Спутниковые технологии произвели революцию в измерении уровня моря с поразительной точностью, однако их данные становятся менее надёжными вблизи побережья — там, где наиболее остро требуется точная информация.
Чтобы восполнить этот критический пробел, исследовательская группа проекта ESA по изучению уровня моря в рамках инициативы по борьбе с изменением климата переработала почти два десятилетия спутниковых данных и создала новаторскую сеть «виртуальных» прибрежных станций. Эти станции впервые предоставляют надёжные и согласованные измерения уровня моря вдоль береговых линий.
Долгосрочные спутниковые наблюдения показывают, что глобальный уровень моря не только повышается, но и делает это ускоряющимися темпами.
С 1993 года средний глобальный уровень моря повышается в среднем более чем на 3 мм в год, но за последние 10 лет этот показатель превысил 4 мм в год.
Наша способность отслеживать повышение уровня моря во многом обусловлена долгосрочными записями высоты поверхности моря с помощью спутниковых радиолокационных высотомеров, первоначально предоставленных франко-американским спутником Topex Poseidon и серией спутников Jason, а теперь — миссией Copernicus Sentinel-6.
Данные со спутниковых радиолокационных высотомеров не столь точны, когда они измеряют в пределах 20 км от береговых линий по сравнению с открытым океаном. Это связано с тем, что присутствие суши влияет на радарный сигнал спутника.
Проект ESA по изучению уровня моря в рамках инициативы по борьбе с изменением климата под научным руководством Анни Казенев из Лаборатории космических геофизических и океанографических исследований Франции преодолел многолетний вызов прибрежных измерений.
Для этого была проведена ревизия и повторная обработка записей об уровне моря со спутниковых радиолокационных высотометров за период с 2002 по 2021 год для создания сети из 1647 «виртуальных» прибрежных станций.
Представленные на симпозиуме «Живая планета» ESA на этой неделе виртуальные станции впервые предоставляют точные данные об уровне моря в прибрежных районах, включая районы, где ранее не было систематических долгосрочных измерений. Это особенно ценно для отдалённых прибрежных районов, где датчики приливов часто отсутствуют или ограничены, что позволяет устранить критический пробел в данных климатологии.
Новый набор данных поможет учёным и политикам понять и спрогнозировать влияние повышения уровня моря на прибрежные районы и разработать эффективные меры защиты прибрежных территорий, которые защитят людей, экосистемы и экономику.
Жан-Франсуа Легей, координатор проекта по изучению уровня моря, пояснил: «Этот прорыв — это смена парадигмы для климатических исследований и адаптации к прибрежным условиям. Только в Азии к 2060 году повышение уровня моря может затронуть 310 миллионов человек, что подчёркивает необходимость надёжных данных».
«До сих пор для этого требовались датчики приливов, которые установлены не во всех регионах мира. Однако теперь у нас есть два десятилетия последовательных глобальных прибрежных записей, в том числе из регионов, которые ранее никогда не отслеживались».
Начальные научные анализы, использующие новый набор данных, уже дают интересные результаты. Например, исследовательская группа выявила значительное ускорение повышения уровня прибрежного моря в Мексиканском заливе с начала 2010-х годов.
Они также обнаружили, что естественные климатические явления, такие как Эль-Ниньо, являются основными факторами многолетних колебаний уровня моря, причём реакция варьируется в зависимости от региона.
Изменение климата, несомненно, является основной причиной повышения уровня моря. Примерно 45% этого подъёма является результатом таяния ледников в Гренландии и Антарктиде, а также горных ледников. Ещё одной важной причиной, на которую приходится около трети подъёма уровня моря, является тепловое расширение, когда объём тёплой морской воды увеличивается.
Повышение уровня моря, пожалуй, одно из самых серьёзных последствий климатического кризиса. В настоящее время более 680 миллионов человек — почти 10% населения планеты — живут в низменных прибрежных районах, которым непосредственно угрожают наводнения.
Каждый дополнительный сантиметр повышения уровня моря приводит к тому, что ещё три миллиона человек подвергаются риску ежегодных наводнений.
Проект по изучению уровня моря сосредоточен на трёх важнейших направлениях исследований:
* изучение того, повышается ли уровень моря равномерно вдоль береговых линий по сравнению с открытыми водами;
* повышение точности измерений прибрежного уровня моря;
* изучение природных и антропогенных факторов, влияющих на долгосрочные колебания уровня моря у побережья.
Новый набор данных позволяет климатологам проводить точный анализ тенденций в конкретных прибрежных районах за двухдесятилетний период, а также исследовать взаимосвязь между колебаниями уровня моря и глобальными климатическими явлениями.
Также можно проанализировать корреляцию между речным стоком и повышением уровня моря, чтобы понять, как сброс пресной воды влияет на региональную прибрежную динамику и способствует локальным вариациям тенденций уровня моря.
Для политиков, планировщиков защиты прибрежных районов и городских застройщиков набор данных предоставляет важную информацию для оценки рисков и планирования будущих систем защиты от наводнений.
Кроме того, продукт может быть использован для сравнения и улучшения климатических моделей, которые помогают предвидеть будущие изменения и информировать долгосрочное планирование. Он устраняет критические пробелы в данных в регионах без датчиков приливов и способствует разработке локализованных стратегий адаптации к изменению климата — от планирования инфраструктуры до непрерывного мониторинга прибрежных изменений во всём мире.
Разрабатываются усовершенствованные версии продукта, которые будут учитывать вертикальные сдвиги суши, известные как оседание. Предыдущие исследования, проведённые с использованием спутниковых записей ESA, показали, что оседание может увеличить скорость относительного прибрежного уровня моря в четыре раза по сравнению со средним глобальным показателем, включая некоторые из самых густонаселённых городов мира.
Они будут опираться на точные спутниковые инструменты, включая интерферометрический радар с синтетической апертурой (InSAR) и глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), которые необходимы для точного измерения этих движений земли.
Чтобы продемонстрировать это, команда в настоящее время проводит первоначальные испытания, используя данные на основе InSAR из Службы мониторинга земель Copernicus вдоль европейского побережья.
Профессор Казенев сказал: «Для людей, живущих в прибрежных районах, на самом деле имеет значение относительный уровень моря. Фактический риск затопления зависит от того, как уровень моря меняется по отношению к поверхности земли. Если земля опускается, а уровень моря повышается, совокупный эффект значительно увеличивает опасность».
Работа над проектом по изучению уровня моря подчёркивает важность долгосрочных высококачественных данных для решения конкретных задач, связанных с изменением климата. Сара Коннорс из ESA прокомментировала: «Инициатива по борьбе с изменением климата предоставляет политикам и планировщикам инструменты, необходимые для защиты прибрежных регионов и повышения устойчивости к повышению уровня моря, среди прочего.
«Предоставляя подробную информацию об изменениях уровня моря вдоль береговых линий, мы вносим прямой вклад в одно из ключевых обязательств Парижского соглашения 2015 года: помогая уязвимым сообществам адаптироваться к последствиям изменения климата».
Предоставлено Европейским космическим агентством.