Sjávarstöðubreytingar eru með verri afleiðingum loftslagsbreytinga og þó að óvissan sé nokkur um hvaða afleiðingar verða af þeim – hvar og hversu miklar, þá þykir nokkuð ljóst að þær munu hafa slæm áhrif víða. Talið er að þær muni hafa hvað verstar afleiðingar á þéttbýlustu svæðum heims og þar sem nú þegar eru vandamál af völdum landsigs vegna landnotkunar og þar sem grunnvatn er víða að eyðileggjast vegna saltsblöndunar frá sjó. Einnig verða ýmis strandsvæði í aukinni hættu af völdum sjávarstöðubreytinga vegna sterkari fellibylja framtíðar.
Hvernig eru sjávarstöðubreytingar mældar?
GRACE gervihnötturinn
Sjávarstöðubreytingar eru mældar á ýmsan hátt, sem síðan er samræmt til að gefa sem besta mynd. Til eru hundruðir sírita sem mæla flóð og fjöru og tengdir eru GPS mælum sem mæla lóðréttar hreyfingar landsins (landris og landsig). Einnig eru radarmælingar frá fjölmörgum gervihnöttum sem gefa upplýsingar um breytingar á sjávarstöðu yfir allan hnöttinn. Mælitæki sem mæla hitastig og loftþrýsting, ásamt upplýsingum um seltu sjávar eru einnig gífurlega mikilvæg til að kvarða gögnin, auk nýjustu og nákvæmustu gagnanna sem nú koma frá þyngdarmælingum gervihnattarins GRACE – en hann gefur nákvæmar upplýsingar um breytingu á massa, lands og sjávar.
Yfirlitsgrein eftir Merrifield o.fl. 2009 um GLOSS (Global Sea Level Observing System) gefur nokkuð góða mynd um það hversu margar og fjölbreyttar stofnanir og einstaklingar vinna að því að kortleggja sjávarstöðubreytingar. Þessar rannsóknir eru óháðar hvorri annarri og staðfesta hverja aðra.
Rís sjávarstaða jafnt og þétt yfir allan heim?
Þegar maður heyrir tölur um sjávarstöðubreytingar, þá er yfirleitt verið að tala um hnattrænt meðaltal. Það er margt sem hefur áhrif á staðbundnar sjávarstöðubreytingar. Sem dæmi þá gætu áhrifin orðið minni hér við strendur Íslands á sama tíma og þau gætu orðið mun meiri við Austurströnd Bandaríkjanna.
Flotjafnvægi. Jökulfarg ýtir jarðskorpunni niður í möttulefnið sem leitar til hliðanna. Þegar jökullinn bráðnar leitar möttulefnið jafnvægis og flæðir til baka.
Þættir sem hafa áhrif staðbundið á sjávarstöðubreytingar, er t.d. landris og landsig. T.d. er landris nú þar sem ísaldarjöklar síðasta jökulskeiðs voru sem þykkastir – í Kanada og Skandinavíu. Á móti kemur landsig þar sem landris var við farg jöklanna utan við þessar fyrrum þykku jökulbreiður (t.d. í Hollandi). Þetta er kallað flotjafnvægi (sjá mynd hér til hliðar). Svipuð ferli eru í gangi þar sem óvenjumikil upphleðsla hrauna er eða annað farg sem liggur á jarðskorpunni. T.d. er Reykjanesið að síga vegna fargs frá hraunum – á meðan landris er á Suðausturlandi vegna minnkandi massa Vatnajökuls. Landsig getur einnig verið af mannavöldum, t.d. mikil dæling vatns (eða olíu) upp úr jarðlögum, sem veldur því að land sígur þar sem áður var vatn sem hélt uppi jarðlögunum. Landris og landsig hafa því töluverð áhrif víða um heim, sem leiðrétta verður fyrir til að fá út meðaltalið.
Meiri áhrif staðbundið hafa síðan mögulegar breytingar ríkjandi vindátta, sem ýta stöðugt yfirborði sjávar að landi eða frá. Hið sama á við ef breytingar verða í hafstraumum, t.d. ef að golfstraumurinn veikist – þá gæti það þýtt minni sjávarstöðuhækkun við strendur Íslands – en að sama skapi myndi það hækka sjávarstöðuna t.d. við Austurströnd Bandaríkjanna.
