近期，由美國加州理工學院噴氣推進實驗室牽頭，聯合了來自美國、英國、中國、比利時、德國五個國家的科研團隊，針對海平面觀測及其變化的影響因子展開國際協同攻關，釐清了自1900年以來的全球和各海盆的海平面上升原因，論文於8月20日發表在《Nature》上。

全球變暖導致海平面上升，給低窪、沿海地區和小島嶼國家帶來了極大的風險，海平面上升及相關災害是未來人類社會和經濟可持續發展的重要挑戰之一。

已有大量證據表明，從20世紀初至今，全球海平面在持續上升。但“1900年以來的海平面上升由什麼原因導致？”這個問題存在長期爭議。對過去海平面變化理解的不足也給未來海平面變化預測帶來了較大的不確定性，是海洋和全球變化的關鍵科學議題之一。

圖。靠海為生的漁民。攝影：朱江

“我們從2016年就開始了針對這個問題的交流討論。但是，在2019年之前一直沒有進展，最大的障礙在於海平面變化的影響因素很多，包括熱膨脹、山地冰川退縮、格陵蘭和南極冰蓋融化等，很多貢獻因素在上世紀都沒有全球範圍的觀測或重構數據用於研究。”論文共同作者之一中科院大氣物理研究所成裡京副研究員說：“直到2019年，一系列有關20世紀以來海平面變化貢獻因子的重構數據得以發表，這些進展是該項研究得以開展和發表的前提”。

基於一系列最新科學進展，2019年，包括9位青年科學家在內的11位作者聯合，分別針對海平面變化重構及其主要貢獻因子展開研究。最終，該研究給出了1900年以來的海平面上升重構及其三個主要貢獻因子迄今最準確的估計。例如，由於觀測數據和格點化方法的系統性偏差，以往研究低估了全球海洋變暖及其導致的比容海平面上升，最新研究數據（包括大氣所IAP數據）提供了更準確的比容海平面變化估計。再比如，在考慮了陸地垂向運動（例如地面沉降）導致的偏差之後，新的基於驗潮站的20世紀海平面上升比以往估算（IPCC-AR5報告中列舉的）略低。

該研究在國際上首次從全球和海盆尺度均釐清了：1900年之後，觀測到的總海平面上升等於山地冰川和冰蓋質量虧損、陸地水儲量變化導致的海洋水量變化、包括熱膨脹在內的溫鹽變化這三個的貢獻因子的作用之和（圖1）。其中陸地水儲量又包括自然變率造成的海-陸水轉移、人類利用導致地下水虧損、水壩蓄水的影響這三個主要因素（圖1b）。

“我們的研究表明：1900-2018年，山地冰川和冰蓋質量虧損的貢獻是海洋變暖熱膨脹貢獻的2倍，是過去百年海平面上升的主導因子。”論文第一作者T。Frederikse說：“但在各個海盆，海平面上升的主要貢獻因子並不相同，例如在西北太平洋海水質量增加的貢獻和溫鹽變化的貢獻相當，而在東太平洋海水質量增加的貢獻更大（圖1）。”

該研究也發現，1900年以來的海平面並不是線性上升的，上升速度存在顯著的年代際尺度波動（圖1c）。20世紀40年代全球海平面快速上升，主要是由於山地冰川和格陵蘭冰蓋質量虧損導致淡水輸入海洋導致。70年代海平面上升速率減緩，主要是由於人類在陸地上大量修建水壩使得陸地水儲量增加、海洋水量減少導致。90年代以來海平面加速上升，主要是由於海洋加速變暖以及格陵蘭冰蓋加速融化導致。2000年以來，南極冰蓋損失的貢獻不斷上升（圖1d）。

圖1。觀測到的海平面上升及其貢獻因素。其中a和b為觀測的總海平面上升（深藍色）以及其貢獻因子，海平面變化為相對於2002-2018年的距平值。c和d為海平面觀測及其貢獻因子的30年滑動線性趨勢。陰影為90%置信區間。a和b給出了海水質量和比容海平面貢獻；b和d給出了海水質量變化的貢獻因素，包括格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的質量損失、陸地水儲量變化、山地冰川消融等。

該研究標誌著科學界已經可以較為完整的理解近百年以來的海平面變化機制，該研究通過聯合包括海洋、陸地、大氣、冰凍圈等多個學科領域的國際科研團隊協同攻關，是海平面變化研究的關鍵突破。

該研究由美國加州理工學院噴氣推進實驗室（JPL）Thomas Frederikse和Felix Landerer牽頭組織開展。其中，海洋溫鹽數據和比容海平面變化由中科院大氣所成裡京和紐約大學Laure Zanna負責；冰川均衡調整和固體地球過程由JPL的Lambert Caron和Surendra Adhikari負責；山地冰川數據由比利時魯汶大學David Parkes負責；陸地水儲量由美國加州理工大學Vincent W。Humphrey負責；驗潮站數據由英國國家海洋中心Peter Hogarth負責；基於驗潮站的海平面變化重構由德國錫根大學Sonke Dangendorf提供；來自中國台灣的Yun-Hao Wu負責水壩蓄水數據。

該研究得到國家重點研發計劃全球變化及應對專項“海洋環境變化關鍵參數觀測數據處理方法和產品研製”（2017YFA0603200）等項目資助，使用了我國自主構建的海洋溫度和鹽度格點數據。