Kapitel 4 Global isostatisk isostatisk justering og moderne instrumentelle optegnelser over relativ havniveauhistorie

en meget detaljeret global viskoelastisk teori om processen med isostatisk justering af glacial (GIA) er udviklet. Anvendelse af denne teori til forudsigelsen af postglacial relative havniveauhistorier har vist, at de fleste 14C-daterede observationer, fra alle steder i den globale database, forklares godt af en sfærisk symmetrisk viskoelastisk model, hvis elastiske struktur er fastgjort til PREM, og hvis radiale viskositetsprofil er den for VM2-modellen. Selvfølgelig er der undtagelser fra denne generelle regel om godheden af pasningen af forudsigelserne af den sfærisk symmetriske model til observationerne. For eksempel på steder som Huon-halvøen Papua Ny Guinea, hvor hele kystlinjen løftes coseismically, forklarer forudsigelserne af GIA-modellen ikke observationerne (se Peltier, 1998a, Peltier, 1998d). Det forventes, at andre tektonisk aktive steder, der ligner misfits af den sfærisk symmetriske teori til observationerne, også skal være tydelige. Eksempler på sådanne regioner vil helt sikkert omfatte Middelhavsregionen, Japan, og måske også Stillehavet nordvest for Nordamerika, hvor Cordilleran-indlandsisen spillede en stærk rolle i styringen af den lokale historie med relativ ændring i havniveauet, men som også er påvirket af aktiv subduktion.

disse regioner, der ikke passer til RSL-forudsigelserne af den globale viskoelastiske teori om postglacial havniveauændring ikke modstå, i hvilket omfang denne globale sfærisk symmetriske teori har haft succes med at forene langt størstedelen af observationerne, er tilfredsstillende, især fordi kun en meget lille delmængde af observationerne er blevet anvendt til at indstille modelens radiale profil af mantelviskositet. Som diskuteret mere detaljeret i Peltier (1998b) bestod disse observationer af det sæt bølgeafhængige afslapningstider, der blev bestemt af McConnell (1968) som karakteriserende afslapning af Fennosandia efter fjernelse af dens LGM-isbelastning (hvis gyldighed for nylig er blevet bekræftet af et al., 1999, som tidligere nævnt), et sæt af 23 stedsspecifikke afslapningstider fra steder i både Canada og Fennoscandia, og den observerede ikke-tidsmæssige hastighed for accelerationen af aksial rotation. VM2-viskositetsmodellen, der udelukkende blev bestemt på grundlag af disse data ved hjælp af den formelle procedure for bayesisk slutning med den enkle fire-lags VM1-model som startmodel, blev derefter (Peltier 1996) vist sig straks at forene de dramatiske misfits af startmodellen med datasættet af høj kvalitet af 14C-dateret RSL-historier, der er tilgængelig fra østkysten af det kontinentale USA (Se også Peltier, 1998a). Da disse data ikke blev anvendt til at begrænse den radiale viskositetsstruktur, er dette en yderst meningsfuld test af modellens gyldighed. At den nye model også meget godt afstemmer relative havniveaudata fra fjerntliggende feltsteder i hele det ækvatoriale Stillehav er også blevet demonstreret eksplicit i dette kapitel (se Fig. 4.9 og 4.10). Observationerne fra sidstnævnte region tilbyder et middel, hvormed vi stærkt kan begrænse antallet af massetab fra de store polære isark på Antarktis og Grønland, der kan have fundet sted kontinuerligt siden midten af Holocæn-tiden. Vores Analyse viser, at i hvilket omfang denne indflydelse kunne bidrage til den nuværende observerede stigning i den globale havstandsstigning er ubetydelig lille, en konklusion, der er uforenelig med påstanden om det modsatte af Flemming et al. (1998).

anvendelse af den globale teori om den isostatiske tilpasningsproces til at filtrere denne indflydelse fra tidevandsmålerdataene er klart begrundet i de højkvalitetspas, som modellen leverer til (bredt fordelt i rummet) observationer af RSL-variabilitet på geologiske tidsskalaer, over hvilke 14C-datering kan anvendes til nøjagtigt at bestemme prøvealderen. Som vist gennem analyserne opsummeret i tabel 4.1 og 4.2, anvendelse af GIA-filteret reducerer kraftigt standardafvigelsen for de individuelle tidevandsmålemålinger af hastigheden af RSL-stigning fra deres middelværdi, hvilket viser vigtigheden af dette trin i analyseproceduren. Som vist i tabel 4.2 fører anvendelse af filteret på et aggregeret sæt tidevandsmålerdata, hvor lokaliteter klumpes sammen, hvis de er tæt på geografisk placering, også til en stigning i den estimerede globale stigning i RSL. I begge tilfælde (tabel 4.1 eller tabel 4.2) det bedste skøn, vi har været i stand til at producere af den globale stigning i RSL, der kunne relateres til igangværende klimaændringer i jordsystemet, er mellem 1,91 og 1,84 mm/år.

