Det uppvärmande klimatet förväntas påverka kustområden världen över när glaciärer och isark smälter, höja havsnivån globalt. För första gången, ett internationellt team har hittat bevis på hur havsnivåhöjningen redan påverkar hög- och lågvatten i både Chesapeake- och Delaware-bukten, två stora flodmynningar i östra USA.

Teamet kombinerade en datormodell med 100 års observationer för att reta bort det faktum att den globala havsnivåökningen ökar tidvattnet, eller avståndet mellan hög- och lågvatten, på många områden i varje vik.

Tidvatten, eller stigande och fallande av havets yta, inträffar med jämna mellanrum och beror på många faktorer, varav den största är gravitationen från solen och månen. I århundraden, människor har dokumenterat och förutsagt dagliga hög- och lågvatten eftersom de kan påverka havsnavigering. Tidvatten kan också påverka havslivet, risk för översvämningar, fiske, vädret, och några energikällor som vattenkraft.

År 2015, Andrew Ross, meteorologi doktorand, Penn State, märkte ett udda mönster som uppstod när man testade en numerisk datormodell för tidvattenforskning. Att lägga till en meter havsnivåhöjning till modellen resulterade i ett tydligt mönster av förändringar av hög- och lågvatten i hela Chesapeake Bay.

"Vi var inte säkra på varför det var där, men det var unikt nog att vi tyckte att det skulle dyka upp i observationer, för, om det verkligen var riktigt, "sa Ross, nu postdoktor, Princeton Universitet. "Så vi började titta på observationerna, gör fler jämförelser. "

Ross började arbeta med ett team som inkluderade hans rådgivare, Raymond Najjar, professor i oceanografi, Penn State, att identifiera de exakta effekterna av havsnivåhöjning genom att subtrahera andra krafter som påverkar förändringar i tidvattenområdet. Några av dessa krafter är förutsägbara, inklusive de 18,61 år det tar för månens bana runt jorden att svänga. Andra krafter är mindre förutsägbara, som effekten av att mudra en vik för att skapa en bredare, djupare utrymme för containerskip. Teamet analyserade tidvattenmätarrekord från 15 platser i Delaware och Chesapeake vikar, den äldsta av dem går tillbaka till 1901. De studerade också närliggande städer utanför varje vik för att kontrollera större förändringar som påverkar havet mer allmänt.

När de väl isolerade havsnivåhöjningens inflytande på tidvattnet med hjälp av tidvattenmätarregistren, de jämförde denna information med en datormodell där de kunde justera den totala havsnivån, simulera effekterna av det förflutna eller framtiden. De rapporterade, i Journal of Geophysical Research:Oceans , att både tidvattenmätaren och modellen i allmänhet enades om de viktigaste effekterna av havsnivåhöjning på tidvatten. Analysen visade att en meter havsnivåhöjning ökade tidvattnet med upp till 20 procent i vissa områden. Den exakta förändringen från havsnivåhöjningen varierade baserat på fysiska egenskaper som buktens form.

"I Delaware Bay, när du går uppströms mot Philadelphia, strandlinjerna konvergerar i en slags trattform, och så ser vi att det förstärker havsnivåhöjningens effekter på tidvattnet, "sa Ross." Den förstärkningen förstoras ju längre du kommer uppströms. "

Däremot, formen på Chesapeake Bay resulterade i ett annat mönster av effekter, i vissa fall minskar tidvattnet något. Jämfört med Delaware Bay, Chesapeake Bay är längre och har mindre trattform. Efter att en våg kommer in i Chesapeake Bay från havet, den träffar så småningom slutet av viken och reflekterar tillbaka mot havet, antingen lägga till eller subtrahera från höjderna av vågor som den kontaktar. Eftersom vågor färdas snabbare i djupare vatten, en högre havsnivå resulterar i en snabbare våghastighet. Detta ändras där inkommande och utgående vågor interagerar med varandra, som har en kaskad effekt på tidvattnets mönster i hela viken.

"När människor tänker på översvämningar i samband med havsnivåhöjning, de tror ofta att allt bara går upp, inklusive tidvatten, men verkligheten är att i vissa fall tidvattenområdet kan förbli oförändrat eller minska, "sa Najjar." Allt beror på vikens geometri och vågornas hastighet, som vi vet påverkas av stigande havsnivåer. "