Wie stark steigt der Meeresspiegel durch Wärmeausdehnung?

Dies ist als sterische Komponente des Meeresspiegelanstiegs bekannt und von Bedeutung.

Als sehr grober Hinweis auf die Größe des Effekts: Wenn sich die oberen 1000 Meter des Ozeans von 10 auf 11 Grad C erwärmen, würde der Meeresspiegel um 18 cm steigen. Berechnungen wie diese können mit der Zustandsgleichung von Meerwasser durchgeführt werden, die eine empirische Sache mit vielen Termen ist, die Ihnen die Dichte als Funktion von Temperatur, Salzgehalt und Druck angibt. Sie können alles darüber in diesem Artikel lesen .

Wir können den volumetrischen Ausdehnungskoeffizienten erhalten$(\frac{0.000214}{C})$aus dem unten stehenden Link. Ich werde dieses Beispiel für a durchgehen$1\times1\times 3500 \space \mathrm{m}$rechteckiges Volumen. Wie bei der vorherigen Antwort gehe ich von einer Temperaturänderung von einem Grad C aus. 3500 m ist die durchschnittliche Tiefe des Ozeans laut 2 Sekunden Google.

$V_1 = 3500 \space \mathrm{m}^3$

$\Delta V_2 = V_1\times c_w \times \Delta C$

$\Delta V_2 = 3500 \times 0.000214 \times 1 = 0.749\space\mathrm{m}^3$

Für eine Temperaturänderung von einem Grad und den durchschnittlichen Ozean gibt es also a$0.749\space\mathrm{m}^3$Volumenzunahme. Unsere anfängliche 1x1-Fläche macht die Berechnung des Meeresspiegelanstiegs sehr einfach:

$\frac{0.794\space\mathrm{m}^3} {(1\times1)\space\mathrm{m}^2} = 0.794\space\mathrm{m}$Anstieg des Meeresspiegels.

Die Fläche hebt sich schließlich auf beiden Seiten auf, daher sollte die Antwort für eine Fläche von 100 x 100 oder 1000 x 1000 Metern dieselbe sein. Die größte Annahme hier ist, dass die „Seiten“ des Ozeans vollständig vertikal sind. Ich habe nicht annähernd genug Zahlen, um die vollständige Berechnung mit Küstenlinien durchzuführen, aber hier kommen die Zahlen her.

Referenz zum Ausdehnungskoeffizienten: https://www.engineeringtoolbox.com/cubical-expansion-coefficients-d_1262.html

Die Antwort ist kompliziert und nicht eine einzige Zahl. Das Ausmaß der Wärmeausdehnung für ein bestimmtes Ozeanvolumen hängt von der Tiefe (Druck), dem Salzgehalt und der Temperatur ab. Das heißt, eine 1C-Änderung von 10C auf 11C erzeugt eine andere Ausdehnung als 21C auf 22C. Das bedeutet, wenn Sie eine feste Energiemenge (wie zum Beispiel ein Gigajoule) nehmen und sie als Wärme in verschiedene Teile des Ozeans einspeisen, werden Sie unterschiedliche Mengen an Wärmeausdehnung beobachten. So kann sich sogar eine „durchschnittliche“ Erwärmung von 1 °C über den gesamten Ozean als überraschend große Spannweite von Wärmeausdehnungen manifestieren, abhängig von den jeweiligen Temperaturunterschieden in jedem Teil des Ozeans. Das heißt, die endgültige Ausdehnung hängt von der Verteilung der thermischen Änderung ab.

Das Beste, was wir tun können, ist, Modelle zu bauen, die versuchen, vernünftige Rückschlüsse auf die Wärmeverteilung zu ziehen und sie mit tatsächlichen Messungen von Bojen, Satelliten und anderen Instrumenten zu vergleichen. So schätzt das IPCC die thermosterische Komponente des mittleren Meeresspiegelanstiegs: https://www.nap.edu/read/13389/chapter/5 . Einige Studien deuten darauf hin, dass eine atmosphärisch bedingte thermosterische Expansion bis hinunter zu 600 m abgeleitet werden kann, während andere darauf hindeuten, dass sie weiter vordringt.

