I åratal, Forskare har varnat för en så kallad "hot spot" med accelererad havsnivåhöjning längs den nordöstra amerikanska kusten. Men att exakt modellera denna acceleration såväl som variationer i havsnivåhöjningen från en region till en annan har visat sig vara utmanande.

Nu, en kommande artikel i Geophysical Research Letters erbjuder den första heltäckande modellen för att förstå skillnader i havsnivåhöjning längs Nordamerikas östkust. Den modellen innehåller data inte bara från atmosfäriskt tryck och havsdynamik – föränderliga strömmar, stigande havstemperaturer och salthalt påverkar alla havsnivån – men också, för första gången, ismassaförändring på Grönland och Antarktis. Forskarna säger att deras modell stöder en växande konsensus om att havsnivåhöjningen började accelerera 1990 och att det de fann kommer att förbättra uppskattningarna av framtida havsnivåhöjningar på lokal nivå.

"Många människor har letat efter havsnivåacceleration och har haft problem med att hitta det, sa James Davis, medförfattare på uppsatsen och en professor och forskare vid Lamont-Doherty Earth Observatory. "Det faktum att vi kunde modellera det här tycks tyda på att det vi mäter är korrekt."

Davis arbetade tillsammans med oceanografen Nadya Vinogradova, grundare av Cambridge Climate Institute i Massachusetts, om modelleringsprojektet för höjning av havsnivån. Deras modell, som inkluderade antaganden om att accelerationen av havsnivåhöjningen började på 1990-talet och inte dessförinnan, exakt förutspådda variationer i havsnivåhöjningen längs Nordamerikas östkust som har observerats i tidvattenmätningsdata i över ett halvt sekel.

Ny forskning visar att den globala genomsnittliga havsnivån, eller medelhöjden på världshaven, har ökat med 3 millimeter (0,1 tum) per år i genomsnitt sedan 1993, när satelliter först började mäta det. Men längs den amerikanska östkusten norr om Cape Hatteras, havsnivåhöjningen visade sig vara cirka tre till fyra gånger högre än det globala genomsnittet under vissa perioder.

Grundläggande för modellen Davis och Vinogradova byggde var forskning publicerad 2014 som för första gången mätte acceleration i glaciärsmältningen på Grönland och Antarktis med hjälp av data från NASA-satelliten GRACE. Ett annat kritiskt element var deras tillägg av havsdynamisk modellering från University of Hamburgs GECCO2 som, även om det är låg upplösning jämfört med mer aktuella modeller, lät dem titta på en tidslinje som går tillbaka till 1948. Nyare, Modeller med högre upplösning når inte längre tillbaka än 1990.

Forskarna kombinerade GRACE- och GECCO2-modellerna med atmosfärstryckdata och jämförde dessa mot östkustens tidvattenmätare, som mäter faktiska havsnivåer vid kusten och är rikliga och av hög kvalitet under stora delar av 1900-talet och början av 2000-talet.

Davis och Vinogradova fann att bidrag till havet från smältningen av Grönlands inlandsis faktiskt tenderar att påskynda havsnivåhöjningen längs den södra delen av USA:s östkust, söder om latitud 35◦, delvis på grund av en kraft som kallas gravitationell självattraktion och elastisk belastning. Även om den smälta isen ger volym till haven, det får också havsnivåerna närmast en smält glaciär att sjunka på grund av en minskning av gravitationskraften från massförlust, kallas gravitationell självattraktion. Förlusten av ismassa gör också att landet som låg under den isen reser sig, och trycker ner golvet i omgivande havsbassäng, som kallas elastisk belastning.

I kontrast, förändrad havsdynamik är ansvarig för en accelererad havsnivåhöjning längs den norra delen av kusten, norr om latitud 40◦. Till exempel, ett inflöde av sötvatten från Grönlands glaciärsmälta till den närliggande norra Atlanten, såväl som stigande havstemperaturer i norra Atlanten, försvagar ett etablerat nuvarande system som kallas Atlantic Meridional Overturning Circulation, som driver Golfströmmen. Golfströmmen sänker vanligtvis havsnivån längs kusten, så när denna ström försvagas, havsnivån studsar tillbaka. Under tiden, högre havstemperaturer höjer havsnivån genom att expandera vattenpelaren.

Davis och Vinogradova valde att fokusera på accelerationen av havsnivåhöjningen specifikt för att undvika problemet med att noggrant mäta vad som kallas post-glacial rebound. Post-glacial återhämtning är den pågående formförändringen av jordens yta som sker efter att den har släppts från bördan av berg av glacial is, en process som började i Nordamerika i slutet av dess sista istid 16, 000 år sedan. (Dessa förändringar sker mycket långsamt under långa tidsperioder, till skillnad från elastisk belastning, som är nästan ögonblicklig och "elastisk".)

Som med elastisk belastning, post-glacial återhämtning kan få land- eller havsbotten att bukta ut på vissa ställen och att sjunka på andra, som kan förändra förhållandet mellan havsnivå och land. Post-glacial återhämtning var den främsta bidragsgivaren till förändringar i havsnivån under stora delar av 1900-talet längs vissa delar av östkusten - från Chesapeake Bay till New York såväl som norr om Maine. Men kortsiktiga accelerationer tenderar att vara mindre känsliga för förändringar som post-glacial återhämtning som inträffar på tidsskalor av tusentals år, sa Davis.

Davis sa att även om resultaten av deras modellering stöder uppfattningen att havsnivåhöjningen har accelererat under de senaste 25 åren, det betyder inte att det kommer att fortsätta. "Det vi ser är stort, " sa Davis. "Men det finns ingenting i denna tidning som säger, 'Åh, Jag har upptäckt acceleration och vi kommer alla att drunkna nu. Du kan inte förutse framåt." Det finns många källor till feedback i systemet som forskarna fortfarande inte förstår, han sa.

Fortfarande, Davis föreslog att resultaten kan fungera som ett verktyg för lokala myndigheter. "Anta att du är borgmästare i Miami och du hör att prognoserna för Grönlands issmältning är fel, och de kommer att bli mycket större under nästa århundrade. Du måste oroa dig mycket mer än om du är borgmästare i Nova Scotia. Men om du pratar om havsströmmar, det är vänt, sade Davis. "Var du än bor, du kan inte bara gå efter dessa [mellanstatliga panel för klimatförändringar] rapporter som säger att den globala havsnivåhöjningen är en siffra."