Прошлый уровень моря - Past sea level

Для более широкого освещения этой темы см. Уровень моря § Изменить.
Сравнение двух реконструкции уровня моря в течение последних 500 миллионов лет. Масштаб изменений во время последнего перехода ледникового периода в межледниковье обозначен черной полосой.[1]
Повышение уровня моря так как Последний ледниковый максимум.

Глобальный или эвстатический уровень моря значительно колебалась 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, а также количество воды, удерживаемой в других водоемах, таких как реки, водоносные горизонты, озера, ледники, полярные ледяные шапки и морской лед. Над геологические шкалы 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 покров и Антарктика послеледниковый отскок в теплые периоды.

Нынешний уровень моря примерно на 130 метров выше исторического минимума. Исторически низкие уровни были достигнуты во время Последний ледниковый максимум (LGM), около 20000 лет назад. В последний раз уровень моря был выше, чем сегодня, во время Eemian около 130 000 лет назад.[2]

За более короткий период времени низкий уровень, достигнутый во время LGM, восстановился в ранний голоцен примерно между 14 000 и 6 000 лет назад, а уровень моря был относительно стабильным в течение последних 6000 лет. Например, около 10 200 лет назад последний сухопутный мост между материковой Европой и Великобритания был затоплен, оставив после себя солончак. 8000 лет назад болота затопило море, не оставив следов прежней связи с сушей.[3] Наблюдательные и модельные исследования потеря массы из-за ледников и ледяных шапок указывают на вклад в повышение уровня моря на 2–4 см в течение ХХ века.

Ледники и ледяные шапки

Каждый год около 8 мм (0,3 дюйма) воды со всей поверхности Мирового океана падает на океан. Антарктида и Гренландия ледяные щиты как снегопад. Если в океаны не вернется лед, уровень моря будет падать на 8 мм (0,3 дюйма) каждый год. В первом приближении такое же количество воды, казалось, вернулось в океан в айсберги и от таяния льда по краям. Ученые ранее оценили, что больше, входящий или выходящий лед, названный баланс массы, что важно, потому что это вызывает изменения глобального уровня моря. Высокая точность гравиметрия из спутники при малошумном полете с тех пор определено, что в 2006 г. 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 совокупности 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 северный полярный ледяная шапка который состоит из плавающих паковый лед не будет существенно способствовать повышению уровня моря. Однако, поскольку плавающий ледяной покров имеет более низкую соленость, чем морская вода, их таяние вызовет очень небольшое повышение уровня моря, настолько небольшое, что им обычно пренебрегают.[нужна цитата ]

  • Ученые ранее не знали об изменениях в хранении воды на Земле. Исследование удержания воды почва абсорбция и искусственные водохранилища («водохранилища») показывают, что на сегодняшний день на суше накоплено 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 ∼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 годы), когда она составляла в среднем ∼145 км3 / год (что эквивалентно повышению уровня моря на 0,40 мм / год, или 13% от зарегистрированного показателя 3,1 мм / год за последний период).[6]
  • Если маленький ледники и полярный ледяные шапки на окраинах Гренландии и Антарктический полуостров таяние, прогнозируемое повышение уровня моря составит около 0,5 м (1 фут 7,7 дюйма). Плавление Ледяной покров Гренландии приведет к повышению уровня моря на 7,2 м (23,6 фута) и таянию Антарктический ледяной покров приведет к повышению уровня моря на 61,1 м (200,5 футов).[7] Обрушение заземленного внутреннего резервуара Западно-антарктический ледяной щит поднимет уровень моря на 5 м (16,4 фута) - 6 м (19,7 фута).[8]
  • В снежная линия высота - это высота из низшего высота интервал, в котором минимальный годовой снежный покров превышает 50%. Это колеблется от 5 500 метры (18,045 ноги ) над уровнем моря на экваторе до уровня моря примерно на 70 ° с.ш. широта, в зависимости от эффектов улучшения региональной температуры. Вечная мерзлота затем появляется на уровне моря и распространяется 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 тысячелетия[нужна цитата ]; поэтому вполне вероятно, что в результате таяния они не внесут значительного вклада в повышение уровня моря в грядущем столетии.[сомнительный – обсуждать] Однако они могут сделать это за счет ускорения потока и улучшения отел айсберга.
  • Изменения климата в течение 20-го века, по оценкам исследований моделирования, привел 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 сток ).[нужна цитата ]
  • По оценкам, Гренландия и Антарктика вносили от 0,0 до 0,5 мм / год в течение 20 века в результате долгосрочной корректировки до конца последнего ледникового периода.

В текущий подъем уровня моря Наблюдаемая по мареографам, составляющая около 1,8 мм / год, находится в пределах диапазона оценки из комбинации вышеуказанных факторов,[9] но активные исследования в этой области продолжаются. Срок хранения на Земле, который считается весьма неопределенным, больше не является положительным и, как было показано, довольно велик.

