海平面是如何测量的?

Question

在关于全球气候变化导致的地球变化的评论中，海平面变化是一个常见的话题。我听说海平面的变化在厘米甚至毫米范围内，我想知道这样的精度是怎么可能的。大海经常移动;比一天多出一厘米。我不知道海平面是如何测量的，我甚至无法想象如何做到那样精确。海洋学家究竟如何测量海平面?

也许是另一个问题，我也无法想象测量1厘米的变化是有实际意义的，即使只是一个海滩，更不用说全球平均水平了。我认为在大多数地方，1厘米高的潮水是不会被注意到的。在许多地方，即使10厘米也会被忽视。全球平均变化1厘米意味着什么有用的东西吗?我想变化的速度是惊人的。几十年来，每年增加1厘米。

Answer 1

测量海平面(以及海平面变化)有两种主要方法:局部测量和卫星测量。

为了测量当地的海平面，我们可以在海岸上设置水位计，每隔一小时就记录一次水位。它们使用了各种方法，这些方法随着时间的推移而不断发展，目的都是在该位置获得非常精确(有时精确到毫米)的长期记录。在英国，the英国潮汐测量网有记录可以追溯到1915年(在一些地方)。

潮汐计的机制各不相同，并随着时间的推移而不断改进。早期的浮标是在“静井”(保护仪表不受海浪影响的水柱)中使用的。一些现代仪表通过感应水压来工作。如果我们能很好地测量温度和盐度，我们就能计算出密度，如果我们知道某一地点的密度和压力，我们就能计算出该地点上方的水量。其他现代仪表使用位于水面上方已知垂直位置的超声波或雷达收发器，从而以非常高的精度测量到水面的距离。

当然，水位的记录包括潮汐，以及其他影响因素，如气压变化的影响、风驱动的水流等等。随着时间的推移，它们也会受到土地升降的影响。这些影响都可以被解释，并从信号中去除，并为此付出努力。你可能会读到一些关于这个话题的有趣的文章国家潮汐和海平面设施．

然而，无论固定潮汐计的记录多么准确，它们只能告诉我们海岸上正在发生的事情。虽然这对人类来说可以说是最重要的，但这很难说是一个全球图景。

我们可以采用的另一种方法是卫星观测。卫星上的雷达高度计可以测量世界范围内的海平面，精度可达几厘米或更高。这这是一个最近的任务(可能有其他的-我不是专家)。这里的准确性水平不是很好，但是可以通过大量的测量在统计上得到提高。

卫星测高的最大困难在于去除潮汐，因为卫星总是在地球表面移动，因此只能以相对不频繁的时间间隔测量任何一个位置。因此，一些复杂的全球潮汐模型与卫星提供的数据一起被用于(a)为想要预测潮汐的人改进模型，以及(b)使用模型中的潮汐来去除卫星测量的潮汐，只留下海平面的长期变化。

我认为你的问题的部分意图是“人们引用海平面每年变化毫米或厘米，但测量肯定不是这么准确?”嗯，卫星测量不是，尽管当地的测量可能是，但请记住，我们测量的时间不只是一年。一种方法可能是观察10年或20年的趋势，并从中计算出每年的平均变化。

Answer 2

海洋学家究竟如何测量海平面?

通过一些机制，有些是直接的，有些是间接的。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)等多个政府机构运营着测量当地海平面高度的沿海潮汐站。全世界大约有一千个这样的地方。除了这些官方潮汐站，还有更多的私人潮汐站，比如海上钻井平台上的潮汐站。

其他测量数据来自浮标，有些是固定的，有些是漂浮的。光是ARGO浮标就有将近5000个。ARGO浮标测量不同深度的温度。由于温度较高的海水密度小于温度较低的海水，海洋温度上升是海平面上升的一个关键因素，约占海平面上升总量的1/3。

还有一些测量数据来自太空。其余2/3的海平面上升是由于海洋质量的增加。这种增加的质量可以通过GRACE卫星等高精度重力实验来测量。这些对地球重力场变化的精确测量使其他卫星能够精确地确定轨道，其中一些卫星携带雷达高度计。这些高度计读数，加上高精度的轨道测定，为评估海平面变化提供了另一种机制。

Answer 3

(添加这个作为一个单独的答案，因为它回答了问题的不同部分——当我做第一个答案时，它不存在……)

为了理解为什么海平面上升10厘米就会产生重大影响:

想象一个地方偶尔会发洪水。也许一年只有一次，或者更少。现在想想它有多频繁几乎洪水——洪水停在墙顶以下5厘米处。这些情况不会以同样的方式报道，但它们可能比真正发生洪水的时候要频繁得多。因此，海平面的小幅上升可能会对许多沿海地区产生严重影响——尤其是在地势较低的国家，如荷兰或孟加拉国(其中一个国家有能力提高城墙;另一个不能)

此外，请记住，虽然我们目前正在处理每年毫米的问题，但许多气候科学家所担心的不是几厘米，而是几厘米米．在这个水平上，美国大部分沿海城市都被淹没了。