Ученый исследует изменение уровня моря

С 1993 года средний глобальный уровень моря повышается на 3,1 миллиметра в год. Долгосрочные измерения, ведущиеся с начала XX века, указывают на ускорение этого процесса. К серьезным последствиям относятся прибрежные наводнения и потеря суши. Геодезист д-р инж. Лучана Фенольо-Марк использует спутниковые данные для анализа изменений уровня моря и их причин.

Повышение уровня моря является следствием изменения радиационного баланса атмосферы из-за выбросов углекислого газа (CO₂), метана и других газов в результате человеческой деятельности, что ведет к росту температур.

Традиционно изменения уровня моря фиксируются прибрежными мареографными станциями, которые измеряют высоту воды относительно фиксированной точки земной коры. Некоторые записи относятся к XIX веку. С 1991 года стало возможным глобальное измерение поверхности океанов с помощью спутниковой альтиметрии, основанной на излучении сигнала к поверхности океана и приеме отраженного эха.

Д-р инж. Лучана Фенольо-Марк, специалист по физической и спутниковой геодезии в Техническом университете Дармштадта, использует в своих исследованиях эти и другие спутниковые геодезические данные. Ее цель — анализ изменений уровня моря, понимание их причин и улучшение методов обработки спутниковых измерений, а также их использования в моделировании и прогнозировании.

Защита от повышения уровня воды

Увеличение примерно на 3,1 мм в год с 1993 года указывает на значительный рост среднего уровня моря по сравнению с ранее зафиксированными значениями в 1–2 мм в год в XX веке. В своем 5-м оценочном докладе (IPCC AR5, 2013) Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) прогнозирует дальнейшее повышение глобального уровня моря на 30–70 см к концу XXI века при сценарии со средними темпами глобального потепления. Рост будет неравномерным, что создает риски прибрежных наводнений и повышения уровня грунтовых вод, особенно для низменных регионов, таких как побережье Северного моря в Германии или тропические острова.

В своем проекте Фенольо-Марк улучшила альтиметрические данные для прибрежных зон и сравнила их с локальными геодезическими измерениями. Новые методы анализа радиолокационных отражений значительно расширили функциональный диапазон альтиметрии в береговой зоне. В сотрудничестве с Европейским космическим агентством (ESA), Европейской организацией по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT), Федеральным институтом гидрологии Германии (BFG) и Федеральным морским и гидрографическим агентством Германии (BSH) удалось провести валидацию данных об уровне моря, скорости ветра и высоте волн, полученных со спутников, с помощью разнообразных in-situ данных и данных моделирования в Немецкой бухте.

«Такой обмен данными чрезвычайно полезен для анализа, калибровки и интерпретации результатов спутниковой альтиметрии», — поясняет Фенольо-Марк. Она отмечает, что комбинация различных альтиметрических миссий и измерений прошлых лет требует высокой степени адаптации данных и учета соответствующих влияний окружающей среды, что возможно только в рамках международного сотрудничества, такого как Инициатива ESA по изменению климата.

Причины повышения уровня моря

Помимо улучшения данных, работа Фенольо-Марк также сосредоточена на причинах наблюдаемых изменений. Повышение глобальных температур приводит к увеличению объема нагретой воды (термическое расширение) и к притоку массы от таяния континентальных ледниковых щитов.

Согласно IPCC, около 35% повышения уровня моря в период 1993–2010 годов было результатом термического расширения, около 45% можно отнести к таянию льда. Оставшиеся 20% могут быть обусловлены дополнительными факторами, такими как изменение запасов континентальных вод.

С помощью спутниковой гравиметрии (миссия GRACE — Gravity Recovery and Climate Experiment) можно регистрировать изменения массы океана и, в сочетании с результатами альтиметрии, выявлять причины повышения уровня моря. В рамках приоритетной программы Немецкого исследовательского фонда (DFG) Фенольо-Марк применила новый подход к прямой оценке изменений массы в Средиземном море. Результаты показывают, что изменения массы являются причиной среднего повышения уровня Средиземного моря примерно на 2,1 мм в год с 1993 года, что потребовало междисциплинарного анализа данных и моделирования.

Исследования Фенольо-Марк последовательно подтверждают, что междисциплинарные исследования и надежная интеграция наблюдений имеют решающее значение для интерпретации и определения причин изменений уровня моря.