Eitt af því sem valdið getur töluverðum staðbundnum áhrifum er bráðnun jökulbreiðanna á Grænlandi og Suðurskautinu. Þetta er líka eitt af því sem að vísindamenn eru fyrst að átta sig á nú. Þyngdarkraftur þessara miklu jökulmassa hefur þau áhrif nú að sjávarstaða nærri þeim jökulmössum er mun hærri en ella – ef t.d. jökulbreiðan á Grænlandi myndi bráðna, þá hefði sú bráðnun töluverð áhrif hnattrænt séð – en á móti kæmi að staðbundið, t.d. hér við Ísland, myndi sjávarstaða lækka, þrátt fyrir að meðalsjávarstöðuhækkunin um allan heim yrði um 7 m. Ef tekið er dæmi um Vestur Suðurskautið og ef það bráðnaði allt, þá myndi það valda 5 m meðalhækkun sjávarstöðu um allan heim. Þyngdarkraftur þess er þó það sterkt að það hefur hingað til orðið til þess að á Norðurhveli er sjávarstaða lægri en hún væri án þess, þannig að við þessa 5 m sjávarstöðuhækkun bætast um 1,3 metrar við Austurströnd Bandaríkjanna, svo tekið sé dæmi (eða 6,3 m sjávarstöðuhækkun alls).
Þessir margvíslegu þættir sem hafa áhrif staðbundið, er nokkuð sem vísindamenn eru að kortleggja núna.
Sjávarstöðubreytingar milli áranna 1993-2008, frá TOPEX/Poseidon, Jason-1 og Jason-2 gervihnöttunum. Sjórinn er litaður eftir breytingum á meðal sjávarstöðu. Gul og rauð svæði sýna hækkun í sjávarstöðu, á meðan græn og blá svæði sýna lækkun í sjávarstöðu. Hvít svæði sýna svæði þar sem skortur er á gögnum. Að meðaltali fer sjávarstaða hækkandi, en mikill breytileiki er þó milli svæða.
Eru til einhverjar upplýsingar um sjávarstöðubreytingar til forna?
Til að áætla sjávarstöðubreytingar til forna, þá verður að skoða setlög og hvernig þau hafa breyst í gegnum jarðsöguna. Með því að rýna í setlög, þá sjá jarðfræðingar að sjávarstaða hefur sveiflast mikið í gegnum jarðsöguna og oft á tíðum hnattrænt. Til dæmis var sjávarstaða um 120 m lægri, en hún er nú, á hámarki síðasta jökulskeiðs fyrir um 18-20 þúsundum ára – þegar mikið magn vatns var bundið í jöklum á Norðurhveli Jarðar. Á þeim tíma var t.d. landbrú milli Asíu og Alaska. Miklar sjávarstöðubreytingar urðu þegar jöklarnir hörfuðu í lok síðasta jökulskeiðs.
Myndin sýnir hnattrænar sjávarstöðubreytingar frá því á hámarki síðasta jökulskeiðs þar sem tekin eru saman helstu gögn um sjávarstöðubreytingar, leiðrétt fyrir lóðréttum hreyfingum í jarðskorpunni.
Þess ber að geta að á Íslandi flækja fargbreytingar mjög þá mynd af sjávarstöðubreytingum sem urðu á Íslandi í lok síðasta jökulskeiðs, sjá t.d. grein Hreggviðs Norðdahls og Halldórs Péturssonar (2005). T.d. er ástæða margra malarhjalla sem sýna hærri sjávarstöðu á Íslandi sú að jöklar gengu fram á Íslandi og því var landsig – á sama tíma og jöklar heims voru almennt að bráðna t.d. í Norður Ameríku og ollu hækkandi sjávarstöðu.
Á milli jökulskeiða og hlýskeiða ísaldar voru miklar sveiflur í sjávarstöðu, t.d. var sjávarstaða fyrir um 120 þúsund árum (á síðasta hlýskeiði), um 6 m hærri en hún er í dag um stutt skeið. Enn hærri sjávarstöðu má síðan finna fyrir ísöld, þegar jöklar voru minni og hitastig hærra.
