由于潮汐、海流和风的变化会引起海平面的大幅波动，众所周知，海平面指纹很难探测到。
这项工作验证了近一个世纪以来的海平面科学。
当冰原融化时，海平面会出现一种奇怪且违反直觉的现象。
它的功能很像跷跷板。在这些冰川融化的地方附近，海平面会下降。然而，它们确实在几千英里之外升起。这主要是由于缺乏对冰盖的引力，导致水分散。由于每个正在融化的冰川或冰原对海平面的影响都不同，这种模式被称为“海平面指纹”。现代海平面科学是建立在这个概念的基础上的，这个概念是理解全球海平面不均匀上升的核心。它已经存在了一个多世纪。但这一普遍接受的概念长期以来一直存在问题。研究人员从未确切地发现过海平面指纹。
包括哈佛大学地球物理学家Jerry X. Mitrovica和哈佛校友Sophie Coulson在内的一组科学家认为他们已经发现了第一个。最近发表在《科学》杂志上的一项新研究描述了他们的发现。这些发现证实了一个多世纪以来对海平面的研究，并有助于增强对预测未来海平面上升模型的信心。
“海平面预测、城市和沿海规划——所有这些——都建立在指纹的基础上，”地球与行星科学系小弗兰克·b·贝尔德(Frank B. Baird Jr.)科学教授米特罗维察说。“这就是为什么指纹如此im创造。它们可以让你估计海平面变化的几何形状，所以我们现在有更多的co对海平面变化将如何演变的缺乏信心....如果指纹物理学不正确，那么我们就必须重新考虑所有现代海平面研究。”
冰川的照片。信贷:Kenichiro塔尼语
众所周知，由于不断变化的潮汐、海流和风带来的海平面的重大波动，海平面指纹一直难以探测。这一难题的症结在于，研究人员正试图探测到毫米级的水流运动，并将其与数千英里外融化的冰川联系起来。
米特罗维察将这次探索与对亚原子粒子希格斯玻色子的探索进行了比较。
米特罗维察说:“几乎所有的物理学家都认为希格斯粒子是存在的，但当它被确切地探测到时，这仍然是一项革命性的成就。”“在海平面物理学中，几乎所有人都认为指纹是存在的，但它们从未以相当的可信度被检测到。”
这项新研究使用了欧洲海洋监测机构最新发布的卫星数据，这些数据捕获了格陵兰冰盖附近30多年的观测数据，以及格陵兰岛中部附近的大部分海洋，从指纹中捕捉到海平面的跷跷板。
卫星数据引起了米特罗维察和他的同事斯克里普斯海洋研究所的大卫·桑德威尔的注意。通常情况下，来自该地区的卫星记录只延伸到格陵兰岛南端，但在这次新发布的数据中，数据达到了纬度高10度的地方，这使他们能够发现指纹造成的跷跷板的潜在线索。
米特罗维察很快找到了库尔森，库尔森曾是米特罗维察实验室的博士生，现在是洛斯阿拉莫斯国家实验室的博士后，来验证这是不是科学家们几十年来一直在追寻的海平面指纹信号。
米特罗维察说:“考虑到我们对格陵兰冰盖质量如何下降的理解，她是精确模拟指纹的最佳人选，她可以确定这个预测是否与卫星观测相符。”
库尔森是一名模拟海平面变化和与冰盖和冰川融化有关的地壳变形的专家，当这些数据集进入她的收件箱时，她正在英国探亲。她说，她立刻意识到其中的潜力。
库尔森迅速收集了三十年来她所能找到的关于格陵兰冰盖内冰川高度变化的最佳观测数据，以及对加拿大北极和冰岛冰川高度变化的重建。她结合了这些不同的数据集，对该地区1993年至2019年的海平面变化做出了预测，然后将其与新的卫星数据进行了比较。合身极了。一对一的比对显示，卫星显示的海平面变化模式是冰盖融化的指纹，可信度超过99.9%。
“我完全惊呆了，它就在那里——一个海平面的指纹，证明了它们的存在，”科尔森说。“这对我们所有人来说都是一个非常非常激动人心的时刻。科学上很少有这样一个时刻，能对复杂的地球过程提供如此简单、非凡的清晰。”
米特罗维卡补充说:“这项工作由索菲领导，非常出色，是我职业生涯的亮点之一，是我们与国际同事社区建立的所有理论和计算工作的结界。”米特罗维卡的团队是第一个提出海平面指纹应该是什么样子的模型和预测的团队。
科学研究通常需要数年的时间来发展结果，然后起草成一篇论文，但这里的研究人员能够迅速采取行动。总的来说，从他们看到卫星数据到提交论文，整个过程只花了几个月的时间。
这是因为大部分的跑腿工作都已经完成了。自从米特罗维察和他的团队在大约20年前展示了他们关于海平面指纹的工作以来，许多理论、技术和方法都已经得到了很好的发展和进步——这些计算被广泛接受，并被考虑到几乎所有预测海平面上升的模型中。
“这是一项高风险、高回报的科学，没有人料到会这么快就被发现。我们从支持我们的团体中获益良多，特别是Star-Friedman挑战，”Mitrovica说。
现在，第一个海平面指纹已经被探测到，具有最大全球影响的问题是，这一切将引向何方。
米特罗维察说:“还会有更多的发现。”“很快，指纹物理学的全部力量就可以用来预测下一个十年、一个世纪甚至更久的海平面变化。”
参考文献:“探测格陵兰冰盖融化的海平面指纹”，作者:Sophie Coulson, Sönke Dangendorf, Jerry X. Mitrovica, Mark E. Tamisiea, Linda Pan和David T. Sandwell, 2022年9月29日，《科学》。DOI: 10.1126 / science.abo0926