Геологические влияния

Иногда во время Долгая история Земли конфигурация континентов и морского дна изменилась из-за тектоника плит. Это влияет на глобальный уровень моря, изменяя глубину различных океанических бассейнов, а также изменяя распределение ледников, что приводит к изменениям в ледниково-межледниковых циклах. На изменения ледниково-межледниковых циклов по крайней мере частично влияют изменения в распределении ледников на Земле.

Глубина океанических бассейнов зависит от возраста океаническая литосфера (тектонические плиты под дном Мирового океана). По мере того как старые пластины стареют, они становятся более плотными и опускаются, позволяя новым пластинам подниматься и занимать их место. Следовательно, конфигурация с множеством мелких океанические плиты которые быстро перерабатывают океаническую литосферу, приведут к более мелким океанским бассейнам и (при прочих равных) более высоким уровням 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 было много Континентальный разлом рядом с полюсами летопись горных пород показывает необычно низкий уровень моря во время ледниковых периодов, потому что имелся большой массив полярной суши, на которой мог скапливаться снег и лед. Во времена, когда суша группировалась 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 на Пермский период -Триасовый Граница ~ 250 миллионов лет назад была долгосрочным средним уровнем моря ниже, чем сегодня. Долгосрочные изменения среднего уровня моря являются результатом изменений океаническая кора, с продолжением нисходящей тенденции в очень долгосрочной перспективе.[10]

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

В Средиземноморский бассейн постепенный рост бассейна Неотетиса, начавшийся в Юрский, не повлияло внезапно на уровень океана. В то время как Средиземное море формировалось в течение последних 100 миллионов лет, средний уровень океана обычно составлял 200 метры выше текущих уровней. Однако самый крупный известный пример морского наводнения был, когда Атлантический нарушил Гибралтарский пролив в конце Мессинский кризис солености около 5,2 миллиона лет назад. Это восстановило уровень Средиземного моря в внезапном конце периода, когда этот бассейн высох, очевидно, из-за геологический силы в районе пролива.

Долгосрочные причиныДиапазон действияВертикальный эффект
Изменение объема океанических бассейнов
Тектоника плит и распространение морского дна (дивергенция / 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 (Изостазия )
Термическая изостазия (изменения температуры / плотности в недрах земли)Местный эффект
Глацио-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 осадка в более плотный матрикс (особенно значительное в и около речные дельты )Местный эффект
Потеря интерстициальной жидкости (вывод грунтовые воды или же масло )Местный эффект≤ 55 мм / год
Вибрация, вызванная землетрясениемМестный эффект
Вылет с геоида
Сдвиги в гидросфера, эстеносфера, интерфейс ядро-мантияМестный эффект
Сдвиги в вращение Земли, ось вращения и прецессия равноденствиеЕвстатический
Внешний гравитационный измененияЕвстатический
Испарение и осадки (если из-за долгосрочного характера)Местный эффект

Изменения в геологическом времени

Уровень моря изменился геологическое время. Как видно из графика, уровень моря сегодня очень близок к самому низкому из когда-либо достигнутых уровней (самый низкий уровень произошел в Пермский период -Триасовый граница 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 морская вода который испарился и выпал как снег и лед, в основном в Ледяной щит Лаурентиды. Большая часть этого растаяла около 10 000 лет назад.

Сотни похожих ледниковые циклы произошли на протяжении История Земли. Геологи те, кто изучает положение прибрежных отложений во времени, отметили десятки подобных сдвигов береговой линии в сторону бассейна, связанных с более поздним восстановлением. Это приводит к осадочный циклы, которые в некоторых случаях можно с большой уверенностью сопоставить по всему миру. Эта относительно новая отрасль геологической науки, связывающая эвстатический уровень моря с осадочными отложениями, называется стратиграфия последовательностей.

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

Повышение уровня моря после последнего ледникового максимума

Дальнейшая информация: Повышение уровня моря в раннем голоцене

Во время дегляциации примерно 19–8 тыс. Лет назад уровень моря повышался чрезвычайно высокими темпами в результате быстрого таяния Британо-Ирландского моря, Фенноскандинавского Laurentide, Баренц-Кара, Патагонский, Инуитский кусочки льда и части Антарктический ледяной покров. В начале дегляциации около 19000 лет назад кратковременное, самое большее 500-летнее, гляцио-эвстатическое событие, возможно, способствовало повышению уровня моря на 10 м со средней скоростью около 20 мм / год. В течение остальной части раннего голоцена скорость повышения уровня моря варьировалась от минимальных 6,0–9,9 мм / год до 30–60 мм / год в течение коротких периодов ускоренного повышения уровня моря.[13][14]