Síðastliðin 6 þúsund ár hefur sjávarstaða smám saman náð þeirri hæð sem hún er í dag og með auknum hraða undanfarna öld og sérstaklega síðustu áratugi.
Hversu hratt er sjávarstaðan að rísa?
Í skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi (Umhverfisráðuneytið 2008) kemur fram að frá 1904-2003 hafi sjávarborð hækkað um 1,74 mm á ári (eða um 17 sm á öld), en einnig kemur fram að frá 1997-2007 hafi sjávarborð hækkað um 3,4 mm á ári og því ljóst að hækkun yfirborðs sjávar hefur sótt í sig veðrið, þá vegna aukinnar hlýnunar sjávar og aukinnar bráðnunar jökla.
Hér er um að ræða hnattrænar breytingar fengnar út með mælingum á sjávarföllum á síðustu öld og síðar með gervihnattamælingum. Þá er búið að leiðrétta fyrir landrisi og landsigi, en það flækir málið víða, t.d. hér á Íslandi. Sem dæmi þá er land að rísa á Suðausturlandi vegna minna jökulfargs og er það frá 10-15 mm á ári. Á móti kemur að landsig er víða annars staðar, t.d. er það um 3,4 mm á ári í Reykjavík og allt að 8 mm á ári yst á Reykjanesi. Hugsið það bara þannig að þegar talað er um hækkun sjávarstöðu í kringum aldamótin 2100, þá má bæta 0,34 m við sjávarstöðuhækkunina í Reykjavík og 0,8 m við hækkunina á Reykjanesi, en draga 1,0-1,5 m frá hækkuninni á Suðausturlandi.
Hnattrænar sjávarstöðubreytingar frá 1870 til 2009 samkvæmt leiðréttum flóðagögnum (Church o.fl. 2008 og uppfært til 2009 -dökkblá lína, og Jevrejeva o.fl 2008- rauðir punktar). Gervihnattagögn með bleikum lit.
Hverjar eru helstu ástæður núverandi sjávarstöðubreytinga?
Í skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi (Umhverfisráðuneytið 2008) kemur fram að IPCC áætlaði að um 70% af hækkun sjávarstöðu væri af völdum varmaþennslu. Nýlegar greiningar á gögnum frá GRACE gervihnettinum, benda til að þáttur bráðnunar jökla í sjávarstöðuhækkunum hafi verið vanmetin eða sé að aukast og að um 30% af sjávarstöðuhækkunum undanfarin ár hafi verið af völdum varmaþennslu og um 55% af völdum bráðnunar jökla (Cazanave og Llovel 2010). Talið er að þáttur jökla muni aukast við áframhaldandi bráðnun stóru jökulbreiðanna á Grænlandi og Vestur Suðurskautinu.
Hver er framtíðin?
Fljótlega eftir að spá IPCC frá árinu 2007 kom um sjávarstöðuhækkun upp á 18-59 sm í lok aldarinnar, varð ljóst að þar væri efalaust um vanmat að ræða – þá aðallega vegna þess að gögn vegna bráðnunar jökulbreiða Grænlands og Suðurskautsins voru ófullnægjandi. Nýrri rannsóknir eru ekki samhljóða um hugsanlega hækkun sjávarstöðu að magninu til, en þó benda þær flestar til að sjávarstaða verði hærri en spár IPCC benda til, með lægstu gildi svipuð há og hæstu gildi IPCC og hæstu gildi allt að 2. m hækkun sjávarstöðu í lok aldarinnar.
Spá IPCC og nýlegar spár um sjávarstöðubreytingar til ársins 2100
Erum við tilbúin að takast á við sjávarstöðubreytingar?
