Mit: Poziom morza na Tuvalu wcale nie rośnie

Poziom morza na Tuvalu wcale nie rośnie. „Monitorowanie poziomu morza na Pacyfiku w Tuvalu i Oceanie Indyjskim na Malediwach nie wykazało objawów jakiegokolwiek wzrostu poziomu morza.” (Joe Chal vel Chalubowicz)

W okresie 1950 a 2009 poziom morza obserwowany na wyspach Tuvalu podnosił się w tempie 5,1 (±0,7) mm rocznie. To znacznie szybciej, niż średni poziom morza liczony dla całego świata.

Atol koralowy Funafati w Tuvalu to gęsto zaludniony obszar, którego większość znajduje się mniej niż 3 metry powyżej poziomu morza. Z tego powodu los jego mieszkańców w obliczu podnoszącego się poziomu oceanu jest częstym tematem spekulacji medialnych. Nie jest to jednak bezpodstawne szukanie sensacji. Najnowsze badania pokazują, że istotnie poziom morza na Tuvalu rośnie w szybkim tempie.

Satelita Jason-2

Satelita Jason-2 mierzący poziom morza. Ilustracja dzięki uprzejmości NASA.

W artykule Becker et al.(2011) przedstawiono analizy wzrostu poziomu morza w zachodnich rejonach tropikalnego Pacyfiku. Dane z pomiarów dokonanych przy pomocy tradycyjnych wodowskazów, obserwacji satelitarnych, modelowania oceanu, a także te pochodzące z systemu GPS nie pozostawiają żadnych wątpliwość, że atol koralowy tonie. Okazało się, że w latach 1950-2009 na wyspie Funafati poziom morza podnosił się w sumie (czyli wliczając także osiadanie wyspy) w tempie 5,1 (±0,7) mm rocznie. To trzy razy szybciej niż średni wzrost poziomu oceanów na świecie.

Wykresy poziomu morza

Rysunek 1. Wykresy poziomu morza w miejscach pomiarów wodowskazami od 1950 r. Czarne linie to rekonstrukcje z wykorzystaniem modeli, czerwone – pomiary wodowskazami, niebieskie – pomiary satelitarne (linie ciągłe, gdy jednocześnie prowadzono pomiary naziemne i satelitarne, linie przerywane, gdy z pomiarów naziemnych zrezygnowano). Becker et al. (2011)

Poziom morza nie wszędzie jest identyczny

Niejednolity wzrost poziomu wód w oceanach na świecie jest jedną z kwestii powiązanych z globalnym ociepleniem, które szczególnie trudno zrozumieć szerszej publiczności. Gdy mowa o wzroście poziomu morza, zwykle chodzi o średnią policzoną dla całego świata. Tymczasem w rzeczywistości nie wszędzie ocean się podnosi w tym samym tempie. W niektórych rejonach lustro wody wręcz opada, podczas gdy gdzie indziej idzie w górę w przyspieszonym tempie. Nawet wzrost całkowitej objętości wody morskiej związany z topnieniem lodowców i lądolodów oraz termicznej rozszerzalności cieczy nie powodują jednorodnego przyrostu poziomu morza na całej planecie.

Mapa trendu zmian poziomu wody w oceanach

Rysunek 2. Mapa trendu zmian poziomu wody w oceanach w okresie 1950-2009, rekonstrukcja z użyciem modelu DRAKKAR. Gwiazdkami zaznaczono pozycje 91 wodowskazów, z których dane wykorzystano w rekonstrukcji. Becker et al. (2011)

Tak się składa, że zachodni Pacyfik a w szczególności Tuvalu to rejon, w którym wzrost poziomu morza jest szczególnie szybki. Rysunek 3 pokazuje ten obszar w powiększeniu.

