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 океанских 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 . В геологических временных масштабах изменения в форме океанических бассейнов и распределении суши и моря влияют на уровень моря. Помимо эвстатических изменений, локальные изменения уровня моря вызваны тектоническими поднятиями и опусканиями.
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 ледниковый покров 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 сегодняшнего во время эмского периода , около 130 000 лет назад. [2]
В более короткие сроки низкий уровень, достигнутый во время LGM, снова увеличился 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 на протяжении последних 6500 лет, закончившись повышением уровня моря на 0,50 м за последние 1500 лет. Например, около 10 200 лет назад последний сухопутный мост между материковой Европой и Великобританией был затоплен, оставив после себя солончаки. 8000 лет назад болота были затоплены морем, не оставив после себя следов прежней связи с сушей. [3] Наблюдательные и модельные исследования потери массы ледников и ледяных шапок указывают на вклад в повышение уровня моря на 2–4 см в течение 20 века.
Ежегодно около 8 мм (0,3 дюйма) воды со всей поверхности океанов выпадает на ледниковые щиты Антарктиды и Гренландии в виде снегопада . Чуть больше воды возвращается в океан в виде айсбергов , от таяния льда по краям и из рек талой воды, стекающих с ледяных щитов в море. Изменение общей массы льда на суше, называемое балансом массы , важно, поскольку оно вызывает изменения глобального уровня моря. Высокоточная гравиметрия со спутников при бесшумном полете установила, что в 2006 году ледяные щиты Гренландии и Антарктики испытали совокупную потерю массы 475 ± 158 Гт/год, что эквивалентно повышению уровня моря на 1,3 ± 0,4 мм/год. Примечательно, что ускорение исчезновения ледникового 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, даже если они тают, по большому счету не меняют уровень моря. Аналогичным образом, таяние северной полярной ледяной шапки , состоящей из плавающего пакового льда , не будет существенно способствовать повышению уровня моря. Однако, поскольку соленость плавающего ледяного покрова ниже, чем у морской воды, их таяние вызовет очень небольшое повышение уровня моря, настолько незначительное, что им обычно пренебрегают. [ нужна цитата ]
По состоянию на начало 2000-х годов нынешний подъем уровня моря , наблюдаемый по мареографам, составляющий около 3,4 мм/год [12] находится в пределах диапазона оценок по совокупности вышеуказанных факторов [13] , но активные исследования в этой области продолжаются.
Время от времени в течение долгой истории Земли конфигурация континентов и морского дна менялась из-за тектоники плит . Это влияет на глобальный уровень моря, изменяя глубины различных океанских 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 по Земле.
Глубина океанских котловин зависит от возраста океанической литосферы (тектонических плит под дном мирового океана). По мере старения старых плит они становятся плотнее и тонут, позволяя новым плитам подняться и занять их место. Следовательно, конфигурация со многими небольшими океаническими плитами , которые быстро перерабатывают океаническую литосферу , приведет к образованию более мелких океанских бассейнов и (при прочих равных условиях) более высокого уровня моря. С другой стороны, конфигурация с меньшим количеством плит и более холодной и плотной океанической литосферой приведет к более глубоким океанским бассейнам и более низкому уровню моря.
Когда возле полюсов было много континентальной коры , летопись горных пород показывает необычно низкий уровень моря во время ледниковых периодов, поскольку существовало много полярных массивов суши, на которых могли накапливаться 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 на границе перми и триаса ~ 250 миллионов лет назад многолетний средний уровень моря был ниже, чем сегодня. Долгосрочные изменения среднего уровня моря являются результатом изменений в океанической коре , причем тенденция к снижению, как ожидается, сохранится в очень долгосрочной перспективе. [14]
В ходе ледниково-межледниковых циклов за последние несколько миллионов лет средний уровень моря менялся несколько более чем на сто метров . Это связано, прежде всего, с ростом и распадом ледниковых щитов (преимущественно в северном полушарии) с испарением воды из моря.
Постепенный рост Средиземноморского бассейна как 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 обычно был на 200 метров выше нынешнего уровня. Однако самый крупный известный пример морского затопления произошел, 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, очевидно, 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 перми и триаса около 250 миллионов лет назад).