et vigtigt yderligere resultat, der følger af resultaterne i tabel 4.1 vedrører sammenligningen mellem de GIA-korrigerede RSL-stigningshastigheder på tidevandsmålere placeret langs østkysten af det kontinentale USA, der ville blive opnået af mindst kvadrater, der passer en lige linje til de geologiske data over en periode på 3-4 kyr, og det resultat, der opnås ved at anvende den geologiske hastighed, der opnås i den samme tidsperiode, hvor RSL udtages af tidevandsmålere. Dette er blevet undersøgt ved hjælp af de Gia-forudsagte satser som fuldmagt til de faktiske geologiske data og beregning af de GIA-korrigerede hastigheder, der er anført i kolonnen mærket LSKV i tabel 4.1. Sammenligning af resultaterne i denne kolonne med gennemsnittet af dem i kolonnerne -0.5 og +0.5 kyr for alle amerikanske østkyststeder viser, at proceduren for mindst kvadrater, der passer til en lige linje til de geologiske data over en periode på 3-4 kyr, vil overvurdere størrelsen af det GIA-relaterede signal betydeligt, og derfor vil dets anvendelse føre til en betydelig undervurdering af det filtrerede tidevandsmålerresultat. Denne kendsgerning forklarer meget direkte årsagen til den cirka 0,4 mm/år forskel mellem de GIA-korrigerede satser for USA. østkyst bestemt af Peltier (1996b) og dem, der tidligere blev bestemt af Gornitsa (1995), hvor det tidligere resultat var nær 1,9 mm/år og sidstnævnte nær 1,5 mm/år.

ved afslutningen af diskussionen af analyserne præsenteret i dette kapitel er det nyttigt at reflektere over deres implikationer vedrørende den relative betydning af de forskellige kilder, der kan bidrage til den udledte globale hastighed for relativ stigning i havniveauet, hvis størrelse her er antydet at være noget over 1,8 mm/år (mellem 1,91 og 1,84 mm/år). De seneste skøn over bidraget fra små isark og gletsjere (Meier og Bahr, 1996) er, at denne kilde har en styrke på 0,3 liter 0,1 mm/år. Indflydelsen af permafrostsmeltning forventes at være endnu mindre med en styrke på 0,1 liter 0,1 mm/år. Jeg har argumenteret heri, at bidraget på grund af fortsat sen Holocæn smeltning af Polaris fra enten Antarktis eller Grønland er afgrænset ovenfor med 0,1 mm/år. Da det seneste skøn over den jordbaserede oplagringsperiode (Kapitel 5) antyder, at dette er -0, 9 kr.0.5 mm/år (bemærk, at dette er revideret fra det tidligere skøn på -0,3 liter 0,15 mm / år opnået af Gornits et al. 1997) der er helt klart en Rest, der kræver forklaring i form af betydelige bidrag fra enten Grønland og/eller Antarktis og/eller fra den termiske udvidelse af oceanerne. Da den geofysiske begrænsning gennem Jordrotationsobservationer Peltier, 1998a, Peltier, 1999 ser ud til at kræve, at førstnævnte er mindre end 0.5 mm/år synes implikationen af disse argumenter at være, at den nuværende stigning i den globale havstand på grund af termisk udvidelse af oceanerne kan være betydeligt større end den hastighed, der normalt antages at bedst repræsentere dette bidrag (0,6 liter 0,2 mm/år). I forbindelse med sidstnævnte bidrag er det imidlertid slet ikke klart, at den nuværende generation af koblede atmosfære-havmodeller, hvis resultater giver et primært grundlag for dette skøn, er i stand til nøjagtigt at måle betydningen af denne steriske effekt. Det er klart, at der kræves meget yderligere indsats, især for at styrke observationsbegrænsningen på det steriske signal og for mere præcist at estimere bidraget på grund af jordbaseret opbevaring, før vi skal være i stand til at være sikre på, hvilken af disse konventionelt betragtede påvirkninger der er vigtigere. Hvis jordbaseret opbevaring var helt uvæsentlig, ville den observerede nuværende sats for RSL-stigning være inden for den øvre grænse defineret af nettoindflydelsen af de andre bidrag. Hvis den (negative) indflydelse af jordbaseret lagring imidlertid er så stor som det seneste skøn (se Kapitel 5), skulle indflydelsen af termisk ekspansion (eller et af de andre bidrag) være betydeligt større end de ovenfor anførte skøn for at den udledte globale stigning i RSL-stigningen med succes forklares.