Kapitel 4 Global glacial isostatisk justering och moderna instrumentala register över relativ havsnivå historia

en mycket detaljerad global viskoelastisk teori om processen för glacial isostatisk justering (GIA) har utvecklats. Tillämpning av denna teori på förutsägelsen av postglacial relativa havsnivåhistorier har visat att de flesta 14C-daterade observationer, från alla platser i den globala databasen, förklaras väl av en sfäriskt symmetrisk viskoelastisk modell vars elastiska struktur är fixerad till PREM och vars radiella viskositetsprofil är den för VM2-modellen. Naturligtvis finns det undantag från denna allmänna regel om godheten att passa förutsägelserna av den sfäriskt symmetriska modellen till observationerna. Till exempel på platser som Huonhalvön i Papua Nya Guinea, där hela kusten lyfts upp coseismiskt, kan förutsägelserna från GIA-modellen inte förklara observationerna (se Peltier, 1998A, Peltier, 1998d). Det förväntas att på andra tektoniskt aktiva platser liknande missanpassningar av den sfäriskt symmetriska teorin till observationerna också bör vara uppenbara. Exempel på sådana regioner skulle säkert inkludera Medelhavsområdet, Japan och kanske också Stillahavsområdet nordväst om Nordamerika där Cordilleran-isen spelade en stark roll för att kontrollera den lokala historien om relativ havsnivåförändring men som också påverkas av aktiv subduktion.

dessa regioner av misfit till RSL-förutsägelserna av den globala viskoelastiska teorin om postglacial havsnivåförändring som inte motstår, i vilken utsträckning denna globala sfäriskt symmetriska teori har lyckats förena den stora majoriteten av observationerna är tillfredsställande, särskilt för att endast en mycket liten delmängd av observationerna har använts för att ställa in modellens radiella profil av mantelviskositet. Som diskuterats mer detaljerat i Peltier (1998b) bestod dessa observationer av uppsättningen wavenumberberoende avslappningstider bestämda av McConnell (1968) som karakteriserar avslappningen av Fennosandia efter avlägsnande av dess LGM-isbelastning (vars giltighet nyligen har bekräftats av Wieczerkowski et al., 1999, som tidigare nämnts), en uppsättning av 23 platsspecifika avkopplingstider från platser i både Kanada och Fennoscandia, och den observerade nontidala hastigheten för accelerationen av axiell rotation. VM2-viskositetsmodellen som bestämdes enbart på grundval av dessa data, med hjälp av det formella förfarandet för Bayesiansk slutsats med den enkla fyrskikts VM1-modellen som startmodell, visades därefter (Peltier 1996) att omedelbart förena de dramatiska misfitsna i startmodellen med den högkvalitativa datamängden av 14C-daterad RSL-historier som är tillgänglig från kontinentala USA: s östkust (se även Peltier, 1998A). Eftersom dessa data inte användes för att begränsa den radiella viskositetsstrukturen är detta ett extremt meningsfullt test av modellens giltighet. Att den nya modellen också mycket väl förenar relativa havsnivådata från avlägsna fältplatser i hela ekvatoriala Stilla havet har också visats uttryckligen i detta kapitel (se fig. 4.9 och 4.10). Observationerna från den senare regionen erbjuder ett sätt på vilket vi starkt kan begränsa massförlusten från de stora polarisarna på Antarktis och Grönland som kan ha inträffat kontinuerligt sedan mitten av Holocene-tiden. Vår analys visar att i vilken utsträckning detta inflytande kan bidra till dagens observerade takten i den globala havsnivåhöjningen är försumbar liten, en slutsats som är oförenlig med påståendet om motsatsen av Flemming et al. (1998).

tillämpning av den globala teorin om den glaciala isostatiska justeringsprocessen för att filtrera detta inflytande från tidvattenmätningsdata är tydligt motiverat av de högkvalitativa passningar som modellen levererar till (brett distribuerade i rymden) observationer av RSL-variabilitet på geologiska tidsskalor över vilka 14C-datering kan användas för att exakt bestämma provåldern. Som framgår av analyserna sammanfattade i tabellerna 4.1 och 4.2, applicering av GIA-filtret minskar kraftigt standardavvikelsen för de enskilda tidvattenmätmätningarna av RSL-stigningshastigheten från deras medelvärde, vilket visar vikten av detta steg i analysförfarandet. Som framgår av tabell 4.2 leder tillämpningen av filtret på en aggregerad uppsättning tidvattenmätningsdata, där platser klumpas ihop om de ligger nära geografiskt läge, också till en ökning av den uppskattade globala RSL-ökningen. I båda fallen (tabell 4.1 eller Tabell 4.2) den bästa uppskattningen vi har kunnat producera av den globala RSL-stigningen som kan relateras till pågående klimatförändringar i jordsystemet är mellan 1.91 och 1.84 mm/år.

