自然气候模式正在创造快速海平面上升的热点地区

自然气候模式正在创造快速海平面上升的热点地区
在佛罗里达州迈阿密市中心的阳光灿烂的日子大浪子讨厌。 10月17,2016早盘高潮。
图片: 维基媒体

对于居住在东部和墨西哥湾沿岸的美国人来说, 2017大西洋飓风季节 十一月30是一个救济。 今年预报员记录了17命名的风暴,其中10变成了飓风。 其中六次是主要飓风(类别3或更强),三次登陆:得克萨斯州的哈维,加勒比海和佛罗里达的伊尔马,以及加勒比和波多黎各的玛丽亚。 这是有史以来最昂贵的季节,造成 超过200十亿美元的损失.

许多科学家发现气候变化正在放大飓风的影响。 例如,几个 研究 刚刚在十二月份发表的2017得出结论,人为引起的气候变化使得哈维飓风的降雨更加激烈。 但是,气候变化并不是使飓风更具破坏性的唯一因素。

在一个 研究 我们与我们的同事合着 乔恩·马丁,我们发现两个融合的自然气候过程创造了从北卡罗莱纳州哈特拉斯角到迈阿密的“热点”,海平面上升速度比2011和2015之间的全球平均速度快六倍。 我们还发现,近百年来东海岸其他地方出现了这样的热点地区。 现在我们看到有迹象表明,德克萨斯州和路易斯安那州正在发展,在哈维期间这可能会扩大洪水,并可能使未来的沿海风暴更具破坏性。

年度洪水事件自1950s以来,几乎所有测量的地点都经历了沿海洪水的增加。 在东部和墨西哥湾沿岸的许多地方,这个速度正在加速。 USEPA

解决盐度难题

我们的工作开始时,乔恩·马丁显示我们其中一人(阿诺尔多)的盐度数据来自水之间的沉积物 印度河泻湖 在佛罗里达中部东部。 这里的盐度为零的地下水在几个障碍岛后面的海岸上游泳。 Jon和他的研究小组正在分析水化学的变化,发现在过去的十年中,盐度急剧增加。 这表明盐水正迅速侵入泻湖。

这个过程通常是由海平面上升或人类从地下抽取新鲜水或二者的组合来驱动的。 阿诺尔多咨询了 在线数据 来自国家海洋和大气管理局的数据,发现在2011和2015之间附近的Trident码头,海平面上升速度加快。 虽然全球海平面以平均每个世纪1英尺的速度上升,但这个地点在短短五年内录得约5英寸的增长。

当阿诺尔多与过去海平面上升的国际专家安德烈(Andrea)分享这一发现时,她被淹没了。 这些比率是佛罗里达海岸线长期海平面上升的十倍。 进一步的调查显示,哈特拉斯角以南的所有潮汐表在同一时期都出现类似的涨幅。 这就提出了两个问题:美国东南部曾经有类似的快速海平面上升速度吗? 什么导致了这个暂时加速?


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融合气候模式

之前的工作 在大西洋沿岸确定了哈特拉斯角以北的地区易受加速的海平面上升速度的影响,特别是在气候变化的背景下。 预计这个星球的变暖会削弱墨西哥湾流,这是一个强大的大西洋洋流,将东部海域的水分带走并向北运送。 沿着墨西哥湾沿岸的海流减少了更多的水,使海平面上升。

但是,这个机制无法解释在开普敦以南的海平面上这样大的跳跃。 以前的另一项研究 提供了一个额外的线索。 它建议的 北大西洋涛动(NAO),北大西洋不同地区的气压拉锯模式可以解释海平面上升短期变化的位置的变化。

NAO的变化改变了喷流的位置,风向和风暴轨迹,所有这些都影响到北大西洋盆地的水分布。 最终,NAO对海洋的累积影响决定水是否会堆积在哈特拉斯角的北部或南部。 因此,水在2009-2010时期优先堆积在哈特拉斯角以北,而从2011到2015则向南堆积。

北大西洋涛动(NAO)
当北大西洋涛动处于正相位时(左图),亚速尔群岛上空的高压与北大西洋上空的低气压之间的对比强于正常,导致欧洲北部出现轻微的风暴,并且在地中海上空变干。 但当对比度低于正常水平时,NAO进入负相位(右),导致欧洲北部天气寒冷干燥,南部潮湿。
UCAR, CC BY-ND

这个与NAO有关的机制解释了海平面加速度可能在大西洋沿岸发生的情况,但似乎没有解释其时间。 我们通过在整个美国大西洋沿岸检查上个世纪的潮汐计记录来填补空白。 这次审查表明,持续一到几年的短期海平面加速的时间与另一个反复出现的气候模式的累积信号相关: 厄尔尼诺南方涛动,或ENSO,这是热带太平洋盆地中大气压力振荡的结果。

尽管ENSO发生在太平洋,但其影响 在北美传播改变美国东部的气温和风况。 风力分布的这些变化会影响北大西洋的水运,导致它们在美国东部沿海地区时有发生。 其他科学家也有 如图 这种运输最终决定了美国大西洋沿岸海平面上升的短期加速时间。

总之,我们发现海平面上升的短期加速在上个世纪反复发生,有时发生在哈特拉斯角以南,有时集中在开普角以北。 这些热点在五年内可能会超过4英寸,并且可能发生在美国大西洋沿岸的任何地方。 当ENSO和NAO的积累信号汇合时,它们形成海水向海岸线移动。

沿海泛滥的通配符

我们的研究对沿海规划者有严重的影响。 全球变暖正在提高整个大西洋沿岸的海平面,社区应该为此做好准备。 此外,我们的研究结果显示,由于太平洋和大西洋海盆中的海洋 - 大气相互作用的变化,海平面在五年内可以升高超过4英寸。 这种变化可能发生在10年的五到五年之中。

这些热点放大了沿海洪水的严重程度 已经发生 从风暴和国王的潮汐。 在南卡罗来纳州的查尔斯顿和佛罗里达州的杰克逊维尔之间的居民 - 现在海平面至少高出4英寸(10厘米)的地方,然后是在2010--他们发现了这个难题。

由于海平面上升,迈阿密海滩的居民正在应对洪水的急剧增加。

现在我们正在查看来自墨西哥湾的数据,那里的潮汐站也显示出高于预期的水位。 佛罗里达州墨西哥湾沿岸地区的增长已经过去了,但得克萨斯州和路易斯安那州的海平面上升速度仍然加快。 海平面上升速度加快是难以预料的,目前还不清楚是否会随着时间的推移而变得更加严重。 但是,海岸带社区今天认真对待海平面上升,更是迫在眉睫。

作者简介

Arnoldo Valle-Levinson,民用和海岸工程教授, 佛罗里达大学 Andrea Dutton,地质学助理教授, 佛罗里达大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

由Arnoldo Valle-Levinson预定

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