнение двух реконструкций уровня моря за последние 500 миллионов лет. Масштаб изменений во время последнего ледникового / межледникового перехода обозначен черной полосой. [1]
Повышение уровня моря после последнего ледникового максимума .

Глобальный или эвстатический уровень моря значительно колебался на протяжении истории Земли. Основными факторами, влияющими на уровень моря, являются количество и объем доступной воды, а также форма и объем океанических бассейнов. Основное влияние на объем воды оказывает температура морской воды, которая влияет на плотность , и количество воды, удерживаемой в других водоемах, таких как реки, водоносные горизонты, озера , ледники, полярные ледяные шапки и морской лед . В геологических масштабах времени изменения формы океанических бассейнов и распределения суши / моря влияют на уровень моря. Помимо эвстатических изменений, локальные изменения уровня моря вызываются тектоническим поднятием и опусканием.

В течение геологического времени уровень моря колебался более чем на 300 метров, возможно, более чем на 400 метров. Основными причинами колебаний уровня моря за последние 15 миллионов лет являются антарктический ледяной щит и послеледниковый отскок Антарктики в теплые периоды.

Нынешний уровень моря примерно на 130 метров выше исторического минимума. Исторически низкие уровни были достигнуты во время последнего ледникового максимума (LGM) около 20 000 лет назад. В последний раз уровень моря был выше, чем сегодня, в период имения , около 130 000 лет назад. [2]

За более короткий период времени низкий уровень, достигнутый во время LGM, восстановился в раннем голоцене , примерно между 14 000 и 6 000 лет назад, и уровни моря были относительно стабильными в течение последних 6000 лет. Например, около 10 200 лет назад последний сухопутный мост между континентальной Европой и Великобританией был затоплен, оставив после себя солончаки. 8000 лет назад болота затопило море, не оставив следов прежней связи с сушей. [3] Наблюдательные и модельные исследования потери массы ледниками и ледяными шапками указывают на вклад в повышение уровня моря на 2–4 см в течение 20 века.

Ледники и ледяные шапки [ править ]

Каждый год около 8 мм (0,3 дюйма) воды со всей поверхности океанов выпадает на ледяные щиты Антарктиды и Гренландии в виде снегопада . Если в океаны не вернется лед, уровень моря будет падать на 8 мм (0,3 дюйма) каждый год. В первом приближении казалось, что такое же количество воды возвращается в океан в виде айсбергов и в результате таяния льда по краям. Ученые ранее оценили, что больше, входящий или выходящий лед, так называемый баланс массы , важный, потому что он вызывает изменения глобального уровня моря. Высокоточная гравиметрия со спутниковпри малошумном полете с тех пор определено, что в 2006 году ледяные щиты Гренландии и Антарктики испытали общую потерю массы 475 ± 158 Гт / год, что эквивалентно повышению уровня моря на 1,3 ± 0,4 мм / год. Примечательно, что ускорение потери ледяного покрова с 1988–2006 гг. Составило 21,9 ± 1 Гт / год² для Гренландии и 14,5 ± 2 Гт / год² для Антарктиды, что в сумме составило 36,3 ± 2 Гт / год². Это ускорение в 3 раза больше, чем для горных ледников и ледяных шапок (12 ± 6 Гт / год²). [4]

Шельфовые ледники плавают на поверхности моря и, если они тают, в первую очередь не изменяют уровень моря. Точно так же таяние северной полярной ледяной шапки, состоящей из плавучих паковых льдов , не внесет значительного вклада в повышение уровня моря. Однако, поскольку плавающий ледяной покров имеет более низкую соленость, чем морская вода, их таяние приведет к очень небольшому повышению уровня моря, настолько небольшому, что им обычно пренебрегают. [ необходима цитата ]

