隨著冰蓋的融化，海平面出現了一種奇怪的、反直覺的現象。它的功能很像一個蹺蹺板。海平面在這些冰川冰塊融化的地方附近下降。然而，它們確實在數千英里之外上升。這主要是由於缺乏對冰原的引力，導致水散開。由於每個正在融化的冰川或冰層對海平面有不同的影響，這些模式被稱為“海平面指紋”。

現代海平面科學是圍繞著這個概念的要素建立起來的，它是理解全球海平面不會均勻增加的核心。它已經存在了一個多世紀。但是這個普遍接受的概念長期以來有一個問題。研究人員從來沒有確切地發現“海平面指紋”。

包括哈佛大學地球物理學家Jerry X. Mitrovica和哈佛大學校友Sophie Coulson在內的一個科學家團隊，認為他們已經找到了第一個“海平面指紋”。最近發表在《科學》雜誌上的一項新研究描述了他們的發現。這些發現驗證了一個多世紀的海平面研究，並有助於加強對預測未來海平面上升模型的信心。

地球和行星科學系科學教授Frank B. Baird Jr.說：“海平面預測、城市和海岸規劃–所有這些–都建立在’指紋’的概念上。這就是’指紋’是如此重要的原因。它們允許你估計海平面變化的幾何形狀是什麼樣的……所以我們現在對海平面變化如何演變有更大的信心….。如果’指紋’物理學不正確，那麼我們就必須重新考慮所有的現代海平面研究。”

由於潮汐、海流和風的變化所帶來的海平面的重大波動，“海平面指紋”一直是出了名的難以檢測。使其成為一個難題的是，研究人員正試圖檢測水的毫米級運動，並將其與數千英里外的冰川融化聯繫起來。

Mitrovica將這一搜索與尋找亞原子粒子希格斯玻色子的搜索相比較。Mitrovica說：“幾乎所有的物理學家都認為希格斯粒子是存在的，但當它被堅定地探測到時，這仍然是一項變革性成就。在海平面物理學中，幾乎每個人都認為指紋存在，但它們從未被探測到，而且置信度相當高。”

這項新的研究使用了歐洲海洋監測機構新近發布的衛星數據，這些數據捕捉了格陵蘭冰原附近和靠近格陵蘭島中部的大部分海洋的30多年的觀測數據，以捕捉指紋帶來的海洋水平的“蹺蹺板”。

衛星數據引起了Mitrovica和斯克里普斯海洋學研究所的研究人員David Sandwell的注意。通常情況下，該地區的衛星記錄只延伸到格陵蘭島的南端，但在這次新發布的數據中，數據達到了10度以上的緯度，使他們能夠觀察到指紋引起的“蹺蹺板”的潛在暗示。

Mitrovica很快求助於Coulson，她曾是Mitrovica實驗室的博士生，現在是洛斯阿拉莫斯國家實驗室的博士後研究員，以驗證這是否真的是科學家們幾十年來一直追逐的“指紋”信號。

Mitrovica說：“她是最好的人選……鑑於我們對格陵蘭冰原如何失去質量的理解，她可以確定該預測是否與衛星觀測相符。”

Coulson是建模海平面變化和與冰原和冰川融化有關的地殼變形方面的專家，當數據集進入她的收件箱時，她正在英國探親。她說，她立即意識到了這種潛力。

Coulson迅速收集了她能找到的關於格陵蘭冰原內冰高變化的三十年的最佳觀測數據，以及整個加拿大北極地區和冰島的冰川高度變化的重建。她將這些不同的數據集結合起來，對該地區1993年至2019年的海平面變化進行預測，然後與新的衛星數據進行比較。擬合是完美的。一對一的匹配以超過99.9%的置信度表明，衛星所顯示的海平面變化模式是冰蓋融化的“指紋”。

Coulson说：“我完全惊呆了，这就是–‘海平面指纹’，它们存在的证据。这对我们所有人来说都是一个非常、非常激动人心的时刻。在科学界很少有这样的时刻，它为复杂的地球过程提供了如此简单而显著的清晰度。”

Mitrovica補充說：“這項工作由Sophie出色地領導，是我職業生涯的亮點之一，是我們與國際同事社區共同建立的所有理論和計算工作的結尾，”他的小組是第一個提出關於海平面指紋應該是什麼樣子的模型和預測。

科學研究通常需要幾年的時間來發展成果，然後被起草成一篇論文，但在這裡，研究人員能夠迅速行動。從他們看到衛星數據到提交作品，這個過程總共只花了幾個月。

這是因為大部分的法律工作已經完成。自從Mitrovica和他的團隊在大約20年前提出他們關於“海平面指紋”的工作以來，許多理論、技術和方法都已經得到了很好的發展和進步–這些計算被廣泛接受，並被納入了幾乎所有預測海平面上升的模型。

“這是一項高風險、高回報的科學，沒有人期望這麼快就能發現。”Mitrovica說：“我們從支持我們的團體中受益匪淺，特別是Star-Friedman Challenge。”

現在，第一個“海平面指紋”已經被探測到，具有最大的全球影響的問題是現在這一切將導致什麼。

Mitrovica說：“將有更多的探測結果出現。很快，指紋物理學的全部力量將可用於預測下一個十年、一個世紀和更長時間的海平面變化。”