研究人员发现了难以捉摸的海平面指纹的第一个明确证据

当冰盖融化时，海平面就会发生一些奇怪且高度违反直觉的事情。它基本上像跷跷板一样工作。在靠近这些冰川融化的地方，海平面下降。然而，在数千英里之外，它们实际上上升了。它之所以发生，很大程度上是因为失去了对冰盖的引力，导致水分散开来。这些图案被称为海平面指纹，因为每个融化的冰川或冰盖都会对海平面产生独特的影响。这个概念的元素-这是全球海平面不会均匀上升的核心-已经存在了一个多世纪，现代海平面科学已经围绕它建立了。但长期以来，这个被广泛接受的理论一直存在障碍。研究人员从未明确检测到海平面指纹。

由哈佛大学校友苏菲·库尔森(SophieCoulson)领导的一组科学家，以及哈佛大学地球物理学家杰里·米特罗维察(JerryX.Mitrovica)的科学家认为，他们已经发现了第一个。周四发表在《科学》杂志上的一项新研究中描述了这些发现。这项工作验证了近一个世纪的海平面科学，并有助于巩固对未来海平面上升模型的信心。

“海洋平面预测，城市和沿海规划-所有这些都是建立在指纹的想法之上的，”地球和行星科学系科学教授FrankB.BairdJr.米特罗维察说。“这就是为什么指纹如此重要。它们允许您估计海平面变化的几何形状将是什么样子......因此，我们现在对海平面变化将如何演变更有信心。如果指纹物理学不正确，那么我们将不得不重新思考所有现代海平面研究。

众所周知，海平面指纹很难检测到，因为潮汐，洋流和风的变化带来了海平面的重动。使它成为一个难题的原因是，研究人员正试图检测水的毫米级运动，并将它们与数千英里外融化的冰川联系起来。

米特罗维察将搜索与亚原子粒子希格斯玻色子进行了比较。

“几乎所有物理学家都认为希格斯粒子存在，但当它被牢固地探测到时，它仍然是一个变革性的成就，”米特罗维察说。“在海平面物理学中，几乎每个人都认为指纹存在，但它们从未在相当的置信度下被检测到。

这项新研究使用了来自欧洲海洋监测机构的新发布的卫星数据，该机构捕获了格陵兰冰盖附近30多年的观测结果以及格陵兰岛中部附近的大部分海洋，以从指纹捕获海平面上的跷跷板。

卫星数据引起了米特罗维察和斯克里普斯海洋研究所的同事大卫·桑德威尔的注意。通常，来自该地区的卫星记录只延伸到格陵兰岛的南端，但在这项新版本中，数据在纬度上达到了十度，使他们能够看到由指纹引起的跷跷板的潜在暗示。

米特罗维察很快求助于米特罗维察实验室的前博士生库尔森，现在是洛斯阿拉莫斯国家实验室的博士后研究员，以验证这是否真的是科学家几十年来一直在追逐的指纹信号。

“她是最好的人...鉴于我们对格陵兰冰盖如何失去质量的理解，准确地模拟指纹的样子，她可以确定该预测是否与卫星观测相匹配，“米特罗维察说。

Coulson是一位研究与冰盖和冰川融化相关的海平面变化和地壳变形的专家，当数据集进入她的收件箱时，他正在英国探亲。她说，她立即意识到了潜力。

库尔森迅速收集了三十年来她能找到的关于格陵兰冰盖内冰高变化的最佳观测结果，以及加拿大北极和冰岛冰川高度变化的重建。她将这些不同的数据集结合起来，对1993年至2019年该地区的海平面变化进行了预测，然后将其与新的卫星数据进行了比较。契合是完美的。一对一的比赛显示，卫星揭示的海平面变化模式是融化冰盖的指纹，信心超过99.9%。

“我完全惊讶，它就在那里-海平面指纹，他们存在的证据，”库尔森说。“对于我们所有人来说，这是一个非常非常激动人心的时刻。在科学中，很少有时刻能为复杂的地球过程提供如此简单、非凡的清晰度。

“这项工作由Sophie如此出色地领导，是我职业生涯的亮点之一，是我们与国际同事社区建立的所有理论和计算工作的书本结尾，”米特罗维察补充说，他的小组是第一个提出海平面指纹应该是什么样子的模型和预测的人。

科学研究通常需要数年时间才能开发结果，然后起草成论文，但在这里，研究人员能够迅速采取行动。总的来说，从他们看到卫星数据到提交碎片，这个过程只花了几个月的时间。

这是因为大部分的跑腿工作已经完成。自从米特罗维察和他的团队大约20年前展示他们在海平面指纹方面的工作以来，许多理论，技术和方法都已经得到了很好的发展和进步-这些计算被广泛接受，并且已被考虑在几乎所有预测海平面上升的模型中。

“这是高风险，高回报的科学，没有人期望这么快就被发现。我们从支持我们的团体中受益匪浅，特别是星弗里德曼挑战赛，“米特罗维察说。

现在已经检测到第一个海平面指纹，具有最大全球影响的问题是，现在这一切将走向何方。

“更多的发现将会到来，”米特罗维察说。“很快，指纹物理学的全部力量将可用于预测未来十年，世纪及以后的海平面变化。