  • Ученым ранее не хватало знаний об изменениях в хранении воды на Земле. Исследования удержания воды за счет поглощения почвы и искусственных водоемов («водохранилищ») показывают, что на сегодняшний день на суше накопилось в общей сложности около 10 800 кубических километров (2591 кубических миль) воды (чуть меньше размера озера Гурон). В то время такое водохранилище маскировало повышение уровня моря примерно на 30 мм (1,2 дюйма). [5]
  • И наоборот, оценки избыточного глобального извлечения подземных вод в период 1900–2008 годов составляют около 4 500 км3, что эквивалентно повышению уровня моря на 12,6 мм (0,50 дюйма) (> 6% от общего количества). Кроме того, скорость истощения подземных вод заметно увеличилась примерно с 1950 года, причем максимальные скорости приходились на последний период (2000–2008 гг.), Когда она составляла в среднем ∼145 км3 / год (что эквивалентно повышению уровня моря на 0,40 мм / год, т.е. или 13% от зарегистрированного показателя 3,1 мм / год за последний период). [6]
  • Если небольшие ледники и полярные ледяные шапки на окраинах Гренландии и Антарктического полуострова тают, прогнозируемое повышение уровня моря составит около 0,5 м (1 фут 7,7 дюйма). Таяние ледяного покрова Гренландии приведет к повышению уровня моря на 7,2 м (23,6 фута), а таяние ледяного покрова Антарктики приведет к повышению уровня моря на 61,1 м (200,5 фута). [7] Обрушение осевшего на мель внутреннего водоема Западно-Антарктического ледяного щита приведет к повышению уровня моря на 5–6 м (19,7 футов). [8]
  • Снеговой высота является высота самого низкого подъема интервала , в котором минимальный ежегодный снежный покров превышает 50%. Это колеблется от примерно 5 500 метров (18 045 футов ) над уровнем моря на экваторе до уровня моря примерно на 70 ° северной и южной широты , в зависимости от эффектов улучшения региональной температуры. Затем вечная мерзлота появляется на уровне моря и простирается ниже уровня моря к полюсу.
  • Поскольку большая часть ледяных щитов Гренландии и Антарктики лежит выше линии снега и / или основания зоны вечной мерзлоты, они не могут таять за время, намного меньшее, чем несколько тысячелетий [ необходима цитата ] ; поэтому вполне вероятно, что они не внесут значительного вклада в повышение уровня моря в грядущем столетии в результате таяния. [ сомнительно - обсудить ] Они могут, однако, сделать это за счет ускорения потока и усиленного отела айсбергов .
  • Изменения климата в течение 20-го века, по оценкам исследований моделирования, привели к вкладу от -0,2 до 0,0 мм / год от Антарктиды (результаты увеличения количества осадков) и от 0,0 до 0,1 мм / год от Гренландии (от изменений как в осадках, так и в осадках). сток ). [ необходима цитата ]
  • По оценкам, Гренландия и Антарктика вносили от 0,0 до 0,5 мм / год в течение 20-го века в результате долгосрочной корректировки до конца последнего ледникового периода.

Тока повышение уровня моря наблюдалось от датчиков приливов и отливов, примерно 1,8 мм / год, находится в пределах диапазона оценки от комбинации факторов выше, [9] , но продолжает активные исследования в этой области. Срок хранения на суше, который считается весьма неопределенным, больше не является положительным и оказался довольно большим.

Геологические влияния [ править ]

Временами на протяжении долгой истории Земли конфигурация континентов и морского дна менялась из-за тектоники плит . Это влияет на глобальный уровень моря, изменяя глубину различных океанических бассейнов, а также изменяя распределение ледников, что приводит к изменению ледниково-межледниковых циклов. На изменения ледниково-межледниковых циклов, по крайней мере, частично влияют изменения в распределении ледников на Земле.

Глубина океанических бассейнов является функцией возраста океанической литосферы (тектонических плит под дном мирового океана). По мере старения более старые пластины становятся более плотными и опускаются, позволяя новым пластинам подниматься и занимать их место. Следовательно, конфигурация с множеством небольших океанических плит, которые быстро перерабатывают океаническую литосферу, создаст более мелкие океанические бассейны и (при прочих равных) более высокий уровень моря. С другой стороны, конфигурация с меньшим количеством плит и более холодной плотной океанической литосферой приведет к более глубоким океанским бассейнам и более низким уровням моря.

Когда у полюсов было много континентальной коры , летописи горных пород показывают необычно низкий уровень моря во время ледниковых периодов, потому что был большой полярный массив суши, на котором мог скапливаться снег и лед. В те времена, когда массивы суши группировались вокруг экватора, ледниковые периоды оказывали гораздо меньшее влияние на уровень моря.