ett viktigt tilläggsresultat som följer av resultaten i Tabell 4.1 avser jämförelsen mellan de GIA-korrigerade RSL-ökningstakten på tidvattenmätare som ligger längs kontinentala USA: s östkust och som skulle erhållas genom att minst kvadrater passar en rak linje till de geologiska uppgifterna under en period av 3-4 kyr och det resultat som erhålls genom att använda den geologiska hastighet som erhålls under samma tidsperiod under vilken RSL samplas av tidvattenmätarna. Detta har undersökts genom att använda de gia-förutsagda hastigheterna som proxy för de faktiska geologiska data och beräkna de GIA-korrigerade hastigheterna som anges i kolumnen märkt LSQ i tabell 4.1. Att jämföra resultaten i denna kolumn med genomsnittet av de i -0,5 och +0,5 kyr-kolumnerna för alla amerikanska östkustplatser visar att proceduren för minsta kvadrater som passar en rak linje till de geologiska data under en period av 3-4 kyr kommer att överskatta storleken på den GIA-relaterade signalen avsevärt och därför kommer användningen att leda till en signifikant underskattning av det filtrerade tidvattenmätningsresultatet. Detta faktum förklarar mycket direkt orsaken till den cirka 0.4 mm/år skillnaden mellan de GIA-korrigerade räntorna för USA. östkusten bestämd av Peltier (1996b) och de som tidigare bestämts av Gornitz (1995), det tidigare resultatet var nära 1,9 mm/år och det senare nära 1,5 mm/år.

vid avslutande diskussion av analyserna som presenteras i detta kapitel är det användbart att reflektera över deras konsekvenser angående den relativa betydelsen av de olika källorna som kan bidra till den härledda globala hastigheten för relativ havsnivåhöjning vars storlek häri antyds vara något över 1,8 mm/år (mellan 1,91 och 1,84 mm/år). De senaste uppskattningarna av bidraget från små istäcken och glaciärer (Meier och Bahr, 1996) är att denna källa har en styrka på 0,3 0,1 mm/år. Påverkan av permafrostsmältning förväntas bli ännu mindre med en styrka på 0,1 0,1 mm/år. Jag har hävdat häri att bidraget på grund av fortsatt sen Holocensmältning av polarisen från antingen Antarktis eller Grönland begränsas ovan med 0,1 mm/år. Eftersom den senaste uppskattningen av terrestrisk lagringsperiod (Kapitel 5) tyder på att detta är -0,9 0.5 mm / år (Observera att detta revideras från den tidigare uppskattningen av -0,3 0,15 mm/år som erhållits av Gornitz et al. 1997) Det finns tydligt en rest som kräver förklaring när det gäller betydande bidrag från antingen Grönland och/eller Antarktis och/eller från den termiska expansionen av oceanerna. Eftersom den geofysiska begränsningen genom Jordrotationsobservationer Peltier, 1998A, Peltier, 1999 verkar kräva att den förra är mindre än 0.5 mm / år förefaller innebörden av dessa argument vara att den nuvarande globala havsnivåhöjningen på grund av termisk expansion av oceanerna kan vara betydligt större än den hastighet som vanligtvis antas bäst representera detta bidrag (0,6 GHz 0,2 mm/år). I samband med det senare bidraget är det emellertid inte klart att den nuvarande generationen av kopplade atmosfär-havsmodeller, vars resultat ger en primär grund för denna uppskattning, kan noggrant mäta betydelsen av denna steriska effekt. Klart mycket ytterligare ansträngningar, särskilt för att stärka observationsbegränsningen på steric-signalen och för att mer exakt uppskatta bidraget på grund av markbunden lagring kommer att krävas innan vi kommer att vara i någon position för att vara säkra på vilken av dessa konventionellt betraktade influenser som är viktigare. Om markbunden lagring var helt oväsentlig, skulle den observerade nuvarande RSL-stigningen ligga inom den övre gränsen definierad av nettopåverkan av de andra bidragen. Om den (negativa) påverkan av markbunden lagring är lika stor som den senaste uppskattningen (se Kapitel 5), måste emellertid påverkan av termisk expansion (eller ett av de andra bidragen) vara betydligt större än de ovan angivna uppskattningarna för att den härledda globala RSL-ökningen ska kunna förklaras framgångsrikt.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.