Mapa wysp Pacyfiku z zaznaczonym średnim trendem zmian poziomu wody w oceanie

Rysunek 3. Mapa wysp Pacyfiku z zaznaczonym średnim trendem zmian poziomu wody w oceanie na podstawie rekonstrukcji dla okresu 1950-2009. Czarnymi gwiazdkami i kółkami zaznaczono pozycje 27 wodowskazów, z których dane wykorzystano w rekonstrukcji. Pomiary wodowskazów oznaczonych gwiazdkami wykorzystano także w rekonstrukcji globalnej. Becker et al. (2011)

Poziom oceanów na zachodnim Pacyfiku

Pomiary wzrostu poziomu wody w oceanach, zachodzącego w wyniku spowodowanego globalnym ociepleniem topnienia lodowców i lądolodów oraz rozszerzania się podgrzewanej wody to skomplikowana sprawa. Ten relatywnie niewielki trend długoterminowy jest często maskowany przez znaczące wahania poziomu wody, zachodząc na przestrzeni miesięcy, lat czy dekad. Szczególnie skomplikowana jest sytuacja na zachodnim Pacyfiku, gdzie naprzemienne występowanie zjawisk El Niño i La Niña skutkuje fluktuacjami w poziomie morza rzędu 20-30 cm, czyli 40-60 razy większymi niż długoterminowy trend wzrostowy, na Tuvalu wynoszący 5,1 mm rocznie. Oczywiście, aby wyznaczyć ten ostatni, należy uwzględnić poprawki związane ze wszystkimi innymi procesami powodującymi wahania poziomu morza.

Problematyczne dane – jak sobie z nimi poradzić

Zarówno wodowskazy jak altimetry (wysokościomierze) satelitarne mają swoje wady. Pomiary naziemne są prowadzone od bardzo dawna, ale też dużo jest w nich przerw, a na przestrzeni lat zmieniały się urządzenia pomiarowe. Ponadto, wodowskazy są przymocowane do dna oceanu, które zależnie od lokalizacji może się zapadać lub wypiętrzać (dlatego obecnie wykorzystuje się dodatkowo urządzenia GPS), co również trzeba wziąć pod uwagę w analizach. Wszystkie te problemy sprawiają, że, od wielu lat, odczyt z tradycyjnych urządzeń jest uzupełniany pomiarami satelitarnymi. Pozwala to na obserwowanie całych powierzchni oceanów a nie tylko rejonów przybrzeżnych i daje dużo pełniejszy obraz zmian poziomu morza na różnych obszarach.

Trendy zmian poziomu wody w oceanie w rejonie zachodniego Pacyfiku

Rysunek 4. Trendy zmian poziomu wody w oceanie w rejonie zachodniego Pacyfiku w latach 1993-2009 na podstawie pomiarów satelitarnych. Czarnymi gwiazdkami i kółeczkami zaznaczono pozycje 27 wodowskazów, których pomiary wykorzystano w rekonstrukcji. Dane wodowskazów oznaczonych gwiazdkami wykorzystano także w rekonstrukcji globalnej. Becker et al. (2011)

Wadą pomiarów satelitarnych jest ich krótka historia. W istocie pokazują dramatyczny wzrost poziomu morza (nawet 10 mm/rok, jak na stanowiskach Honiara i Yap, Rysunek 4), ale obserwacje zaczęły się dopiero w 1993 roku. Tak krótki okres lat nie pozwala na uzyskanie pewności, że w analizie prawidłowo uwzględniono wszelkie naturalne fluktuacje poziomu oceanów, trwające nawet dziesiątki lat. Innymi słowy, duże tempo zmian wykryte za pomocą satelitów nie musi oznaczać długoterminowego wzrostu poziomu morza w tym regionie.

Globalna i regionalna rekonstrukcja zmian poziomu morza

W artykule Becker et al. (2011) przedstawiono rekonstrukcję zmian poziomu morza w latach 1950-2009 na podstawie pomiarów wodowskazowych, satelitarnych, danych GPS i wniosków z Modelu ogólnej cyrkulacji oceanicznej. Połączenie zestawu 91 serii pomiarów wodowskazowych dobrej jakości z wynikami modelu cyrkulacji oceanicznej, pozwoliło na odtworzenie zmian poziomu morza zarówno w czasie jak i przestrzeni. Żeby przetestować jakość rekonstrukcji, autorzy po kolei usuwali ze zbioru danych obserwacje z poszczególnych stanowisk, a następnie porównywali wnioski płynące z rekonstrukcji opartej na pozostałych danych z pomiarami z usuniętej lokalizacji. Autorzy pracy stwierdzili dobrą zgodność wyników. Rekonstrukcję zestawiono także z pomiarami satelitarnymi z okresu 1993-2009 znad zachodniego Pacyfiku (Rysunek 5).

