@ 2017.07.23 , 21:00

科学家是如何测量海平面的?

科学家是如何测量海平面的?
credit:123RF

即便是在海平面上升的影响范围以外的华盛顿特区。在2016年9月的涨潮期间,华盛顿频道周边公园里的长椅仍然浸入水中。

2017年7月的第二个星期,一块与特拉华州大小相当的冰块融化并可能导致海平面的迅速上升,但科学家们反而对那一兆吨(9070亿公吨)——自有历史记录以来最大数量的冰不感兴趣。相反,他们对可能是更棘手的问题的征兆——那2240平方英里(5801平方千米)的冰山感到不安:那就是未来整个拉森C(Larsen C)冰架的崩塌。科学家声称,如果它现在就融化,将会导致整个海平面抬升约半英寸(1.2cm)。

拉森C的全盘崩塌很可能就在最近几十年内,正是如此事实才使科学家们尤其在最近几十年里,持续密切关注着不断上升的海平面。在刚过去的一百年中,全球平均气温升高了约1.8华氏度(1摄氏度)。导致的结果是,水被束缚在冰盖之下,同时冰场与冰川慢慢开始融化,是的越来越多的水汇入大海。此外,根据现有的的热膨胀理论,热流也会导致水流的扩散,所有这一切都促成了全球海平面每年上升将近0.07英寸(2mm)。

但我们怎样才能丈量海平面呢?我们又不可能站拿一把尺子在海滩上;而且由于海浪、潮汐与地球的自转和公转,海平面一直处于不断地浮动变化中,更别提海底还有和陆地一样额丘陵山谷、山脉峡谷了。此外,深海区域的海底盆地也随着气候不断发生着变化。甚至还有些更为复杂的事情,一些沿海地区,比如新奥尔良、路易斯安那州和意大利的威尼斯等都在下沉;然而其他地区,比如阿拉斯加州却在上浮。

为了测量这种海平面不断的涨落,科学家们采用了包括潮汐计在内的各种工具,把它们放置在世界各地的港口、防波堤和码头。在美国,这属于国家水位观测网(NWLON)的工作范畴,有210个永久的观测系统遍布全美及其领土。

在计算机发明之前,这个过程都处于初级阶段。潮汐计被放置在有附带着模拟数据记录器的浮标的潮汐屋内。浮标位于潮汐屋下的“静水井”(用来限制海浪的长金属管)内,测量仪记录着水位的变化。科学家们用一个钉在码头上大型的测量棒来手动观测潮汐水位变化,然后与通过用浮标记录仪得到的数据进行比较。

而在今天,这个过程更为先进,因为许多设备都运用了电子潮汐计。不像之前的潮汐测量站只简单地应用浮标与记录仪,国家水位观测网210个网点中的大部分都采用放置在一个“探测管”中的声学与电子学设备。探测管中的传感器将信号向下发送并记录信号返回所需时间。每六分钟收集一次数据,这个时间由地球同步运行环境卫星(GOES)网络来控制。电脑化的系统不仅更准确,还可以测量包括潮汐高度、风速、风向、气压、气温与水温等多项数据。

国家水位观测网仍在继续改进海平面量测方式,其中最新的工具是运用微波来测量水面与其上一个定点的间距。该机构正在更新监测站的设备,用更为先进的微波雷达水平面传感器来取代传统的声波传感器。已经大约有40个测量站在运用这项技术了。因为上述变化,科学家们也需要多种绕地卫星来测量海平面的地变化。

本文译自 phys.org,由 lnm 编辑发布。

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