Die EPA sagt, dass die durchschnittliche Meeresoberflächentemperatur ( SST ist ein bedeutendes Untersuchungsgebiet für sich) im letzten Jahrhundert im Durchschnitt um etwa 0,07 ° C pro Jahrzehnt gestiegen ist: https://www.epa.gov/climate-indicators/climate -Änderung-Indikatoren-Meeresoberflächentemperatur . Das klingt jetzt wahrscheinlich nicht nach viel Veränderung. Kaum mehr als ein halbes Grad für ein ganzes Jahrhundert! Aber Sie müssen bedenken, dass Wasser eine wesentlich höhere Dichte und spezifische Wärme als Luft hat, sodass die Energiemenge, die zum Erwärmen von einem kg Luft benötigt wird, viel geringer ist als zum Erwärmen von einem kg Ozean, geschweige denn m^3.

IPCC-Schätzungen kommen zu dem Schluss, dass der Ozean etwa 93 % der überschüssigen Energie absorbiert hat, die während des letzten Jahrhunderts oder so eingeschlossen wurde: https://portals.iucn.org/library/sites/library/files/documents/2016-046_0.pdf . Das bedeutet, dass 1°C atmosphärische Erwärmung nur einem kleinen Bruchteil eines Grades ozeanischer Erwärmung entspricht (daher die 0,07°C/Dekade).

Trotzdem wird angenommen, dass die thermische Ausdehnung mindestens die Hälfte des gesamten Anstiegs des Meeresspiegels im letzten Jahrhundert oder so ausmacht. Aber um Ihre Frage am direktesten zu beantworten, die NASA dokumentiert, dass der Ozean seit etwa 1970 um etwa 5 mm/Jahrzehnt gestiegen ist, mit einem entsprechenden Anstieg der Ozeantemperatur von 0,015 ° C/Jahrzehnt (beachten Sie, dass die unterschiedlichen angegebenen Raten auf sehr unterschiedliche Zeitskalen zurückzuführen sind). . Dies impliziert ein beobachtetes Verhältnis von etwa 333 mm/1C durchschnittlicher Meerestemperaturanstieg in den oberen 700 m des Ozeans. Dies ist etwa das Doppelte der von @Ben51 angegebenen Rate und weniger als die Hälfte von @Anthony Herrera.

Ich mochte die Antwort von Lawnmower Man. Ich möchte hinzufügen, dass die Möglichkeit besteht, dass die Ergebnisse aus Beobachtungsdaten stammen und Messverzerrungen beinhalten könnten, die die Expansion überbewerten.

Ich habe nicht bemerkt, dass der Meeresspiegel seit 1970 weltweit um 33 cm gestiegen ist. Es sei denn, das Land steigt auch. Ich mache meine Beobachtungen von Referenzpunkten an der Küste, an Orten wie Fidschi, Neuseeland, Südost- und Nordwesteuropa, der US-Westküste. Südostasien ... Alle Orte, an denen ich seit 60-70 Jahren Familien-/Strandhäuser oder Geschäfte habe und die ich mehrmals im Jahr besuche.

Angesichts der Tatsache, dass es in keinem der Gebiete, in denen ich häufig war oder gehe, solche anekdotischen Beobachtungsbeweise für einen Anstieg des Meeresspiegels gibt, frage ich mich, ob es eine andere Erklärung gibt?

Möglicherweise erhebt sich das Land durch Erdbeben oder tektonische Blasenbildung an allen Orten, an die ich gehe – es ist möglich. Nur dass Kalifornien untergeht, wird uns, glaube ich, gesagt. Der Rest steigt wahrscheinlich, sogar die pazifischen Inseln, auf die ich mich beziehe (obwohl viele sinken, wie es die Niederlande tun).

Möglicherweise gibt es auch viel mehr Messbaken überall auf den Ozeanen, die Sturmfluten leichter erfassen, die mit Fluten zusammenfallen ... die zuvor wahrscheinlich nicht numerisch aufgezeichnet wurden, oder wenn ja, nicht ausreichend, um das Datum des mittleren Meeresspiegels zu beeinflussen. Wiederum aus anekdotischen Beweisen erinnere ich mich an Hochwasser, milde Gezeiten usw., die um 2012 ihren Höhepunkt erreichten ... Sicherlich in Südostasien.

Für was das wert ist.