На протяжении большей части геологического времени долгосрочный средний уровень моря был выше, чем сегодня (см. График выше). Только в перми - триаса граница ~ 250 миллионов лет назад был долгосрочный средний уровень моря ниже , чем сегодня. Долгосрочные изменения среднего уровня моря являются результатом изменений в океанической коре , и ожидается, что в очень долгосрочной перспективе тенденция к снижению сохранится. [10]

Во время ледниково-межледниковых циклов за последние несколько миллионов лет средний уровень моря изменился более чем на 100 метров . В первую очередь это связано с ростом и разложением ледяных щитов (в основном в северном полушарии) с водой, испарившейся из моря.

Средиземноморский бассейн «s постепенного роста в бассейне Neotethys, начатом в юрском , внезапно не влияет на уровень океана. В то время как Средиземное море формировалось в течение последних 100 миллионов лет, средний уровень океана обычно был на 200 метров выше нынешнего. Однако самый крупный известный пример морского наводнения был, когда Атлантический океан прорвался через Гибралтарский пролив в конце мессинского кризиса солености около 5,2 миллиона лет назад. Это восстановило уровень Средиземного моря в внезапном конце периода, когда этот бассейн высох, по-видимому, из-за геологических сил в районе пролива.

Долгосрочные причиныДиапазон действияВертикальный эффект
Изменение объема океанических бассейнов
Тектоника плит и распространение морского дна (расхождение / конвергенция плит) и изменение высоты морского дна (срединно-океанический вулканизм)Евстатический0,01 мм / год
Морское осаждениеЕвстатический<0,01 мм / год
Изменение массы океанской воды
Таяние или накопление континентального льдаЕвстатический10 мм / год
• Изменения климата в ХХ веке.
•• АнтарктидаЕвстатическийОт 0,39 до 0,79 мм / год [11]
•• Гренландия (по изменению количества осадков и стока)ЕвстатическийОт 0,0 до 0,1 мм / год
• Долгосрочная адаптация к концу последнего ледникового периода.
•• Вклад Гренландии и Антарктиды в ХХ векЕвстатическийОт 0,0 до 0,5 мм / год
Выпуск воды из недр землиЕвстатический
Выпуск или накопление континентальных гидрологических резервуаровЕвстатический
Подъем или опускание поверхности Земли ( Изостази )
Термическая изостазия (изменения температуры / плотности в недрах земли)Местный эффект
Гляцио-изостази (погрузка или разгрузка льда)Местный эффект10 мм / год
Гидроизостазия (загрузка или разгрузка воды)Местный эффект
Вулкан- изостази (магматические экструзии)Местный эффект
Осадочная изостазия (отложение и размыв наносов)Местный эффект<4 мм / год
Тектоническое поднятие / опускание
Вертикальные и горизонтальные движения земной коры (в ответ на движения разломов)Местный эффект1–3 мм / год
Уплотнение осадка
Сжатие наносов в более плотную матрицу (особенно важно в дельтах рек и вблизи них )Местный эффект
Потеря межклеточных флюидов (забор грунтовых вод или нефти )Местный эффект≤ 55 мм / год
Вибрация, вызванная землетрясениемМестный эффект
Вылет с геоида
Сдвиги в гидросфере , эстеносфере , границе ядро-мантияМестный эффект
Сдвиги вращения Земли, оси вращения и прецессии равноденствияЕвстатический
Внешние гравитационные измененияЕвстатический
Испарение и осадки (если из-за долгосрочного характера)Местный эффект

Изменения в геологическом времени [ редактировать ]

Уровень моря изменился за геологическое время . Как видно на графике, уровень моря сегодня очень близко низкий уровень когда - либо достигнут (самый низкий уровень произошел в перми - триаса границы около 250 миллионов лет назад).

Во время последнего ледникового периода (максимум около 20 000 лет назад) уровень Мирового океана был примерно на 130 м ниже, чем сегодня, из-за большого количества морской воды, которая испарилась и выпала в виде снега и льда , в основном в Лаурентиде. Ледяной щит . Большая часть этого растаяла около 10 000 лет назад.

