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 оказывают температура морской воды, которая влияет на плотность , и количество воды, удерживаемой в других резервуарах, таких как реки, водоносные горизонты, озера , ледники, полярные ледяные шапки и морской лед . В геологических масштабах времени изменения формы океанических бассейнов и распределения суши и моря влияют на уровень моря. Помимо эвстатических изменений, локальные изменения уровня моря вызваны подъемом и опусканием земной коры.
За геологическое время 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 послеледниковое восстановление Антарктиды в теплые периоды.
Текущий 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 эемский период , около 130 000 лет назад. [2]
В более коротком временном масштабе низкий уровень, достигнутый во время LGM, восстановился в раннем голоцене , примерно между 14 000 и 6 500 лет назад, что привело к повышению уровня моря на 110 м. Уровень моря был сравнительно стабильным в течение последних 6 500 лет, закончившись повышением уровня моря на 0,50 м за последние 1 500 лет. Например, около 10 200 лет назад последний сухопутный мост между материковой Европой и Великобританией был затоплен, оставив после себя солончак. 8 000 лет назад болота были затоплены морем, не оставив никаких следов какой-либо прежней связи с сушей. [3] Наблюдательные и модельные исследования потери массы ледниками и ледяными шапками указывают на вклад в повышение уровня моря от 2 до 4 см за 20 век.
Ежегодно около 8 мм (0,3 дюйма) воды со всей поверхности океанов выпадает на ледяные щиты Антарктиды и Гренландии в виде снега . Немного больше воды возвращается в океан в айсбергах , от таяния льда на краях и из рек талой воды, текущих с ледяных щитов в море. Изменение общей массы льда на суше, называемое балансом массы , важно, поскольку оно вызывает изменения уровня мирового океана. Высокоточная гравиметрия со спутников в малошумном полете определила, что в 2006 году ледяные щиты Гренландии и Антарктиды испытали совокупную потерю массы в размере 475 ± 158 Гт/год, что эквивалентно повышению уровня моря на 1,3 ± 0,4 мм/год. Примечательно, что ускорение потери ледяного покрова за период 1988–2006 гг. составило 22 ± 1 Гт/год² для Гренландии и 14,5 ± 2 Гт/год² для Антарктиды, что в общей сложности составило 36 ± 2 Гт/год². К 2010 году ускорение возросло до более чем 50 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, то в первую очередь не изменяют уровень моря. Аналогично, таяние северной полярной ледяной шапки , состоящей из плавающего пакового льда , не окажет существенного влияния на повышение уровня моря. Однако, поскольку плавающий паковый лед имеет меньшую соленость, чем морская вода, его таяние вызовет очень небольшое повышение уровня моря, настолько небольшое, что им обычно пренебрегают. [ необходима цитата ]
По состоянию на начало 2000-х годов текущий подъем уровня моря , зафиксированный мареографами, составляет около 3,4 мм/год [12] и находится в пределах оценочного диапазона, полученного на основе комбинации вышеуказанных факторов [13] , но активные исследования в этой области продолжаются.
Временами в течение долгой истории Земли конфигурация континентов и морского дна менялась из-за тектоники плит . Это влияет на уровень мирового океана, изменяя глубину различных океанических бассейнов, а также изменяя распределение ледников, что приводит к изменениям в ледниково-межледниковых циклах. Изменения в ледниково-межледниковых циклах, по крайней мере, частично зависят от изменений в распределении ледников по всей Земле.
Глубина океанических бассейнов зависит от возраста океанической литосферы (тектонических плит под дном мировых океанов). По мере старения старых плит они становятся плотнее и погружаются, позволяя новым плитам подняться и занять их место. Таким образом, конфигурация со множеством небольших океанических плит , которые быстро перерабатывают океаническую литосферу, приведет к более мелким океаническим бассейнам и (при прочих равных условиях) более высоким уровням моря. С другой стороны, конфигурация с меньшим количеством плит и более холодной, плотной океанической литосферой приведет к более глубоким океаническим бассейнам и более низким уровням моря.
Когда около полюсов было много континентальной коры , горные породы показывают необычно низкие уровни моря во время ледниковых периодов, потому что было много полярных массивов суши, на которых мог скапливаться снег и лед. Во 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 на границе перми и триаса ~250 миллионов лет назад долгосрочный средний уровень моря был ниже, чем сегодня. Долгосрочные изменения среднего уровня моря являются результатом изменений в океанической коре , и ожидается, что тенденция к снижению будет продолжаться в очень долгосрочной перспективе. [14]
В течение ледниково-межледниковых циклов за последние несколько миллионов лет средний уровень моря изменялся более чем на сто метров . Это в первую очередь связано с ростом и таянием ледяных щитов (в основном в северном полушарии) с испарением воды из моря.
