Ожидается, что потепление климата затронет прибрежные регионы по всему миру, поскольку ледники и ледовые щиты тают, что приводит к глобальному повышению уровня моря. Международная команда впервые обнаружила доказательства того, как повышение уровня моря уже влияет на приливы и отливы в Чесапикском и Делавэрском заливах, двух крупных эстуариях на востоке США.
Команда объединила компьютерную модель со 100-летними наблюдениями, чтобы выявить тот факт, что глобальное повышение уровня моря увеличивает диапазон приливов или расстояние между приливами и отливами во многих районах каждого залива.
Приливы, или подъемы и опускания поверхности океана, происходят через равные промежутки времени и являются результатом множества факторов, самым большим из которых является гравитационное притяжение Солнца и Луны. На протяжении веков люди документировали и предсказывали ежедневные приливы и отливы, потому что они могут влиять на океанскую навигацию. Приливы также могут влиять на жизнь океана, риск наводнений, рыбную ловлю, погоду и некоторые источники энергии, такие как гидроэлектроэнергия.
В 2015 году Эндрю Росс, докторант по метеорологии, штат Пенсильвания, заметил странную закономерность, возникающую при тестировании численной компьютерной модели для исследования приливов. Добавление в модель повышения уровня моря на один метр привело к отчетливой схеме изменений приливов и отливов по всему Чесапикскому заливу.
«Мы не были уверены, почему он был там, но он был достаточно уникален, чтобы мы думали, что он должен проявляться и в наблюдениях, если он действительно был реальным», - сказал Росс, ныне научный сотрудник Принстонского университета. Университет.«Поэтому мы начали изучать наблюдения, проводить больше сравнений».
Росс начал работать с командой, в которую входил его советник Рэймонд Наджар, профессор океанографии в Пенсильванском университете, чтобы точно определить последствия повышения уровня моря путем вычитания других сил, влияющих на изменения в диапазоне приливов и отливов. Некоторые из этих сил предсказуемы, в том числе 18,61 года, необходимые для колебания орбиты Луны вокруг Земли. Другие факторы менее предсказуемы, например, эффект углубления залива для создания более широкого и глубокого пространства для контейнеровозов. Команда проанализировала записи мареографов из 15 мест в заливах Делавэр и Чесапик, самое старое из которых датируется 1901 годом. Они также изучили близлежащие города за пределами каждого залива, чтобы контролировать более крупные изменения, влияющие на океан в более широком плане.
Как только они выделили влияние подъема уровня моря на приливы, используя записи мареографов, они сравнили эту информацию с компьютерной моделью, в которой они могли корректировать общий уровень моря, имитируя эффекты прошлого или будущего. В «Журнале геофизических исследований: океаны» они сообщили, что и данные мареографа, и модель в целом согласуются с основными эффектами повышения уровня моря на приливы. Анализ показал, что повышение уровня моря на один метр увеличивает диапазон приливов и отливов до 20 процентов в некоторых районах. Точная величина изменения уровня моря варьировалась в зависимости от физических характеристик, таких как форма залива.
«В заливе Делавэр, когда вы поднимаетесь вверх по течению в сторону Филадельфии, береговые линии сходятся в форме воронки, и мы видим, что это усиливает влияние повышения уровня моря на приливы», - сказал Росс. «Это усиление увеличивается по мере того, как вы продвигаетесь вверх по течению».
Напротив, форма Чесапикского залива привела к другому характеру эффектов, в некоторых случаях немного уменьшая диапазон прилива. По сравнению с заливом Делавэр, Чесапикский залив длиннее и имеет менее воронкообразную форму. После того, как волна входит в Чесапикский залив из океана, она в конечном итоге достигает конца залива и отражается обратно к океану, либо увеличивая, либо уменьшая высоту волн, с которыми она сталкивается. Поскольку волны распространяются быстрее в более глубоких водах, чем выше уровень моря, тем выше скорость волн. Это меняется там, где входящие и исходящие волны взаимодействуют друг с другом, что оказывает каскадное влияние на характер приливов и отливов по всему заливу.
Когда люди думают о наводнениях, связанных с повышением уровня моря, они часто думают, что все просто поднимется, включая приливы, но реальность такова, что в некоторых случаях диапазон приливов может остаться прежним или уменьшиться, - сказал Наджар. «Все зависит от геометрии залива и скорости волн, на которые, как мы знаем, влияет повышение уровня моря».