自然氣候模式正在創造海平面快速上升的熱點

: By 佛羅里達大學的Arnoldo Valle-Levinson和Andrea Dutton

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晴朗的高潮滋擾洪水在街市邁阿密佛羅里達。 10月17，2016的早晨漲潮。 圖片：維基媒體

對於居住在東部和墨西哥灣沿岸的美國人來說，結束了 2017大西洋颶風季節在11月30是一種解脫。今年預報員記錄了17名為風暴，其中10成為颶風。六個是主要颶風（3類別或更強），三個登陸：德克薩斯州的Harvey，加勒比海和佛羅里達州的Irma，以及加勒比和波多黎各的Maria。這是有史以來最昂貴的一個季節，造成的損失超過10億美元.

許多科學家已經發現氣候變化正在放大颶風影響的證據。例如，幾個研究剛剛發佈於12月的2017得出結論認為，人為引發的氣候變化使颶風哈維期間的降雨更加激烈。但氣候變化並不是使颶風更具破壞性的唯一因素。

在研究我們是與同事共同撰寫的喬恩馬丁，我們發現兩個融合的自然氣候過程創造了從北卡羅來納州哈特拉斯角到邁阿密的“熱點”，其海平面上升速度比2011和2015之間的全球平均水平快六倍。我們還表明，在過去的一個世紀裡，這些熱點已發生在東海岸沿線的其他地方。現在我們看到有跡象表明，一個正在德克薩斯州和路易斯安那州發展，它可能在哈維期間放大洪水 - 並可能使未來的沿海風暴更具破壞性。

自1950s以來，幾乎所有測量的地點都經歷了沿海洪水的增加。在東部和墨西哥灣沿岸的許多地方，這一速度正在加速。 USEPA

解決鹽度難題

我們的工作開始於喬恩·馬丁向我們展示了我們中的一個（阿諾爾多）鹽水數據，這些數據來自於地板底部沉積物之間的水印第安河潟湖在佛羅里達州中東部。在這裡，零鹽度的地下水沿著幾個障礙島嶼後面的海岸匯集。喬恩和他的研究小組正在分析水化學的變化，發現鹽度在過去十年中急劇增加。這表明鹽水正在迅速侵入潟湖。

該過程通常由海平面上升或人類從地下抽取淡水或兩者的某種組合來驅動。阿諾爾多諮詢過在線數據來自國家海洋和大氣管理局，發現2011和2015之間附近的三叉戟碼頭海平面上升迅速加速。雖然全球海平面每年平均上升約1英尺，但該網站在短短五年內增加了約5英寸。

當Arnoldo與過去海平面上升的國際專家Andrea分享這一發現時，她感到很沮喪。這些比率是佛羅里達海岸線長期海平面上升速度的十倍。進一步的調查顯示，哈特拉斯角以南的所有潮汐測量儀在同一時期都有類似的上升趨勢。這提出了兩個問題：以前在美國東南部發現了類似的快速海平面上升速度嗎？導致這種臨時加速的原因是什麼？

融合氣候模式

之前的工作沿大西洋沿岸已確定哈特拉斯角以北地區易受海平面上升加速的影響，特別是在氣候變化的背景下。預計地球變暖將削弱墨西哥灣流，這是一股強大的大西洋洋流，將水從東海岸拉出並向北移動。沿著海灣溪流減緩，沿著海岸線留下更多的水，提高了海平面。

但這種機制無法解釋開普敦以南海平面的這種震級。另一項以前的研究提供了額外的線索。它提出了北大西洋濤動（NAO）北大西洋不同地區的氣壓蹺蹺板模式可以解釋海平面上升短期變化的位置變化。

NAO的位移改變了急流的位置，風模式和風暴路徑，所有這些都影響了北大西洋盆地的水分佈。最終，NAO對海洋的累積影響決定了水是否會堆積在哈特拉斯角的北部或南部。因此，在2009-2010期間，水優先堆積在哈特拉斯角的北部，並且從2011到2015則向南堆積。

當NAO處於正相（左）時，亞速爾群島的高壓與遠北大西洋的低壓之間的對比強於正常，這導致北歐的溫和風暴和地中海的干燥。但當對比度低於正常水平時，NAO進入負相（右），導致北歐寒冷乾燥的天氣和南部的潮濕環境。 UCAR, CC BY-ND

這個與NAO相關的機制解釋了大西洋沿岸可能發生海平面加速的情況，但似乎沒有解釋它們的時間安排。我們通過檢查整個美國大西洋沿岸上個世紀的潮汐記錄來填補空白。該評價表明，持續一到幾年的短期海平面加速時間與另一種反復出現的氣候模式的累積信號相關：厄爾尼諾南方濤動或ENSO，這是熱帶太平洋盆地大氣壓力振蕩的結果。

雖然ENSO發生在太平洋，但其影響傳播到北美洲，改變美國東部的氣溫和風力。風力分佈的這些變化會影響北大西洋的水運，導致它有時沿美國東海岸積聚。其他科學家也有如圖這種運輸最終決定了沿美國大西洋沿岸海平面上升的短期加速時間。

總之，我們發現海平面上升的短期加速在上個世紀一再發生，有時發生在哈特拉斯角以南，有時集中在開普敦北部。這些熱點可能在五年內超過4英寸的速度，並且可能發生在美國大西洋沿岸的任何地方。當ENSO和NAO的累積信號匯合，將海水移向海岸線時形成它們。

沿海洪水的外卡

我們的研究對沿海規劃者有嚴重影響。全球變暖正在提升整個大西洋沿岸的海平面，社區應該為此做好準備。此外，我們的研究結果表明，由於太平洋和大西洋海盆中海洋 - 大氣相互作用的變化，海平面在五年內可以在這個水平上升和下降超過4英寸。這種可變性可以在五到10年的過程中發生。

這些熱點放大了沿海洪水的嚴重程度已經發生了來自暴風雨和國王潮汐。南卡羅來納州查爾斯頓和佛羅里達州傑克遜維爾之間的居民 - 海平面至少比4高出10英寸（2010厘米）時已經發現了這一點。

邁阿密海灘居民正在應對海平面上升帶來的洪水急劇增加。

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現在我們正在查看來自墨西哥灣的數據，其中潮汐站也顯示出通常高於預期的水位。沿佛羅里達州墨西哥灣沿岸的增長已超過其高峰期，但德克薩斯州和路易斯安那州仍然看到海平面上升的加速。海平面上升的加速很難預測，目前還不清楚它們是否會隨著時間的推移變得更加嚴重。但它們使沿海社區更加迫切需要在今天認真對待海平面上升。