Средний уровень моря ( MSL , часто сокращается до уровня моря ) — это средний уровень поверхности одного или нескольких прибрежных водоемов Земли , с которого можно измерять высоты, такие как возвышение . Глобальный MSL — это тип вертикальной системы отсчета — стандартизированная геодезическая система отсчета , — которая используется, например, в качестве картографической системы отсчета в картографии и морской навигации или в авиации в качестве стандартного уровня моря , на котором измеряется атмосферное давление для калибровки высоты и, следовательно, эшелонов полета самолетов . Вместо этого общепринятым и относительно простым стандартом среднего уровня моря является долгосрочное среднее значение показаний мареографа в определенном контрольном месте. [1]
Уровень моря может зависеть от многих факторов и, как известно, сильно менялся в геологических масштабах времени . Текущий подъем уровня моря в основном вызван изменением климата , вызванным деятельностью человека . [2] Когда температура повышается, горные ледники и полярные ледяные щиты тают, увеличивая количество воды в океанах, в то время как существующая морская вода также расширяется из-за тепла. Поскольку большая часть человеческих поселений и инфраструктуры была построена в ответ на более нормализованный уровень моря с ограниченными ожидаемыми изменениями, населению, пострадавшему от повышения уровня моря, необходимо будет инвестировать в адаптацию к климату, чтобы смягчить наихудшие последствия или, когда население находится в состоянии крайнего риска, в процесс управляемого отступления . [3]
Термин «над уровнем моря» обычно относится к высоте над средним уровнем моря (AMSL). Термин APSL означает «над текущим уровнем моря», сравнивая уровни моря в прошлом с сегодняшним уровнем.
Радиус Земли на уровне моря составляет 6 378,137 км (3 963,191 мили) на экваторе. Он составляет 6 356,752 км (3 949,903 мили) на полюсах и 6 371,001 км (3 958,756 миль) в среднем. [4] Этот сплющенный сфероид в сочетании с локальными гравитационными аномалиями определяет геоид Земли, который приблизительно соответствует местному среднему уровню моря для мест в открытом океане. Геоид включает в себя значительную впадину в Индийском океане , поверхность которой опускается на 106 м (348 футов) ниже глобального среднего уровня моря (исключая незначительные эффекты, такие как приливы и течения). [5]
Точное определение «среднего уровня моря» затруднено из-за множества факторов, влияющих на уровень моря. [6] Мгновенный уровень моря существенно варьируется в нескольких масштабах времени и пространства. Это происходит потому, что море находится в постоянном движении, на него влияют приливы, ветер , атмосферное давление, местные гравитационные различия, температура, соленость и т. д. Средний уровень моря в определенном месте может быть рассчитан за длительный период времени и использован в качестве исходной точки . Например, почасовые измерения могут быть усреднены за полный 19-летний лунный цикл Метона , чтобы определить средний уровень моря на официальном уровнемере . [7]
Уровень неподвижной воды или уровень моря неподвижной воды (SWL) — это уровень моря с усредненными движениями, такими как ветровые волны . [8] Тогда MSL подразумевает SWL, дополнительно усредненный за период времени, так что изменения, вызванные, например, приливами , также имеют нулевое среднее значение. Глобальный MSL относится к пространственному среднему значению по всей площади океана, обычно с использованием больших наборов мареографов и/или спутниковых измерений. [7]
Часто значения MSL измеряются по отношению к суше; следовательно, изменение относительного MSL или ( относительного уровня моря ) может быть результатом реального изменения уровня моря или изменения высоты суши, на которой работает мареограф, или того и другого. В Великобритании нулевой уровень (высота 0 метров на картах Великобритании) — это средний уровень моря, измеренный в Ньюлине в Корнуолле между 1915 и 1921 годами . [9] До 1921 года вертикальным нулем был MSL в доке Виктория, Ливерпуль . Со времен Российской империи в России и других ее бывших частях, ныне независимых государствах, уровень моря измеряется от нулевого уровня Кронштадтского морского мареографа. В Гонконге «mPD» — это геодезический термин, означающий «метры над основным нулем» и относящийся к высоте 0,146 м (5,7 дюйма) над нулем карты [10] и 1,304 м (4 фута 3,3 дюйма) ниже среднего уровня моря. Во Франции Marégraphe в Марселе непрерывно измеряет уровень моря с 1883 года и предлагает самые длинные собранные данные об уровне моря. Он используется для части континентальной Европы и основной части Африки в качестве официального уровня моря. Испания использует этот уровень для измерения высот ниже или выше уровня моря в Аликанте , в то время как Европейская вертикальная система отсчета откалибрована по высоте Амстердам-Пейль , которая восходит к 1690-м годам.