Lönd heims eru mismunandi vel í stakk búin að aðlagast sjávarstöðubreytingum. Fátæk og lágt liggjandi lönd, t.d. Bangladesh eru án vafa ekki tilbúin að takast á við sjávarstöðubreytingar, hvort heldur þær verða nær lægri mörkum spáa um hækkun sjávarstöðu eða hærri mörkum. Skipulagsyfirvöld á landsvæðum þar sem ætla mætti að meiri peningur væri til aflögu, hafa mörg hver stungið höfuðið í sandinn og eru beinlínis ekki að búast við sjávarstöðubreytingum – eða telja að það sé ótímabært að bregðast við t.d. ríkið Flórída í Bandaríkjunum (sjá Nature Reports).
Erfitt er að meta hversu vel við stöndum hér á landi. Trausti Valsson taldi (árið 2005), að hækka þyrfti viðmiðanir skipulagsyfirvalda um 50 sm varðandi nýframkvæmdir við strönd (í skipulagslögum og reglugerð frá 1997/1998). Bæði Siglingastofnun og Vegagerðin eru með verkefni í gangi til að meta framtíðarhönnun mannvirkja og viðhald til að bregðast við sjávarstöðubreytingum (sjá Gísli Viggóson 2008 og Vinnuhóp um veðurfarsaðlögun í starfsemi Vegagerðarinnar 2010). Ljóst er að kostnaður vegna viðhalds og varnar mannvirkja á eftir að aukast hér á landi og mikilvægt er að tekið verði tillit til þess við skipulag framkvæmda til framtíðar – sérstaklega vegna skipulags framkvæmda sem ætlunin er að eiga að endast út öldina eða lengur.
Ýmsar heimildir og Ítarefni
Greinar, skýrslur og glærur
Cazanave og Llovel 2010: Contemporary Sea Level Rise
Church o.fl. 2008: Understanding global sea levels: past, present and future
Gísli Viggóson 2008: Skipulag og loftslagsbreytingar: Fyrirbyggjandi aðgerðir gegn sjávarflóðum
Hreggviður Norðdahl og Halldór Pétursson 2005: Relative Sea-Level Changes in Iceland: new Aspects of the Weichselian Deglaciation of Iceland
Jevrejeva o.fl. 2008: Recent global sea level acceleration started over 200 years ago?
Merrifield o.fl. 2009: The Global Sea Level Observing System (GLOSS)
Trausti Valsson 2005: Áhrif sjávarstöðubreytinga á skipulag við strönd
Umhverfisráðuneytið 2008: Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi
Vinnuhópur um veðurfarsaðlögun í starfsemi Vegagerðarinnar 2010: Loftslagsbreytingar og vegagerð.
Ýmist efni héðan og þaðan:
Tvær áhugaverðar færslur af heimasíðu Yale Environment 360: The Secret of Sea Level Rise: It Will Vary Greatly by Region og How High Will Seas Rise? Get Ready for Seven Feet
Skeptical Science með góða umfjöllun: Visual depictions of Sea Level Rise
My big fat planet: Waves in the bathtub – Why sea level rise isn’t level at all
Nokkrar fréttaskýringar og pistlar um sjávarstöðubreytingar má finna í apríl hefti Nature reports, climate change
Hér á loftslag.is má einnig finna ýmsar umfjallanir um sjávarstöðubreytingar
sending...
Í janúarhefti Science var grein um Pine Island Glacier (skst. PIG) eftir Richard A. Kerr. Ég hef bara aðgang að abstraktinum og hann er hér:
http://www.sciencemag.org/cgi/content/summary/327/5964/409-a
Þessi jökull er eitt af stóru spurningamerkjunum varðandi hækkun sjávarborðs. Botn jökulsins er langt undir sjávarmáli hundruð km. inn í land. Þegar hann þynnist getur hafið komist undir hann. Nýjar rannsóknir eru ekki uppörvandi um stöðuna þar.
Þetta ætti ekki að hafa áhrif á efri mörk áætlananna sem þið segið frá hér, því óstöðugleiki PIG er ekki ný frétt. En líkur á því að bjartsýnar spár gangi eftir minnka.
PS. Þetta er frábær pistill hjá ykkur. Ég var að lesa hann betur í gegn.
Mjög mörg umhugsunarefni hér. Eins og um þyngdarkraftinn frá stóru jökulbreiðunum, sem togar til sín hafið, en sleppir takinu (eðlilega) þegar jöklarnir hverfa. Svo er ég ekki viss um hversu margir vita að hafsborð sé talið hafa verið 120 m. lægra fyrir bara 18-20 þúsundum ára.