Твердые геологические свидетельства, основанные в основном на анализе глубоких кернов коралловые рифы, существует только в течение трех основных периодов ускоренного повышения уровня моря, называемых импульсы талой воды, во время последней дегляциации. Они есть Импульс талой воды 1А между примерно 14 600 и 14 300 лет назад; Импульс 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 Младший дриас интервал, представлял собой интервал пониженного повышения уровня моря примерно на 6,0–9,9 мм / год. Пульс талой воды 1С был сконцентрирован 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 талая вода События явно подразумевают 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, который по разным причинам датируется периодом между 1850 и 1900 годами нашей эры. Скорости повышения уровня моря в позднем голоцене были оценены 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 Кесария и Романа piscinae 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 учитывать эффект 18,6-летнего лунный узловой цикл перед ускорением следует завершить подъем уровня моря.[21] На основе мареограф 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]

Рекомендации

  1. ^ Hallam et al. (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 из открытых геологических разрезов 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. ^ Мюррей-Уоллес, К. В., и Вудрофф, К. Д. (без даты). Плейстоценовые изменения уровня моря. Четвертичные изменения уровня моря, 256–319. Дои:10.1017 / cbo9781139024440.007.
  3. ^ "BBC - История: хронология британской истории".
  4. ^ Ригно, Эрик; I. Velicogna; М. Р. ван ден Брук; А. Монаган; J. T. M. 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. Дои:10.1029 / 2011GL046583.
  5. ^ Chao, B. F .; Ю. Х. Ву; 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. Дои:10.1126 / science.1154580. PMID  18339903. S2CID  43767440.
  6. ^ Коников (сентябрь 2011 г.). «Вклад глобального истощения подземных вод с 1900 года в повышение уровня моря». Письма о геофизических исследованиях. 38 (17): L17401. Bibcode:2011GeoRL..3817401K. Дои:10.1029 / 2011GL048604.
  7. ^ «Изменение климата 2001: научная основа». Некоторые физические характеристики льда на Земле.
  8. ^ Геологический контроль над быстрым ледовым потоком - Западный антарктический ледяной щит В архиве 2016-03-04 в Wayback Machine. Майкл Студингер, Земная обсерватория Ламонта-Доэрти
  9. ^ ГРИД-Арендал. «Изменение климата 2001: научная основа». Можно ли объяснить изменения уровня моря в XX веке?. Архивировано из оригинал на 2011-05-14. Получено 2005-12-19.
  10. ^ Мюллер, Р. Дитмар; и другие. (2007-03-07). «Долгосрочные колебания уровня моря, вызванные динамикой океанического бассейна». Наука. 319 (5868): 1357–1362. Bibcode:2008Научный ... 319.1357M. Дои:10.1126 / science.1151540. PMID  18323446. S2CID  23334128.
  11. ^ Шеперд А, Айвинс Э.Р., АГ, Барлетта В.Р., Бентли М.Дж., Беттадпур С., Бриггс К.Х., Бромвич Д.Х., Форсберг Р., Галин Н., Хорват М., Джейкобс С., Джоуин И., Кинг М.А., Ленартс Дж. 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 , Смит Б., Сундал А.В., ван Ангелен Дж.Х., ван де Берг В.Дж., ван ден Брок М.Р., Воан Д.Г., Великогна I, Вар Дж., Уайтхаус П.Л., Вингхэм Д.И., Йи Д., Янг Д., Цвалли Г.Дж. (30 ноября 2012 г.) . «Согласованная оценка баланса массы ледяного покрова». Наука. 338 (6111): 1183–1189. Bibcode:2012Наука ... 338.1183С. Дои:10.1126 / science.1228102. HDL:2060/20140006608. PMID  23197528. S2CID  32653236. Получено 23 марта 2013.
  12. ^ Haq, B.U .; Шуттер, SR (2008). «Хронология палеозойских изменений уровня моря». Наука. 322 (5898): 64–8. Bibcode:2008Наука ... 322 ... 64H. Дои:10.1126 / science.1161648. PMID  18832639. S2CID  206514545.
  13. ^ а б Кронин, Т. М. (2012) Приглашенный обзор: Быстрый подъем уровня моря. Обзоры четвертичной науки. 56: 11-30.
  14. ^ а б 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. ^ Бланшон, П. (2011b) Отступление. 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. ^ а б 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 .; Белый, 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. Дои:10.1007 / s10712-011-9119-1. ISSN  0169-3298.
  18. ^ ГИЛЛИС, ДЖАСТИН (22 февраля 2016 г.). «Моря поднимаются самыми быстрыми темпами за последние 28 веков». Нью-Йорк Таймс. Получено 29 февраля 2016.
  19. ^ Джевреева, Светлана; Дж. К. 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. Дои:10.1029 / 2008GL033611.
  20. ^ Отвязать и другие., Глава 5: Наблюдения: изменение климата океана и уровень моря, Управляющее резюме, в AR4 WG1 МГЭИК 2007 г..
  21. ^ BAART, F .; VAN GELDER, P.H.A.J.M .; 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. Дои:10.2112 / JCOASTRES-D-11-00169.1. S2CID  88504207.
  22. ^ Анисимов и другие., Глава 11: Изменения уровня моря В архиве 2017-01-14 в Wayback Machine, Таблица 11.9 В архиве 2017-01-19 в Wayback Machine, в РГ1 ТДО МГЭИК 2001 г..