全球平均海平面上升是反映氣候變化的重要指標。近日，記者從香港理工大學（簡稱“港理工”）了解到，該校研究人員通過開拓空間大地測量技術的應用，首次成功對全球海洋質量在過去30年（1993至2022年）的變化進行直接觀測，進一步驗證全球海洋質量是導致海平面上升的主要因素。研究指出，過去30年間全球海平面平均每年上升約3.3毫米，上升速度持續加快，顯示氣候變化問題日益嚴峻。相關研究成果發表于美國《國家科學院院刊》。
研究人員指出，全球平均海平面上升主要由兩大因素導致，一是海洋吸收地球氣候系統中約90%的多余熱量，引發海水熱膨脹效應，致使海水體積增加；二是陸地冰川及冰蓋融化產生的大量淡水流入海洋，造成海洋質量的增加。因此，對全球海洋質量變化進行長期監測，有助于了解主導全球平均海平面上升的因素。
為此，港理工研究團隊首次利用衛星激光測距技術獲得時變重力場數據，在1993年至2022年間，對全球海洋質量變化進行直接觀測。
過去，科學家主要通過衛星測高對全球海洋質量的長期觀測來估算海平面上升速度，直到2002年“重力恢復及氣候實驗衛星”發射后，才實現了基于衛星重力測量的相關觀測。衛星激光測距是一項傳統空間大地測量觀測技術，通過激光精確地測量衛星與地面觀測站之間的距離，然而此技術受制于衛星與地面站站點數量有限、衛星軌道較高，僅能捕捉長波重力信號，且空間分辨率低，因此難以直接應用于監測全球海洋質量變化。
為提高衛星激光測距技術在估算全球海洋質量變化的精準度，研究團隊采用自主研發的正向建模技術，通過整合海洋與陸地邊界信息，成功解決了空間分辨率限制帶來的信號泄漏問題，實現對全球海洋質量變化的監測。
衛星激光測距觀測技術圖。港理工供圖
研究結果顯示，全球平均海平面上升速度在1993年至2022年間持續加快，累計上升約90毫米，其中約60%由海洋質量劇增造成。自2005年左右以來，全球平均海平面上升的主要因素為全球海洋質量增加，主要源于格陵蘭等地的極地冰蓋及陸地冰川加速融化，占全球海洋質量總增量超80%。
論文作者、港理工教授陳劍利表示：“近數十年來，氣候暖化導致陸地冰川及冰蓋加速融化，成為全球海平面上升的主要因素。此次研究通過精確量化全球海洋質量的增加，全面評估其對海平面變化的長期影響，并為驗證耦合氣候模型提供關鍵數據，以便有效預測未來海平面變化?！?/span>
論文第一作者兼通訊作者、港理工d助理研究員聶宇鋒認為：“在扣除海水熱膨脹效應后，經由衛星激光測距分析所得的海洋質量變化，與傳統衛星測高技術所得的總體海平面變化高度吻合，證明了衛星激光測距技術未來有望成為研究氣候變化的嶄新和重要工具。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2425248122
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