Rekonstrukcja trendów zmian poziomu wody w oceanie w rejonie zachodniego Pacyfiku

Rysunek 5. Rekonstrukcja trendów zmian poziomu wody w oceanie w rejonie zachodniego Pacyfiku. Czarnymi gwiazdkami i kółkami zaznaczono pozycje 27 wodowskazów, z których dane wykorzystano w rekonstrukcji. Pomiary wodowskazów oznaczonych gwiazdkami wykorzystano także w rekonstrukcji globalnej. Becker et al. (2011)

Jak widać na Rysunkach 4 i 5, zastosowana metoda pozwala na dobre odtworzenie prawdziwych zmian poziomu morza w rejonie zachodniego Pacyfiku (całkowita zmiana poziomu morza otrzymana z niej jest, zarówno w przypadku maksimów jak i minimów nieco mniejsza niż w przypadku pomiarów innymi metodami, głównie ze względu na zastosowanie filtrów statystycznych).

Poziom morza w Tuvalu podnosi się w czasie La Niña i opada z El Niño

Światowy średni poziom oceanów może krótkoterminowo zmieniać się w wyniku okresowej wymiany mas wody i śniegu pomiędzy lądem i oceanem. Podczas El Niño, gdy powierzchnia lądu się wysusza, poziom wody w oceanach podnosi się. Gdy nadchodzi La Niña, lądy otrzymują dodatkową porcję opadów deszczu i śniegu, podczas gdy w oceanie jest jej trochę mniej. Sytuacja taka miała na przykład miejsce w latach 2010-2011 – poziom oceanów opadł, ponieważ woda w wyniku rekordowych opadów znalazła się na kontynencie australijskim (Boening i in. 2012, Fasullo i in. 2013).

Na zachodnim Pacyfiku, zwłaszcza w rejonie Tuvalu, trend lokalny jest odwrotny. Morze opada w czasie El Niño i podnosi się w czasie La Niña. W pierwszym rzędzie wynika to z nachylenia termokliny oceanicznej w rejonie tropików. Dobrze ilustruje to zjawisko jedna z animacji przygotowanych przez naukowców (animacja). Zjawisko La Niña oznacza wzmocnienie pasatów, tj. wiatrów spychających ciepłe wody w zachodnie rejony zwrotnikowego Pacyfiku. Naniesione w ten region wody spiętrzają się, a jednocześnie ciepło przedostaje się w głąb oceanu (pojawia się termoklina) (Timmerman i McGregor 2010, Merrifield 2011 i Qiu & Chen 2011). Oba procesy powodują podniesienie się poziomu wody w oceanie. Ze względu na to, że trajektorie pasatów układają się lustrzanie względem równika, po obu jego stronach powstają bliźniacze „wierzchołki” morskiej wody. Łatwo zauważyć je na Rysunkach 4 i 5. Gdy nadchodzi La Niña, pasaty słabną, a masy ciepłej wody nie są już spychane w kierunku Tuvalu i sąsiadujących z nim wysp. Nachylenie termokliny zanika, a ciepła woda akumuluje się w środkowym Pacyfiku. Tym samym poziom morza w rejonie Tuvalu opada.

Widoczny na Rysunku 1 silny spadek poziomu morza, odnotowany w okolicach Tuvalu w latach 1982-1983, związany był z wyjątkowo intensywnym zjawiskiem El Niño. Na Rysunku 6 pokazane są zmiany średniego poziomu morza na zachodnim Pacyfiku w czasie ostatnich 60 lat. Po usunięciu z danych stałego trendu wzrostowego 1,8 mm/rok widać bardzo dobrą korelację poziomu morza z fazą oscylacji El Niño-La Niña.

