以下文章經許可轉載自The Conversation,這是一個報道最新研究的線上出版物。
對於居住在美國東海岸和墨西哥灣沿岸的美國人來說,2017年大西洋颶風季於11月30日結束,這是一種解脫。今年,預報員記錄了17個被命名的風暴,其中10個變成了颶風。六個是大型颶風(3級或更強),三個登陸:德克薩斯州的哈維,加勒比海和佛羅里達州的艾爾瑪,以及加勒比海和波多黎各的瑪麗亞。這是有史以來損失最慘重的季節,造成的損失超過2000億美元。
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許多科學家已經發現證據表明,氣候變化正在放大颶風的影響。例如,本月剛剛發表的幾項研究得出結論,認為人為造成的氣候變化使哈維颶風期間的降雨更加強烈。但是,氣候變化並不是導致颶風破壞性更大的唯一因素。
在與我們的同事喬恩·馬丁合著的研究中,我們表明,兩種匯聚的自然氣候過程在2011年至2015年間,從北卡羅來納州的哈特拉斯角到邁阿密形成了一個“熱點”,那裡的海平面上升速度是全球平均水平的六倍。我們還表明,在過去的一個世紀裡,這種熱點也曾在東海岸的其他地方出現過。現在我們看到跡象表明,其中一個正在德克薩斯州和路易斯安那州發展,在那裡它很可能在哈維期間加劇了洪水,並可能使未來的沿海風暴更具破壞性。
解決鹽度難題
我們的工作始於喬恩·馬丁向我們中的一人(阿諾爾多)展示了來自印度河瀉湖地底沉積物中滯留的水的鹽度資料,該瀉湖位於佛羅里達州中東部的沿海。在這裡,零鹽度的地下水沿著幾個沙洲後面的海岸彙集。喬恩和他的研究小組正在分析水化學的變化,並發現鹽度在過去的十年中急劇增加。這表明鹽水正在迅速侵入瀉湖。
這個過程通常是由海平面上升或人類從地下抽取淡水或兩者結合驅動的。阿諾爾多查閱了美國國家海洋和大氣管理局的線上資料,發現2011年至2015年間,附近的三叉戟碼頭的海平面上升迅速加快。雖然全球海平面平均以每世紀約1英尺的速度上升,但該地點的記錄顯示,短短五年內上升了約5英寸。
當阿諾爾多與安德里亞分享這一發現時,安德里亞是海平面上升方面的國際專家,她感到震驚。這些速率比佛羅里達海岸線沿海海平面上升的長期速率高出十倍。進一步的調查表明,哈特拉斯角以南的所有驗潮儀在同一時期都顯示出類似的上升趨勢。這提出了兩個問題:之前在美國東南部是否觀察到過類似的海平面快速上升率?是什麼原因導致了這種暫時的加速?
匯聚的氣候模式
之前的研究表明,哈特拉斯角以北的地區容易受到海平面上升速度加快的影響,特別是在氣候變化的背景下。預計全球變暖將削弱墨西哥灣暖流,這是一股強大的大西洋洋流,它將水從東海岸拉走並向北輸送。減緩墨西哥灣暖流會使更多水留在海岸線,從而提高海平面。
但是,這種機制無法解釋海角以南海平面的這種大幅度跳躍。另一項先前的研究提供了另一個線索。它提出,北大西洋濤動(NAO),北大西洋不同區域氣壓的蹺蹺板模式,可以解釋短期海平面上升變化位置的變化。
NAO的變化改變了急流的位置、風的模式和風暴路徑,所有這些都會影響北大西洋盆地水的分佈。最終,NAO對海洋的累積影響決定了水是會堆積在哈特拉斯角以北還是以南。因此,在2009-2010年期間,水優先堆積在哈特拉斯角以北,而在2011年至2015年期間則堆積在以南。
這種與NAO相關的機制解釋了海平面加速可能發生在大西洋沿岸的哪些地方,但似乎沒有解釋它們的時間。我們透過檢查過去一個世紀沿美國大西洋沿岸的驗潮儀記錄來填補空白。這項審查表明,為期一到幾年的短期海平面加速的時間,與另一種反覆出現的氣候模式的累積訊號相關:厄爾尼諾南方濤動或ENSO,這是熱帶太平洋盆地大氣壓力濤動的結果。
儘管ENSO發生在太平洋,但它的影響傳播到整個北美,改變了美國東部的氣溫和風向。這些風分佈的變化會影響北大西洋的水輸送,有時會導致水在美國東海岸積聚。其他科學家表明,這種運輸最終決定了美國大西洋沿岸海平面上升短期加速的時間。
總之,我們發現,在過去的一個世紀裡,海平面上升的短期加速反覆發生,有時發生在哈特拉斯角以南,有時則集中在海角以北。這些熱點地區在五年內的增長速度可能超過4英寸,並且可能發生在美國大西洋沿岸的任何地方。當ENSO和NAO的累積訊號匯聚時,就會形成這些熱點地區,將海水推向海岸線。
沿海洪水的未知因素
我們的研究對沿海規劃者具有重要的意義。全球變暖正在提高整個大西洋沿岸的海平面,社群應該為此做好準備。此外,我們的研究結果表明,由於太平洋和大西洋盆地海洋與大氣相互作用的變化,海平面可能會在這個水平上下波動超過4英寸,為期五年。這種變化可能會在五到十年的時間裡發生。
這些熱點地區加劇了風暴和潮汐已經發生的沿海洪水的嚴重程度。查爾斯頓、南卡羅來納州和傑克遜維爾、佛羅里達州之間的居民——現在的海平面比2010年至少高出4英寸(10釐米)——已經意識到了這一點。
現在,我們正在檢視墨西哥灣的資料,那裡的潮汐站也顯示水位通常高於預測值。佛羅里達州墨西哥灣沿岸的增長已經過了高峰期,但德克薩斯州和路易斯安那州的海平面上升仍在加速。海平面上升加速很難預測,而且尚不清楚隨著時間的推移,它們是否會變得更加嚴重。但這使得沿海社群今天認真對待海平面上升變得更加緊迫。
本文最初發表於The Conversation。閱讀原文。