Постепенный рост Средиземноморского бассейна в качестве бассейна Неотетиса, начавшийся в юрском периоде , не повлиял внезапно на уровень океана. В то время как Средиземное море формировалось в течение последних 100 миллионов лет, средний уровень океана был в целом на 200 метров выше нынешнего уровня. Однако самым крупным известным примером морского наводнения был случай, когда Атлантика прорвалась 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.
Уровень моря менялся с течением геологического времени . Как показывает график, уровень моря сегодня очень близок к самому низкому уровню, когда-либо достигнутому (самый низкий уровень наблюдался на границе пермского и триасового периодов 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 отложилась в виде снега и льда , в основном в Лаврентийском ледниковом щите . Большая его часть растаяла около 10 000 лет назад.
Сотни подобных ледниковых циклов произошли на протяжении всей истории Земли . Геологи , изучающие положение прибрежных отложений осадков с течением времени, отметили десятки подобных смещений береговых линий в сторону бассейна, связанных с более поздним восстановлением. Это приводит к осадочным циклам, 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 секвенс-стратиграфией .
Самая современная хронология изменения уровня моря в течение фанерозоя показывает следующие долгосрочные тенденции: [16]
Во время дегляциации между 19–8 тыс. лет назад уровень моря поднялся чрезвычайно высокими темпами в результате быстрого таяния ледниковых щитов Британии и Ирландского моря, Фенноскандинавского, Лаврентийского , Баренцева-Карского , Патагонского , Иннуитского и частей Антарктического ледникового щита . В начале дегляциации около 19 000 лет назад, краткое, самое большее 500-летнее, гляциоэвстатическое событие могло способствовать 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 минимума около 6,0–9,9 мм/год до максимума в 30–60 мм/год в течение коротких периодов ускоренного повышения уровня моря. [17] [18]
Твердые геологические доказательства, основанные в основном на анализе глубоких кернов коралловых рифов , существуют только для 3 основных периодов ускоренного повышения уровня моря, называемых импульсами талой воды , во время последней дегляциации. Это импульс талой воды 1A между примерно 14 600 и 14 300 лет назад; импульс талой воды 1B между примерно 11 400 и 11 100 лет назад; и импульс талой воды 1C между 8 200 и 7 600 лет назад. Импульс талой воды 1A был подъемом на 13,5 м за примерно 290 лет с центром 14 200 лет назад, а импульс талой воды 1B был подъемом на 7,5 м за примерно 160 лет с центром 11 000 лет назад. В резком контрасте с этим период между 14 300 и 11 100 лет назад, который включает в себя интервал позднего дриаса , был периодом замедленного повышения уровня моря примерно на 6,0–9,9 мм/год. Импульс талой воды 1C был сосредоточен 8000 лет назад и вызвал повышение на 6,5 м менее чем за 140 лет, так что уровень моря 5000 лет назад был примерно на 3 м ниже, чем сегодня, о чем свидетельствуют ископаемые пляжи во многих местах. [18] [19] [20] Такие быстрые темпы повышения уровня моря во время событий талой воды явно подразумевают крупные события потери льда, связанные с разрушением ледяного покрова. Основным источником могла быть талая вода из Антарктического ледяного покрова. Другие исследования предполагают, что источником талой воды в Лаврентийском ледяном покрове является Северное полушарие. [20]
Недавно стало общепризнанным, что в позднем голоцене, 3000 календарных лет назад и по настоящее время, уровень моря был почти стабильным до ускорения темпов подъема, которое по-разному датируется между 1850 и 1900 годами нашей эры. Темпы подъема уровня моря в позднем голоцене были оценены с использованием доказательств из археологических раскопок и приливных болотных отложений позднего голоцена в сочетании с данными мареографа и спутниковых данных и геофизическим моделированием. Например, это исследование включало изучение римских колодцев в Кесарии и римских piscinae в Италии. Эти методы в сочетании предполагают средний эвстатический компонент 0,07 мм/год за последние 2000 лет. [17]
С 1880 года уровень океана начал быстро подниматься, поднявшись в общей сложности на 210 мм (8,3 дюйма) к 2009 году, что вызвало обширную эрозию по всему миру и нанесло ущерб в миллиарды долларов. [21] [22]
Уровень моря поднялся на 6 см в течение 19 века и на 19 см в 20 веке. [23] Доказательства этого включают геологические наблюдения, самые длительные инструментальные записи и наблюдаемую 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. Это сопоставимо со средней скоростью 1,7 ± 0,5 мм в год в 20 веке. [24] Баарт и др. (2012) показывают, что важно учитывать эффект 18,6-летнего лунного узлового цикла , прежде чем можно будет сделать вывод об ускорении повышения уровня моря. [25] Основываясь на данных мареографов , скорость глобального среднего повышения уровня моря в 20 веке лежит в диапазоне от 0,8 до 3,3 мм/год, со средней скоростью 1,8 мм/год. [26]