Сотни подобных ледниковых циклов происходили на протяжении всей истории Земли . Геологи , изучающие положение прибрежных отложений во времени, отметили десятки подобных сдвигов береговой линии в сторону бассейна, связанных с более поздним восстановлением. Это приводит к осадочным циклам, которые в некоторых случаях можно с большой достоверностью коррелировать по всему миру. Эта относительно новая отрасль геологической науки, связывающая эвстатический уровень моря с осадочными отложениями, называется стратиграфией последовательностей .

Самая современная хронология изменения уровня моря в фанерозое показывает следующие долгосрочные тенденции: [12]

  • Постепенное повышение уровня моря через кембрийский период.
  • Относительно стабильный уровень моря в ордовике с большим падением, связанным с оледенением в конце ордовика.
  • Относительная стабильность на нижнем уровне во время силурия
  • Постепенное падение девона , продолжающееся через Миссисипи до долгосрочного минимума на границе Миссисипи и Пенсильвании.
  • Постепенный подъем до начала перми , затем плавное снижение, продолжавшееся до мезозоя .

Повышение уровня моря после последнего ледникового максимума [ править ]

Дополнительная информация: Повышение уровня моря в раннем голоцене.
Глобальный уровень моря в последний ледниковый период

Во время дегляциации между 19–8 тыс. Лет назад уровень моря повышался чрезвычайно высокими темпами в результате быстрого таяния Британо-Ирландского моря, Фенноскандинавского, Лаурентидского , Баренц-Карского , Патагонского , Иннуитского ледяных щитов и части ледникового покрова Антарктики. . В начале дегляциации около 19000 лет назад кратковременное, не более 500 лет, гляцио-эвстатическое событие, возможно, способствовало повышению уровня моря до 10 м со средней скоростью около 20 мм / год. В течение остальной части раннего голоцена скорость подъема уровня моря варьировалась от минимальных 6,0–9,9 мм / год до 30–60 мм / год в течение коротких периодов ускоренного подъема уровня моря. [13] [14]

Твердые геологические свидетельства, основанные в основном на анализе глубинных ядер коралловых рифов , существуют только для трех основных периодов ускоренного подъема уровня моря, называемых импульсами талой воды , во время последней дегляциации. Это пульс талой воды 1A примерно от 14 600 до 14 300 лет назад; Пульс талой воды 1B между примерно 11 400 и 11 100 лет назад; и пульс талой воды 1C между 8 200 и 7600 лет назад. Пульс талой воды 1A был на 13,5 м выше примерно за 290 лет с центром 14 200 лет назад, а импульс талой воды 1B был на 7,5 м за примерно 160 лет с центром 11000 лет назад. Резко контрастирует период между 14 300 и 11 100 лет назад, который включает в себя более молодой дриас.интервал, представлял собой интервал пониженного повышения уровня моря примерно на 6,0–9,9 мм / год. Пульс талой воды 1C был сконцентрирован в 8000 лет назад и поднялся на 6,5 м менее чем за 140 лет, так что уровень моря 5000 лет назад был примерно на 3 метра выше нынешнего, о чем во многих местах свидетельствуют ископаемые пляжи. [14] [15] [16] Такие быстрые темпы повышения уровня моря во время таяния воды явно указывают на крупные потери льда, связанные с обрушением ледяного покрова. Первичным источником могла быть талая вода с антарктического ледникового покрова. Другие исследования предполагают, что это северное полушарие является источником талой воды в Лаврентидском ледяном щите. [16]

В последнее время стало общепризнанным, что в позднем голоцене, 3000 календарных лет назад по настоящее время, уровень моря был почти стабильным до ускорения скорости подъема, которое по разным причинам датируется периодом между 1850 и 1900 годами нашей эры. Скорость повышения уровня моря в позднем голоцене была оценена с использованием данных археологических раскопок и позднеголоценовых приливно-болотных отложений, в сочетании с данными мареографов, спутниковых наблюдений и геофизического моделирования. Например, это исследование включало изучение римских колодцев в Кесарии и римских водоемов в Италии. Комбинация этих методов предполагает средний эвстатический компонент 0,07 мм / год за последние 2000 лет. [13]