Спутниковые высотомеры выполняют точные измерения уровня моря с момента запуска TOPEX/Poseidon в 1992 году. [11] За совместной миссией NASA и CNES TOPEX/Poseidon последовали Jason-1 в 2001 году и миссия по топографии поверхности океана на спутнике Jason-2 в 2008 году.
Высота над средним уровнем моря ( AMSL ) — это высота (на земле) или высота (в воздухе) объекта относительно опорной точки для среднего уровня моря (MSL). Она также используется в авиации, где некоторые высоты регистрируются и сообщаются относительно среднего уровня моря (в отличие от уровня полета ), а также в атмосферных науках и в топографической съемке . Альтернативой является базирование измерений высоты на референц-эллипсоиде, аппроксимирующем всю Землю, что и делают такие системы, как GPS . В авиации референц-эллипсоид, известный как WGS84 , все чаще используется для определения высот; однако между высотой этого эллипсоида и локальным средним уровнем моря существуют различия до 100 метров (328 футов). [5] Другой альтернативой является использование вертикальной точки отсчета на основе геоида, такой как NAVD88 и глобальная EGM96 (часть WGS84). Детали различаются в разных странах.
При упоминании географических объектов, таких как горы, на топографической карте изменения высоты показаны контурными линиями . Самая высокая точка или вершина горы обычно иллюстрируется высотой AMSL в метрах, футах или и в том, и в другом. В необычных случаях, когда местоположение суши находится ниже уровня моря, например, в Долине Смерти, Калифорния , высота AMSL отрицательна.
Часто необходимо сравнивать локальную высоту средней поверхности моря с «ровной» опорной поверхностью или геодезической точкой отсчета, называемой геоидом . При отсутствии внешних сил локальный средний уровень моря совпадал бы с этой поверхностью геоида, являясь эквипотенциальной поверхностью гравитационного поля Земли , которая сама по себе не соответствует простой сфере или эллипсоиду и демонстрирует гравитационные аномалии , такие как те, которые измеряются спутниками GRACE НАСА . В действительности поверхность геоида не наблюдается напрямую, даже как долгосрочное среднее значение, из-за океанских течений, изменений давления воздуха, изменений температуры и солености и т. д. Зависящее от местоположения, но постоянное во времени разделение между локальным средним уровнем моря и геоидом называется (средней) топографией поверхности океана . Она изменяется глобально в типичном диапазоне ±1 м (3 фута). [12]
Для описания меняющихся отношений между уровнем моря и сушей используется несколько терминов.
Таяние ледников в конце ледниковых периодов приводит к изостатическому послеледниковому подъему , когда земля поднимается после удаления веса льда. И наоборот, более старые вулканические острова испытывают относительное повышение уровня моря из-за изостатического опускания от веса остывающих вулканов. Опускание земли из-за оттока грунтовых вод является еще одной изостатической причиной относительного повышения уровня моря.
На планетах, где нет жидкого океана, планетологи могут вычислить «среднюю высоту», усреднив высоты всех точек на поверхности. Эта высота, иногда называемая «уровнем моря» или нулевой высотой , служит эквивалентом отсчета высоты планетарных объектов.
Локальный средний уровень моря (LMSL) определяется как высота моря относительно отметки суши, усредненная за период времени, достаточно долгий, чтобы колебания, вызванные волнами и приливами, сгладились, обычно год или больше. Необходимо скорректировать воспринимаемые изменения LMSL, чтобы учесть вертикальные движения земли, которые могут происходить со скоростью, схожей с изменениями уровня моря (миллиметры в год).
Некоторые движения суши происходят из-за изостатического приспособления к таянию ледяных щитов в конце последнего ледникового периода . Вес ледяного щита продавливает лежащую под ним землю, и когда лед тает, земля медленно отскакивает . Изменения в объеме наземного льда также влияют на локальные и региональные уровни моря путем перестройки геоида и истинного полярного блуждания . Атмосферное давление , океанические течения и локальные изменения температуры океана также могут влиять на LMSL.
