Когда во вторую неделю июля 2017 года в Антарктиде откололась масса льда размером с Делавэр, ученые не слишком беспокоились о том, что 1 триллион тонн (907 миллиардов метрических тонн) льда - самый большой из когда-либо зарегистрированных - вызвало бы немедленное повышение уровня моря по мере его таяния. Однако они были обеспокоены тем, что айсберг площадью 2 240 квадратных миль (5 801 квадратный километр) был симптомом более серьезной проблемы: будущего коллапса всего шельфового ледника, известного как Ларсен С. Если он растает сразу, По словам ученых, это приведет к тому, что уровень океана поднимется почти на полдюйма (1,2 сантиметра).
Коллапс Ларсена С, вероятно, произойдет через несколько десятилетий, но подобные случаи - именно поэтому ученые всегда внимательно следили за повышением уровня моря, особенно в последние десятилетия. За последние 100 лет климат Земли потеплел примерно на 1,8 градуса по Фаренгейту (1 градус Цельсия). В результате вода, скопившаяся в ледяных шапках, ледяных полях и ледниках, медленно тает, увеличивая количество воды в океанах планеты. Кроме того, тепло заставляет воду расширяться, понятие, известное как тепловое расширение. Все это способствовало повышению уровня моря во всем мире почти на 0,07 дюйма (2 миллиметра) в год.
Но как вообще измерить уровень океанов? Нельзя просто стоять на берегу с линейкой - уровни постоянно колеблются, отчасти из-за волн, приливов, планетарной и солнечной орбиты. Не говоря уже о холмах и долинах, горах и каньонах - как под океанами, так и на суше. Вода в глубоких океанских бассейнах также меняется в зависимости от климата. Еще больше усложняет ситуацию то, что некоторые прибрежные районы, такие как Новый Орлеан, Луизиана и Венеция, Италия, тонут, в то время как другие, такие как Аляска, поднимаются.
Для измерения этого постоянного подъема и опускания океанов ученые используют различные инструменты, в том числе мареографы, которые размещаются по всему миру в гаванях, волнорезах и пирсах. В Соединенных Штатах эта работа ложится на Национальную сеть наблюдения за уровнем воды (NWLON), которая имеет 210 постоянных систем наблюдения по всей территории Соединенных Штатов и их территорий.
До появления компьютеров этот процесс был довольно примитивным. Приливные датчики были размещены внутри приливных домов, которые содержали аналоговые регистраторы данных, прикрепленные к поплавкам. Поплавки находились в «успокоительных колодцах» (длинные металлические трубы, сводившие к минимуму волны) под приливными домами, а датчики регистрировали изменения уровня воды. К одной из свай пирса был прибит большой измерительный стержень, который ученые использовали, чтобы вручную наблюдать за уровнем приливов и отливов, а затем сравнивать показания, полученные плавучим регистратором данных.
Сегодня этот процесс намного более совершенен и использует компьютеризированные датчики уровня моря. В отличие от старых станций измерения приливов, которые просто использовали поплавки и регистраторы, большинство из 210 станций NWLON используют акустику и электронику, размещенные внутри «зондовой трубы». Датчики отправляют звуковой сигнал по трубе и измеряют время, необходимое для возврата сигнала. Данные собираются каждые шесть минут, а время контролируется сетью геостационарных оперативных экологических спутников (GOES). Компьютеризированная система является более точной и измеряет, среди прочего, высоту приливов, скорость и направление ветра, атмосферное давление, а также температуру воздуха и воды.
NWLON продолжает совершенствовать способы измерения уровня моря. Его новейшие инструменты используют микроволны для измерения расстояния от фиксированной точки над водой до ее поверхности. Агентство находится в процессе обновления большинства своих станций мониторинга микроволновыми радарными датчиками уровня воды, которые превосходят акустические датчики. Около 40 из 210 станций используют эту технологию. Ученые также используют различные спутники, вращающиеся вокруг планеты, для измерения изменений уровня моря, а также причин, вызывающих это.
Вот это круто
Почти 40 процентов населения США проживает в прибрежных округах, а восемь из 10 крупнейших городов мира расположены на побережье. В то время как приливные станции являются хорошим индикатором местных изменений уровня моря, всемирные спутниковые измерения дают ученым средний уровень мирового океана.