Углекислый газ (CO2), метан и другие газы, попадающие в атмосферу в результате деятельности человека, изменяют ее радиационный баланс, что приводит к повышению температуры и, как следствие, к повышению уровня моря.Традиционно изменения уровня моря регистрируются на прибрежных мареографах, которые измеряют уровень воды относительно фиксированной точки земной коры.
Некоторые записи относятся к XIX веку и дают важные сведения об эволюции уровня моря. С 1991 года стало возможным измерять поверхность океанов по всему земному шару с помощью спутниковой альтиметрии, при которой спутник излучает сигнал по направлению к поверхности океана и принимает отраженное эхо. Уровень моря рассчитывается на основе времени прохождения спутника и поверхности моря в оба конца и положения спутника на его траектории. В то время как данные мареографов предоставляют информацию о местных изменениях относительно суши, использование спутников высотомеров позволяет записывать данные в глобальную систему отсчета.
Д-р инж. Лучиана Феноглио-Марк, ученый, специализирующийся в области физической и спутниковой геодезии на факультете гражданской и экологической инженерии Дармштадского технического университета, использует эти и другие данные спутниковых геодезических наблюдений в своих исследованиях.
Ее работа основана на данных высотомера в сочетании с данными о местоположении и гравитационном поле, полученными со спутников. Ее цель — анализировать изменения уровня моря и понимать их причины, улучшая обработку спутниковых измерений, а также их использование в методах моделирования и прогнозирования.Защита от повышения уровня водыУвеличение примерно на 3,1 мм в год с 1993 года указывает на заметное повышение среднего уровня моря по сравнению с ранее зарегистрированными значениями, которые показывают повышение уровня моря на 1-2 миллиметра в год в 20 веке.
В своем 5-м отчете (IPCC AR5, 2013) Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) прогнозирует дальнейшее повышение глобального уровня моря на 30-70 см к концу 21-го века на основе сценария, предполагающего средний уровень глобального изменения климата. потепление. Увеличение не будет равномерным, но, напротив, окажет большее влияние на одни регионы, чем на другие. Результатом могут быть прибрежные наводнения и повышение уровня грунтовых вод — перспектива, которая требует наличия надежной базы данных для борьбы с сопутствующими опасностями. Защита побережья от поднимающегося уровня моря потребует значительной адаптации, особенно в таких низменных прибрежных регионах, как побережье Северного моря в Германии и острова в тропиках.
В ходе своего проекта Фенолио-Марк сначала улучшила данные высотомера для прибрежных районов и сравнила их с местными геодезическими измерениями. Новые способы анализа радиолокационных эхосигналов значительно расширили функциональный диапазон альтиметрии в прибрежной зоне. Таким образом, в сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ESA), Европейской организацией по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT) и в тесной консультации с Федеральным институтом гидрологии Германии (BFG), а также Федеральным морским и гидрографическим управлением Германии.
Агентства (BSH) оказалось возможным подтвердить данные об уровне моря, скорости ветра и высоте волн, полученные с помощью спутниковой альтиметрии, в сравнении с большим разнообразием натурных и модельных данных в Немецкой бухте. «Этот обмен данными, — объясняет Фенолио-Марк, — чрезвычайно полезен для анализа, калибровки и интерпретации результатов спутниковой альтиметрии. К сожалению, такой беспрепятственный обмен данными и информацией нельзя считать само собой разумеющимся и невозможным при глобальный уровень ". Комбинация различных миссий высотомера и измерений прошлых лет требует высокой степени адаптации получаемых данных, а также должного учета соответствующих влияний окружающей среды. Как объясняет Фенолио-Марк, «этого можно достичь только посредством международного сотрудничества, такого как Инициатива ЕКА по изменению климата, в которой мы участвуем». Таким образом, можно создавать улучшенные продукты уровня моря, которые приводят к улучшенной интеграции высотомера и измерителя уровня моря, что по-прежнему остается одной из самых больших проблем в области спутниковой альтиметрии.
Причины повышения уровня моряПомимо улучшения данных высотомера и количественной оценки уровня моря, работа Фенолио-Марка также сосредоточена на причинах наблюдаемых изменений.
Среди других причин повышение глобальной температуры вслед за изменением климата приводит к увеличению объема нагретой воды, а также к увеличению массы за счет притока тающего континентального ледникового покрова. Оба эти фактора приводят к повышению уровня моря.
По данным МГЭИК, около 35 процентов повышения уровня моря в период с 1993 по 2010 годы было результатом теплового расширения, а около 45 процентов можно отнести к таянию льда. Остальные 20 процентов повышения уровня моря могут быть вызваны дополнительным вкладом, например, континентальными водами, и двумя выше перечисленными причинами, индивидуальный вклад которых все еще изучается.
С помощью дополнительного спутникового приложения, спутниковой гравиметрии, можно регистрировать изменения океанической массы и использовать их в сочетании с результатами альтиметрии для выявления причин повышения уровня моря.В рамках приоритетной программы Немецкого исследовательского фонда (DFG) Fenoglio-Marc применил новый подход, включающий прямую оценку массовых изменений в Средиземном море на основе данных спутниковой гравиметрической миссии GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment ). Ее результаты показывают, что массовые изменения являются причиной среднего повышения уровня моря в Средиземном море примерно на 2,1 мм в год с 1993 года. Программа требовала комплексного подхода, которого можно было достичь только с помощью междисциплинарного анализа данных и моделирования.
Исследовательская работа Фенолио-Марка последовательно подтверждает одну основную идею, а именно тот факт, что междисциплинарные исследования и надежная интеграция наблюдений имеют решающее значение для интерпретации и причинного определения изменений уровня моря.