Эвстатическое изменение уровня моря (глобальное, в отличие от локального изменения) происходит из-за изменения либо объема воды в мировых океанах, либо объема океанических бассейнов . [16] В настоящее время эвстатическое повышение уровня моря вызывают два основных механизма. Во-первых, сокращение наземного льда, такого как горные ледники и полярные ледяные щиты, высвобождает воду в океаны. Во-вторых, по мере повышения температуры океана более теплая вода расширяется. [17]
Многие факторы могут вызывать кратковременные изменения уровня моря, обычно в пределах нескольких метров, в течение периода времени от нескольких минут до месяцев:
В период с 1901 по 2018 год средний уровень моря поднялся на 15–25 см (6–10 дюймов), с ростом на 2,3 мм (0,091 дюйма) в год с 1970-х годов. [18] : 1216 Это было быстрее, чем когда-либо уровень моря поднимался по крайней мере за последние 3000 лет. [18] : 1216 Скорость возросла до 4,62 мм (0,182 дюйма)/год за десятилетие 2013–2022 годов. [19] Основной причиной является изменение климата из-за деятельности человека. [20] : 5, 8 В период с 1993 по 2018 год таяние ледяных щитов и ледников составило 44% повышения уровня моря , а еще 42% — в результате теплового расширения воды . [21] : 1576
Повышение уровня моря отстает от изменений температуры Земли на многие десятилетия, и поэтому повышение уровня моря продолжит ускоряться с настоящего момента до 2050 года в ответ на потепление, которое уже произошло. [22] Что произойдет после этого, зависит от выбросов парниковых газов человеком . Если будут очень большие сокращения выбросов, повышение уровня моря замедлится между 2050 и 2100 годами. Затем оно может достичь к 2100 году чуть более 30 см (1 фут) с настоящего момента и примерно 60 см (2 фута) с 19-го века. При высоких выбросах оно вместо этого ускорится еще больше и может подняться на 1,0 м ( 3+1 ⁄ 3 фута) или даже1,6 м ( 5+1 ⁄ 3 фута) к 2100 году. [20] [18] : 1302 В долгосрочной перспективе повышение уровня моря составит 2–3 м (7–10 футов) в течение следующих 2000 лет, если потепление останется на нынешнем уровне 1,5 °C (2,7 °F) по сравнению с доиндустриальным прошлым. Оно составит 19–22 метра (62–72 фута), если потепление достигнет пика в 5 °C (9,0 °F). [20] : 21
Подъем уровня моря влияет на все прибрежные и островные популяции на Земле. [23] Это может быть вызвано наводнениями, более сильными штормовыми нагонами , королевскими приливами и цунами . Существует множество побочных эффектов. Они приводят к потере прибрежных экосистем, таких как мангровые заросли . Урожайность может снизиться из-за повышения уровня соли в оросительной воде. Ущерб портам нарушает морскую торговлю. [24] [25] Прогнозируемое к 2050 году повышение уровня моря подвергнет места, где в настоящее время проживают десятки миллионов человек, ежегодным наводнениям. Без резкого сокращения выбросов парниковых газов это может увеличиться до сотен миллионов в последние десятилетия века. [26]
Локальные факторы, такие как приливная зона или оседание почвы, будут в значительной степени влиять на серьезность последствий. Например, повышение уровня моря в Соединенных Штатах, вероятно, будет в два-три раза больше, чем в среднем по миру к концу столетия. [27] [28] Тем не менее, из 20 стран, наиболее подверженных повышению уровня моря, двенадцать находятся в Азии , включая Индонезию , Бангладеш и Филиппины. [29] Устойчивость и адаптивная способность экосистем и стран также различаются, что приведет к более или менее выраженным последствиям. [30] Наибольшее воздействие на население в ближайшей перспективе будет иметь место на низменных островах Карибского моря и Тихого океана . Повышение уровня моря сделает многие из них непригодными для проживания в конце этого столетия. [31]
Общества могут адаптироваться к повышению уровня моря несколькими способами. Управляемое отступление , приспособление к прибрежным изменениям или защита от повышения уровня моря с помощью жестких строительных практик, таких как морские дамбы [32], являются жесткими подходами. Существуют также мягкие подходы, такие как восстановление дюн и питание пляжей . Иногда эти стратегии адаптации идут рука об руку. В других случаях необходимо делать выбор между различными стратегиями. [33] Более бедные страны также могут испытывать трудности при реализации тех же подходов к адаптации к повышению уровня моря, что и более богатые государства.Пилоты могут оценить высоту над уровнем моря с помощью высотомера , установленного на определенное барометрическое давление . Как правило, давление, используемое для установки высотомера, представляет собой барометрическое давление, которое будет существовать на уровне MSL в регионе, над которым пролетает самолет. Это давление называется QNH или «высотомером» и передается пилоту по радио от управления воздушным движением (ATC) или автоматической службы информации о терминале (ATIS). Поскольку высота местности также соотносится с MSL, пилот может оценить высоту над землей, вычитая высоту местности из показаний высотомера. Авиационные карты разделены на блоки, и максимальная высота местности от MSL в каждом блоке четко указана. После превышения высоты перехода высотомер устанавливается на давление международной стандартной атмосферы (ISA) на уровне MSL, которое составляет 1013,25 гПа или 29,92 дюйма рт. ст. [34]
Номер пресс-релиза: 21042023.
Это соответствует среднему повышению уровня моря примерно на 7,5 см за весь период альтиметрии. Что еще более важно, кривая GMSL показывает чистое ускорение, оцениваемое в 0,08 мм/год
2
.
Вставка SYN-1: Устойчивое потепление может привести к серьезным последствиям