【聚焦】全球海平面上升,卫星视角下的未来风险

创业   2024-09-27 16:21   上海  
不幸的是,全球海平面仍在不断上升。

这一现象并非由单一原因引起,而是受到多种因素的影响,包括对储水的过度消耗。湿地的丧失和森林砍伐等因素对于维持人工水库向海洋的水流至关重要。以咸海地区为例,农业用水量过高导致水库水位下降,海平面因此持续上升。

此外,地壳下沉导致的土地运动也是影响因素之一。尽管地壳运动造成的海平面上升非常缓慢,但也是不可忽视的。科学家们在美国佛罗里达地区进行调查时发现,沿海地区的土地在过去160万年里以每年0.02到0.05毫米的速度上升。

毫无疑问,海平面上升的主要原因是气候变化导致的海洋升温。水分子吸收热量后体积膨胀(热膨胀),进而导致海洋体积增大,海平面上升。全球变暖的另一个后果是冰川融化,使水返回海洋,从而导致海平面进一步上升。

科学家们正密切关注冰盖的变化,并估计冰盖融化每年会导致海平面上升0.35毫米。为了更好地说明这一规模,值得一提的是,如果冰盖完全融化,西南极冰盖将导致海平面上升约五米,格林兰冰盖约七米,而东南极冰盖则可能达到53米的上升。

自1992年以来,卫星就一直在记录海洋表面的高度。根据NASA的数据,自那时起,平均海平面上升了10.1厘米。而且,海平面的上升速度也在不断加快。20世纪海平面年均上升1.5毫米,1990年代初期上升至每年2.5毫米,而在过去十年中,这一速度加快至每年高达3.9毫米!NASA的研究表明,每上升2.5厘米的海平面将导致2.5米的海岸线丧失。

长达30年的研究清楚地表明,人类在这一问题上的责任重大。NASA海洋学家乔什·威利斯(Josh Willis)表示:“由于人类对气候的干预,海平面上升的速度现在超过了自然周期……而且每十年都在加快。”实际上,人类的影响是自然海平面上升的十倍,而这一切都取决于我们。政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,到本世纪末,海平面可能会上升至1.1米。

下图显示了全球平均海平面上升的趋势及未来预测。

海平面上升图表-全球平均海平面过去和未来的时间序列数据

回顾地球的历史,我们会发现,海平面在过去曾多次上升和下降。这主要是由于自然过程、地壳运动和气候变暖所致。然而,如今的情况前所未有,地球上的人口也从未如此密集。

海平面上升已经带来了灾难性的后果。我们可以通过观察沿海洪水和沙滩缩小的现象,直观地看到这些变化。一些国家,如孟加拉国,因海水污染导致土地农作物品种减少。对沿海居住区而言,侵蚀、风暴和洪水构成了严重的威胁。

此外,许多主要的特大城市也位于海岸线上,数十亿人居住在这些地区。上海、纽约和伦敦等高度城市化的城市都可能面临风险。

一个由Landscape Metrics制作的互动可视化展示了这对城市居民和基础设施意味着什么。

对于小岛屿而言,情况更加严峻,人们面临着有限的迁移空间。生活的主要中心位于海岸,洪水意味着巨大的灾难。

卫星数据预警未来风险

无可否认,通过环绕地球运行的卫星观察广阔的海洋是最佳选择。

水覆盖了我们星球的70%,而从地面同时获取相同的信息几乎是不可能的。

利用卫星数据,我们可以观察随时间变化的情况,从而为潜在的影响做好准备。通过卫星图像生成的地图和分析清晰地展示了海平面上升问题的严重性,以及我们将多快感受到这些后果。这些变化正在实时发生,必须采取行动以减少潜在损失。

海平面上升全球风险区图

冰盖的预测性破裂将在未来两百年内导致全球海平面上升至少一米,并在此后至少上升三米。在这种情形下,你的城市会变成什么样子?美国Climate Central创建了海平面上升全球风险区图,研究全球海岸线在最高30米范围内的洪水风险。

该地图可以通过城市、州、邮政编码等位置条件进行搜索。对于美国的区域,地图包含了由NOAA提供的最新高精度、高分辨率的激光雷达(LiDAR)数据。

此外,图层还包含社会脆弱性和人口密度信息。对于美国以外的地区,使用了NASA的航天飞机雷达地形任务(SRTM)的高度数据。应用中提供的可视化图形帮助我们更好地理解海平面上升对我们生活的影响。

波士顿预测显示水位高于高潮线三米

热带地区的海平面上升脆弱性

根据Nature Communications上的一篇文章,全球有2.67亿人生活在海拔低于两米的土地上。

该研究采用了一种名为LiDAR的遥感方法,通过脉冲激光的光来测量物体的距离。这些光脉冲与系统记录的其他数据结合,生成关于所研究对象形状的精确三维信息。

研究人员预测,如果海平面上升一米而人口保持不变,到2100年,面临风险的人数将增加超过1.4亿!根据文章中提供的地图,62%的最脆弱土地位于热带地区。不幸的是,预测并不乐观,热带亚洲有59%的人口面临风险,而热带地区高达72%!

热带地区海平面上升——(上)2020年人口(中)2020年地表高度(下)海平面上升1米后的地表高度

借助可测量的数据,世界上更多地区可以更好地为海平面上升做好规划,采取切实可行的措施来保护易灾区。作者Dr. Aljosji Hooijer表示:“只要没有确凿的数据,就无法进行适当的讨论,但如今数据已经到位,而且准确性大幅提升。”

LiDAR技术理论上自1960年代以来就已存在,但近年来其发展显著,调查结果也更加准确。霍伊耶利用全球范围内的地形高度测量,误差大幅减小。

每一个反射的激光脉冲在计算时误差不到0.15米,使其成为有效的工具,帮助国家及城市更好地理解可能面临的风险。

通过卫星数据,我们可以进行广泛的监测和评估,从而在多种层面上获得更准确的结果。测量海平面上升的技术日益成熟,不仅能够满足政府的需求,还能促进企业和科研机构的合作,全面提升防灾能力。



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