Большинство населения мира проживает на низменных землях у моря, некоторые из которых, по прогнозам, будут затоплены к концу 21-го века из-за повышения уровня моря.
Наиболее релевантной величиной для оценки воздействия изменения уровня моря на эти сообщества является относительное повышение уровня моря - изменение высоты между высотой поверхности Земли и высотой поверхности моря. Для наблюдателя, стоящего на берегу, относительное повышение уровня моря - это чистое изменение уровня моря, которое также включает подъем и опускание суши под ногами наблюдателя.
Теперь, используя точные измерения современного спутникового интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR), который может обнаруживать подъемы и опускания земной поверхности с точностью до миллиметра, исследовательская группа Университета штата Аризона для впервые отследил вертикальное движение суши всего побережья Калифорнии.
Они определили локальные горячие точки тонущего побережья в городах Сан-Диего, Лос-Анджелес, Санта-Крус и Сан-Франциско с общим населением от 4 до 8 миллионов человек, подверженных быстрому опусканию суши, которые будут подвергаться более высокому риску затопления в течение десятилетий, предшествующих прогнозируемому повышению уровня моря.
«Мы открыли новую эру картографирования побережья с более чем в 1000 раз большей детализацией и разрешением, чем когда-либо прежде», - сказал Манучер Ширзаи, главный исследователь проекта, финансируемого НАСА. «Беспрецедентная детализация и субмиллиметровая точность, полученные в нашем наборе данных о вертикальном движении суши, могут изменить понимание естественных и антропогенных изменений относительного уровня моря и связанных с ними опасностей».
Результаты были опубликованы в выпуске журнала Science Advances за эту неделю.
В исследовательскую группу входили аспирант и ведущий автор Эм Блэквелл, а также преподаватели Манучхер Ширзаи, Чандраканта Оджха и Сюзанна Верт, все из Школы исследования Земли и космоса АГУ (Верт имеет двойное назначение в Школе географии и Городское планирование).
Эм Блэквелл проявлял большой интерес к геологии, и когда Блэквелл поступил в аспирантуру, приложения InSAR побудили их заняться этим проектом. InSAR использует радар для измерения изменения расстояния между спутником и земной поверхностью, создавая высокоточные карты деформации земной поверхности с разрешением 10 с м на пространстве в 100 с км..
Проседание земель может происходить в результате естественных и антропогенных процессов или их сочетания. Естественные процессы включают тектонику, ледниковую изостатическую адаптацию, загрузку наносов и уплотнение почвы. Антропогенные причины включают добычу подземных вод и добычу нефти и газа.
По состоянию на 2005 год около 40 миллионов человек подвергались риску затопления прибрежных районов с частотой 1 раз в 100 лет, а к 2070 году это число вырастет более чем в три раза. Стоимость имущества, подверженного наводнениям, увеличится примерно до 9% прогнозируемого глобального валового внутреннего продукта, при этом США, Япония и Нидерланды будут странами, наиболее подверженными риску. Эти оценки воздействия часто основаны только на прогнозах глобального среднего повышения уровня моря и не учитывают вертикальное движение суши.
В ходе исследования было измерено все 1350-километровое побережье Калифорнии в период с 2007 по 2018 год, собраны тысячи спутниковых изображений, использованных для создания вертикальной карты движения суши с разрешением 35 миллионов пикселей и разрешением ~ 80 м. включает широкий диапазон скоростей поднятия и опускания берегов. Политики прибрежных сообществ и широкая общественность могут свободно загружать данные (ссылка в дополнительных данных).
Четыре мегаполиса, наиболее пострадавших в этих районах, включают Сан-Франциско, Монтерей-Бей, Лос-Анджелес и Сан-Диего.
«Подавляющая часть периметра залива Сан-Франциско подвергается опусканию со скоростью, достигающей 5,9 мм в год», - сказал Блэквелл. «Примечательно, что международный аэропорт Сан-Франциско опускается со скоростью более 2,0 мм в год. Район залива Монтерей, включая город Санта-Крус, быстро опускается без каких-либо зон подъема. Темпы оседания для этого района достигают 8,7 мм/год. В районе Лос-Анджелеса наблюдается оседание вдоль небольших прибрежных зон, но большая часть оседания происходит внутри суши».
Области поднятия суши включали северную часть района залива Сан-Франциско (от 3 до 5 мм/год) и Центральную Калифорнию (такая же скорость).
В ближайшие десятилетия ожидается, что к 2050 году население прибрежных районов вырастет до более чем 1 миллиарда человек из-за миграции в прибрежные районы. Риск будущего наводнения, с которым столкнутся эти сообщества, в основном определяется скоростью относительного повышения уровня моря, а именно сочетанием повышения уровня моря и вертикального движения суши. Крайне важно учитывать оседание почвы в региональных прогнозах, которые используются для определения зон потенциального затопления урбанизированного побережья.
Помимо исследования, исследовательская группа ASU надеется, что другие представители научного сообщества смогут опираться на их результаты для более широкого измерения и выявления прибрежных опасностей в США и во всем мире.