С 1880 года океан начал быстро подниматься, поднявшись в общей сложности на 210 мм (8,3 дюйма) к 2009 году, вызвав обширную эрозию во всем мире и стоившую миллиарды долларов. [17] [18]

Уровень моря поднялся на 6 см в 19 веке и на 19 см в 20 веке. [19] Доказательствами этого являются геологические наблюдения, самые длинные инструментальные записи и наблюдаемая скорость повышения уровня моря в 20 веке. Например, геологические наблюдения показывают, что в течение последних 2000 лет изменение уровня моря было небольшим, со средней скоростью всего 0,0–0,2 мм в год. Для сравнения, в 20 веке средний показатель составлял 1,7 ± 0,5 мм в год. [20] Baart et al. (2012) показывают, что важно учесть эффект 18,6-летнего лунного узлового цикла, прежде чем следует завершить ускорение подъема уровня моря. [21] По данным мареографа.Согласно данным, скорость повышения глобального среднего уровня моря в течение 20-го века находится в диапазоне от 0,8 до 3,3 мм / год со средней скоростью 1,8 мм / год. [22]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Халлам и др. (1983) и "Exxon", составленный из нескольких реконструкций, опубликованных корпорацией Exxon (Haq et al. 1987, Ross & Ross 1987, Ross & Ross 1988). Обе кривые скорректированы по геологической шкале времени ICS 2004 года. Hallam et al. и Exxon используют совершенно разные методы для измерения глобальных изменений уровня моря. Подход Халлама является качественным и основан на наблюдениях в региональном масштабе на открытых геологических разрезах и на оценках площадей затопленных внутренних континентальных районов. Подход Exxon основан на интерпретации сейсмических профилей для определения протяженности прибрежного перекрытия в впоследствии погребенных осадочных бассейнах.
  2. Перейти ↑ Murray-Wallace, CV, & Woodroffe, CD (nd). Плейстоценовые изменения уровня моря. Четвертичные изменения уровня моря, 256–319. DOI : 10,1017 / cbo9781139024440.007 .
  3. ^ «BBC - История: хронология британской истории» .
  4. ^ Ригно, Эрик; I. Velicogna; Г-н ван ден Брук; А. Монаган; JTM Lenaerts (март 2011 г.). «Ускорение вклада ледяных щитов Гренландии и Антарктики в повышение уровня моря» . Письма о геофизических исследованиях . 38 (5): L05503. Bibcode : 2011GeoRL..38.5503R . DOI : 10.1029 / 2011GL046583 .
  5. ^ Чао, BF; YH Wu; Ю.С. Ли (апрель 2008 г.). «Воздействие искусственного водохранилища на глобальный уровень моря» . Наука . 320 (5873): 212–214. Bibcode : 2008Sci ... 320..212C . CiteSeerX 10.1.1.394.2090 . DOI : 10.1126 / science.1154580 . PMID 18339903 . S2CID 43767440 .   
  6. ^ Konikow (сентябрь 2011). «Вклад глобального истощения подземных вод с 1900 года в повышение уровня моря» . Письма о геофизических исследованиях . 38 (17): L17401. Bibcode : 2011GeoRL..3817401K . DOI : 10.1029 / 2011GL048604 .
  7. ^ «Изменение климата 2001: научная основа» . Некоторые физические характеристики льда на Земле .
  8. ^ Геологическое Contral на Fast Flow Ice - Западный Антарктический Ледяной Лист архивации 2016-03-04 в Wayback Machine . Майкл Студингер, Земная обсерватория Ламонт-Доэрти
  9. ^ ГРИД-Арендал . «Изменение климата 2001: научная основа» . Можно ли объяснить изменения уровня моря в XX веке? . Архивировано из оригинала на 2011-05-14 . Проверено 19 декабря 2005 .