Fyrir jarðfræðina hljóta möttulhreyfingarnar vegna þessa gífurlega tilflutnings á massa að vera stórt rannsóknarefni. Á Grænlandi og í Skandinavíu virðist fargléttingin ekki valda neinni eldvirkni. Það er kannski vegna þess að möttullinn þar er ekki nógu heitur til að mynda kviku. Ætli möttulefnið hegði sér þá líkt og jökulís, skríði mm. fyrir mm. í átt frá meiri þrýstingi til minni?
Á Íslandi gegnir væntanlega öðru máli vegna heitari möttuls. Carolina Pagli og Freysteinn Sigmundsson skrifuðu mikilvæga grein 2008 um áhrif bráðnunar Vatnajökuls á myndun kviku. En hefur eitthvað verið skrifað um áhrif aukins fargs á hafsbotninn og möttulinn undir honum?
Undir hafsbotni úti fyrir Eyjafjallajökli er t.d. að einhverju leyti hlutbráðinn möttull. Hækkum nú sjávarborð um 20 cm. Þá bætist 200 þús. tonna farg á hvern ferkílómetra hafsbotns, en fyrir hvern ferkílómetra þurrlendis verður engin breyting. Hvernig bregst möttullinn við þessu ójafnvægi? Það hlýtur að vera með því að efni úr honum streymir í átt til lands.
Hraðinn á þessu ferli er þó óviss. Seigfljótandi möttull flýtir sér hægt, öðru máli gegnir hins vegar um kviku, ef hana er að finna í möttlinum.
Já, takk fyrir að benda okkur á Pine Island Glacier – ég man að ég var að pæla í að skrifa um þessa grein á sínum tíma – en komst ekki í það (nema þú finnir færsluna hérna einhvers staðar ;o)
Ég gæti trúað að þykkt jarðskorpunnar hafi sitt að segja með af hverju ekki er eldvirkni í Skandinaviu og Grænlandi. Svo eru þau svæði einnig það innarlega á meginlandsflekunum og fjarri heitum reitum (möttulstrókum) og því ekki nógu heitt eins og þú segir.
Ég man ekki til þess að fjallað hafi verið um aukið farg á hafsbotninn, en það gæti mögulega verið efni í fræðilega rannsókn. Alltaf gaman að slíkum pælingum – en eins og þú segir þá er ferlið líklega frekar hægvirkt, eins og með þessar stórvirku jarðskorpuhreyfingar yfir höfuð. Þó er meiri hraði eftir því sem jarðskorpan er þynnri og möttullinn heitari – að því er mér skilst.
En hér erum við reyndar komnir nokkuð langt út fyrir mína þekkingu. Ef einhver les þetta sem telur sig hafa þekkingu á þessum þá er hann hvattur til að koma með athugasemd 🙂
Hér er ný grein um áhrif loftslagsbreytinga á eldvirkni:
Climate effects on volcanism: influence on magmatic systems of loading and unloading from ice mass variations, with examples from Iceland
Freysteinn Sigmundsson,*, Virginie Pinel, Björn Lund, Fabien Albino, Carolina Pagli, Halldór Geirsson and Erik Sturkell
http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/368/1919/2519
Þetta kemur sjávarstöðubreytingum svo sem ekki við, en ég set þetta hér, því ég ætla að halda aðeins áfram með pælingu sem ég setti fram í fyrri athugasemd:
“Undir hafsbotni úti fyrir Eyjafjallajökli er t.d. að einhverju leyti hlutbráðinn möttull. Hækkum nú sjávarborð um 20 cm. Þá bætist 200 þús. tonna farg á hvern ferkílómetra hafsbotns, en fyrir hvern ferkílómetra þurrlendis verður engin breyting. Hvernig bregst möttullinn við þessu ójafnvægi? Það hlýtur að vera með því að efni úr honum streymir í átt til lands.”
Greinin að ofan fjallar um hvernig farglétting vegna bráðnunar jökla hefur áhrif á eldvirkni vegna 1) myndun nýrrar kviku og 2) myndun nýrra sprungna í grennd við kvikuhólf.