Zrekonstruowany poziom morza

Rysunek 6. Zrekonstruowany poziom morza (czarna linia) na zachodnim Pacyfiku w latach 1950-2009. Z danych usunięto stały trend 1,8 mm/rok. Szary obszar oznacza przedział niepewności. Linia czerwona pokazuje zmiany poziomu morza związane z rozszerzalnością temperaturową i zmianą zasolenia wody, oszacowane na podstawie pomiarów temperatury oceanu. Linia niebieska to wskaźnik NINO3, którego znak mówi o tym, czy występuje El Niño czy La Niña, a wartość mówi o nasileniu zjawiska Becker et al. (2011).

GPS – sposób na uwzględnienie pionowych ruchów lądu

W wielu częściach świata powierzchnia lądu powoli podnosi się lub obniża. Jest to czynnik, który należy brać pod uwagę przy tworzeniu rekonstrukcji poziomów morza, zwłaszcza tych dokonywanych w oparciu o wodowskazy, które są na stałe zamocowane do dna morskiego. W pracy Becker et al. (2011) wzięto pod uwagę siedem stanowisk pomiarowych, wyposażonych w odbiorniki GPS, które uznano za wystarczająco godne zaufania. Założono, że tempo obniżania się lądu nie zmieniło się znacząco od roku 1950, więc prowadzone dziś pomiary z wykorzystaniem GPS można uznać za reprezentatywne dla całego analizowanego okresu. Okazuje się, że opadanie lądu odpowiada za 10% całkowitego wzrostu poziomu morza obserwowanego na Tuvalu.

Podsumowując:

  • Wzrost poziomu wody w oceanach nie jest jednolity. Chociaż w oceanach przybywa wody z topniejących lodowców i lądolodów, a dodatkowo objętość wody rośnie w związku z rozszerzalnością temperaturową, woda i ciepło nie są rozprowadzane jednorodnie po całym świecie.
  • W rejonie tropikalnego zachodniego Pacyfiku dominującym czynnikiem, który krótkoterminowo wpływa na poziom morza są zmiany pomiędzy zjawiskami El Niño (spadek poziomu morza w Tuvalu) i La Niña (wzrost poziomu morza w Tuvalu).
  • W wyniku naprzemiennego występowania El Niño i La Niña poziom morza w Tuvalu może zmieniać się o 20-30 cm, co stanowi fluktuację 40-60 razy większą, niż wynikająca ze średniego rocznego trendu wzrostowego.
  • Ta regionalna czułość na występowanie El Niño i La Niña wynika z osłabiania (El Niño) i wzmacniania (La Niña) pasatów, wiatrów, które spychają ciepłe masy wody w rejon zachodniego Pacyfiku.
  • W pracy Becker et al. (2011) użyto do przeanalizowania poziomu morza w Tuvalu pomiarów wodowskazowych, satelitarnych, GPS i modelu oceanu.
  • Po wzięciu pod uwagę wszystkich czynników powodujących krótkoterminowe zmiany poziomu morza, autorzy wyznaczyli długoterminowy trend wzrostu poziomu morza w Tuvalu, wynoszący w okresie 1950-2009 5,1 (±0,7) mm/rok. To trzykrotnie więcej, niż średnia policzona dla całego świata (jak czytamy w 3 rozdziale I części V raportu IPCC wynosiła ona w latach 1901-2010 1,5-1,9 mm/rok).
  • 10% całkowitego wzrostu poziomu morza w Tuvalu wynika z osiadania lądu.
  • Wcześniejsze prace (Church et al. (2006), South Pacific Sea Level and Climate Monitoring Project), również potwierdzają wzrost poziomu morza w Tuvalu.

Skeptical Science, tłumaczenie Aleksandra Kardaś, konsultacja merytoryczna: prof. Szymon P. Malinowski

Opublikowano: 2013-11-24 10:57
Tagi

mit o klimacie ocean poziom morza

Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.