Во время последнего ледникового периода (максимум около 20 000 лет назад) уровень мирового моря 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 Лаврентиде . Ледяной покров . Большая часть этого материала растаяла примерно 10 000 лет назад.
Сотни подобных ледниковых циклов происходили на протяжении всей истории Земли . Геологи , изучающие положение прибрежных отложений отложений во времени, отметили десятки подобных смещений береговой линии в сторону бассейна, связанных с более поздним восстановлением. Это приводит к осадочным циклам, которые в некоторых случаях можно с большой уверенностью 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: [16]
Во время дегляциации примерно с 19–198 тыс . лет назад уровень моря поднимался чрезвычайно высокими темпами в результате быстрого таяния Британско-Ирландского морского, Фенноскандинавского, Лаврентийского , Баренцево-Карского , Патагонского , Иннуитского ледниковых щитов и части Антарктического ледникового покрова . В начале дегляциации около 19 000 лет назад короткое, продолжительностью не более 500 лет, гляцио-эвстатическое событие могло повысить уровень моря на целых 10 м со средней скоростью около 20 мм / год. В течение остальной части раннего голоцена скорость повышения уровня моря варьировалась от минимальной (около 6,0–9,9 мм/год) до 30–60 мм/год в короткие периоды ускоренного повышения уровня моря. [17] [18]
Твердые геологические доказательства, основанные в основном на анализе глубоких ядер коралловых рифов , существуют только для трех основных периодов ускоренного повышения уровня моря, называемых импульсами талой воды , во время последней дегляциации. Это пульс талой воды 1А примерно от 14 600 до 14 300 лет назад; Пульс талой воды 1B примерно между 11 400 и 11 100 лет назад; и пульс талой воды 1C между 8200 и 7600 годами назад. Пульс талой воды 1А представлял собой подъем на 13,5 м за примерно 290 лет с центром 14 200 лет назад, а Пульс талой воды 1B представлял собой подъем на 7,5 м за примерно 160 лет с центром 11 000 лет назад. Напротив, период между 14 300 и 11 100 лет назад, который включает интервал раннего дриаса , был интервалом пониженного повышения уровня моря примерно на 6,0–9,9 мм / год. Пульс талой воды 1C был сосредоточен 8000 лет назад и вызвал подъем на 6,5 м менее чем за 140 лет, так что уровень моря 5000 лет назад был примерно на 3 метра ниже, чем сегодня, о чем во многих местах свидетельствуют ископаемые пляжи. [18] [19] [20] Такие быстрые темпы повышения уровня моря во время талой воды явно указывают на крупные события потери льда, связанные с разрушением ледяного покрова. Основным источником могла быть талая вода с антарктического ледникового щита. Другие исследования предполагают, что талая вода Лаврентийского ледникового щита находится в Северном полушарии. [20]
В последнее время стало широко признано, что в позднем голоцене, 3000 календарных лет назад по настоящее время, уровень моря был почти стабильным до ускорения темпов повышения, которое по-разному датируется периодом с 1850 по 1900 год нашей эры. Скорость повышения уровня моря в позднем голоцене оценивалась с использованием данных археологических раскопок и отложений приливно-отливных болот позднеголоцена в сочетании с данными мареографов, спутниковых данных и геофизического моделирования. Например, это исследование включало изучение римских колодцев в Кесарии и римских рыб в Италии. В совокупности эти методы предполагают среднюю эвстатическую составляющую 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) до 2009 года, вызвав масштабную эрозию во всем мире, которая обошлась в миллиарды долларов. [21] [22]
Уровень моря поднялся на 6 см в 19 веке и на 19 см в 20 веке. [23] Доказательствами этого являются геологические наблюдения, самые длительные 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 XX веке средний показатель составлял 1,7 ± 0,5 мм в год. [24] Баарт и др. (2012) показывают, что важно учитывать влияние 18,6-летнего лунного узлового цикла, прежде чем следует сделать вывод об ускорении повышения уровня моря. [25] По данным мареографов , скорость глобального среднего повышения уровня моря в ХХ веке находится в диапазоне от 0,8 до 3,3 мм/год, при средней скорости 1,8 мм/год. [26]