  10. ^ Мюллер, Р. Дитмар; и другие. (2007-03-07). «Долгосрочные колебания уровня моря, вызванные динамикой океанического бассейна». Наука . 319 (5868): 1357–1362. Bibcode : 2008Sci ... 319.1357M . DOI : 10.1126 / science.1151540 . PMID 18323446 . S2CID 23334128 .  
  11. ↑ Shepherd A, Ivins ER, AG, Barletta VR, Bentley MJ, Bettadpur S, Briggs KH, Bromwich DH, Forsberg R, Galin N, Horwath M, Jacobs S, Joughin I, King MA, Lenaerts JT, Li J, Ligtenberg SR , Luckman A, Luthcke SB, McMillan M, Meister R, Milne G, Mouginot J, Muir A, Nicolas JP, Paden J, Payne AJ, Pritchard H, Rignot E, Rott H, Sørensen LS, Scambos TA, Scheuchl B., Schrama EJ, Smith B, Sundal AV, van Angelen JH, van de Berg WJ, van den Broeke MR, Vaughan DG, Velicogna I, Wahr J, Whitehouse PL, Wingham DJ, Yi D, Young D, Zwally HJ (30 ноября 2012 г.) ). «Согласованная оценка баланса массы ледникового покрова» . Наука . 338 (6111): 1183–1189. Bibcode : 2012Sci ... 338.1183S . doi :10.1126 / science.1228102 . ЛВП : 2060/20140006608 . PMID  23197528 . S2CID  32653236 . Дата обращения 23 марта 2013 .
  12. ^ Хак, BU; Шуттер, SR (2008). «Хронология палеозойских изменений уровня моря» . Наука . 322 (5898): 64–8. Bibcode : 2008Sci ... 322 ... 64H . DOI : 10.1126 / science.1161648 . PMID 18832639 . S2CID 206514545 .  
  13. ^ a b Cronin, TM (2012) Приглашенный обзор: Быстрое повышение уровня моря. Четвертичные научные обзоры. 56: 11-30.
  14. ^ a b Бланшон, П. (2011a) Импульсы талой воды. В: Хопли, Д. (Эд), Энциклопедия современных коралловых рифов: структура, форма и процесс. Springer-Verlag Earth Science Series, стр. 683-690. ISBN 978-90-481-2638-5 
  15. ^ Blanchon, P. (2011b) Backstepping. В: Хопли, Д. (Эд), Энциклопедия современных коралловых рифов: структура, форма и процесс. Springer-Verlag Earth Science Series, стр. 77-84. ISBN 978-90-481-2638-5 
  16. ^ a b Бланшон П. и Шоу Дж. (1995) Затопление рифов во время последней дегляциации: свидетельство катастрофического повышения уровня моря и обрушения ледникового покрова. Геология, 23: 4–8.
  17. ^ Церковь, Джон А .; Уайт, Нил Дж. (2011). «Повышение уровня моря с конца 19 до начала 21 века» . Исследования по геофизике . 32 (4–5): 585–602. Bibcode : 2011SGeo ... 32..585C . DOI : 10.1007 / s10712-011-9119-1 . ISSN 0169-3298 . 
  18. ^ Гиллис, джастин (22 февраля 2016). «Моря поднимаются самыми быстрыми темпами за последние 28 веков» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 29 февраля +2016 .
  19. ^ Jevrejeva, Светлана; Джей Си Мур; А. Гринстед; П.Л. Вудворт (апрель 2008 г.). «Недавнее ускорение глобального уровня моря началось более 200 лет назад?» . Письма о геофизических исследованиях . 35 (8): L08715. Bibcode : 2008GeoRL..35.8715J . DOI : 10.1029 / 2008GL033611 .
  20. ^ Bindoff et al. , Глава 5: Наблюдения: изменение климата океана и уровень моря , Резюме , в ДО4 МГЭИК WG1 2007 .
  21. ^ BAART, F .; ВАН ГЕЛЬДЕР, ФАЙМ; DE RONDE, J .; ВАН КОНИНГСВЕЛД, М. & ВОУТЕРС, Б. (20 сентября 2011 г.). «Влияние 18,6-летнего лунного узлового цикла на региональные оценки повышения уровня моря». Журнал прибрежных исследований . 280 : 511–516. DOI : 10,2112 / JCOASTRES D-11-00169.1 . S2CID 88504207 . 
  22. ^ Анисимов и др. , Глава 11: Изменения уровня моря, архивировано 14 января 2017 г. в Wayback Machine , таблица 11.9 Архивировано 19.01.2017 в Wayback Machine , в IPCC TAR WG1 2001 .