Ég bæti hér með við tilgátu um þriðja atriðinu sem gæti haft áhrif á eldvirkni: 3) aðstreymi kviku frá frá svæðum utan jökulsins.
Það virkar þá þannig: Segjum að jökull þynnist um sem svarar 10 m vatnsþykktar. Þá hverfur 10 milljón tonna farg af hverju ferkílómetra lands sem hulið er jökli, en utan jökuls verður engin breyting.
Hvernig bregst möttullinn við þessu ójafnvægi? Það hlýtur að vera með því að efni úr honum tekur að streyma inn undir jökulinn, frá meiri þrýstingi til minni.
EF kvika er í möttlinum og EF ekkert hindrar för hennar, verður þarna til hreyfing á kviku í láréttu plani.
Ef það er ekki kvika til staðar verða hreyfingarnar mjög hægfara. En á Íslandi er víða kvika undir yfirborðinu, og eldstöðvar undir jöklum tengd sprungukerfum sem teygja sig tugi kílómetra út fyrir jöklana.
Svo er hér varnagli varðandi hugsanleg áhrif sjávarstöðubreytinga á eldvirkni: Ef yfirborð sjávar hækkar við útþenslu vegna hlýnunar vatnsins hefur sú hækkun ekki þessi umræddu áhrif. Þegar sjórinn þenst út, verður hann eðlisléttari og fargbreytingin að meðaltali engin. Mest af þessum tæpum 20cm sem hafið hefur hækkað síðan 1900 er vegna útþenslu, ekki jökulbráðnunar. Þetta á líka við um einhvern hluta þeirra 120 metra sem hafsborð hækkaði eftir hápunkt síðasta jökulskeiðs. Sömuleiðis verður eitthvað af þeim metra, sem gert er ráð fyrir að hækki í sjónum fram til 2100, af þessu tagi.
Takk fyrir þetta Jón. Mig hefur lengi langað að skrifa um þessa grein sem þú bendir á, en hef ekki haft aðgang að henni.
Önnur nýleg grein sem ég hef hugsað mér að kíkja á og Freysteinn er einnig meðhöfundur að má finna hér: Influence of surface load variations on eruption likelihood: application to two Icelandic subglacial volcanoes, Grímsvötn and Katla. Er ekki búinn að kíkja á greinina, en mig grunar að hún fjalli að einhverju leiti um svipað efni og í greininni sem þú bentir á.
Annars eru þetta áhugaverðar pælingar, það væri fróðlegt ef einhver sem les þetta þekkir Freystein og myndi biðja hann um að koma með athugasemd.
Ég er líka forvitinn um hvað jarðeðlisfræðingar hafa um þetta að segja. Myndin af flotjafnvægi í pistlinum er ágæt að hafa til hliðsjónar. Hreyfingar í möttlinum gerast yfirleitt hægt. En ef einhver hluti möttulsins er auðhreyfanlegur (kvika) getur hann tekið forskot á sæluna. Eða það virðist frekar rökrétt.
Það eru margir fleiri áhugaverðir hlutir sem má velta fyrir sér í samhengi við fargbreytingar við hop jökla. Þegar Grænlandsjökull léttist flyst efni úr möttlinum umhverfis hann inn undir jökulinn. Þetta þýðir að hafsbotninn í nágrenninu sígur niður.
Þannig getur t.d. Grænlandssund dýpkað, sem hefur áhrif á hafstrauma (auðveldar hringrásina sem Golfstraumurinn er hluti af ???).
Einnig virðist sem sökkullinn hljóti að verða brattari (landið ásamt landgrunninu hreyfist upp á við, en botn djúpsins í kring færist neðar).
Þetta hlýtur að hafa gerst undan strönd Noregs þegar ísaldarjöklinum létti af Skandinavíu. Fyrir ca 8000 árum varð mikil skriða þar á hafsbotni: http://en.wikipedia.org/wiki/Storegga_Slide . Mér virðist liggja beint við að athuga hvort ekki geti verið að aukinn bratti á meginlandssökklinum hafi hleypt þessari skriðu af stað.