Spurt og svarað um sjávarstöðubreytingar

Endurbirting

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