En ny studie har, för första gången, skära en tydlig väg genom ett nässlan problem:noggrant mäta en kraftfull effekt på den globala havsnivån som dröjer sig kvar från den senaste istiden.

Hur snabbt jorden är djup, Den steniga manteln återhämtar sig från den tunga bördan av forntida inlandsisar och haven är fortfarande något osäker. Men denna rebound-effekt, känd som glacial isostatisk justering (GIA), är avgörande för att korrekt förstå orsakerna till havsnivåförändringar.

Till och med att få ett bra grepp om osäkerhetsnivån i samband med uppskattningar av GIA har visat sig svårfångade. Den nya studien erbjuder en mer rigorös väg ut ur detta snår – att etablera ett formellt system för att bedöma denna osäkerhet. Det borde leda till mer realistiska uppskattningar av havsnivåförändringar, och större precision i prognoser av framtida havsnivåhöjning, enligt studiens författare.

"Att veta hur mycket vi inte vet är det första steget, sa Lambert Caron, en postdoktorand forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien och huvudförfattare till den nya studien som publicerades idag i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift från American Geophysical Union,

Prova en NASA-simulering av GIA från JPL:s Virtual Earth Systems Laboratory här.

Medan nya rön baserade på starka data får de flesta rubrikerna, Att mäta osäkerhetsnivåer är också viktigt för vetenskapliga undersökningar. Det är ett särskilt besvärligt problem i studien av havsnivåförändringar.

Att tolka data från NASA:s dubbla GRACE-satelliter (Gravity Recovery and Climate Experiment) är ett exempel. Genom att mäta subtila gravitationsförskjutningar över jordens yta, GRACE-satelliterna samlade in en viktig 15 år lång datamängd, används nu för att avgöra hur mycket havsnivåhöjning som orsakas av ytterligare vattenmassa. GRACE kan också användas för att spåra olika mängder havsvatten, förändringar i polarisen och vattnets rörelse mellan hav och land.

GIA skymtar i bakgrunden av sådana mätningar. Att mer exakt fästa osäkerheten i samband med det hjälper forskare att skilja istiden och dagens processer, inklusive hur mycket av havsnivåhöjningen som drivs av expansion av havsvatten när det värms upp. Kunskap om GIA hjälper också till att klargöra trender inom vattenlagring på land, mätt med såväl satellit som markbaserade instrument. En annan fråga som det kan hjälpa till att klargöra:hur förändringar i formen av havsbassänger orsakade av GIA bidrar till uppenbara havsnivåförändringar.

Mätning och osäkerhet

Tidigare studier har försökt sätta ett staket runt osäkerhet med olika metoder, sa Caron. Dessa inkluderade att köra upprepade datormodeller och plocka ut alla utom en handfull som verkade ge den bästa matchningen, eller "passa, " till vad data som samlats in av GRACE och andra observationsplattformar visar.

Skillnader mellan de "bäst passande" modellerna kan då användas för att avslöja sannolika nivåer av osäkerhet vid tolkning av data.

"Folk började jämföra en handfull modeller, några av dem förlitar sig på liknande antaganden och inställningar, och dra slutsatsen att skillnaderna mellan dem i huvudsak var hur mycket osäkerhet vi hade om GIA, " sa Caron. "Det är bra, men det tillåter oss inte att utforska alla möjliga scenarier. Vi behöver ett mer formellt tillvägagångssätt."

Den nya studien bygger på tekniska förbättringar, som bara blivit möjliga under det senaste decenniet, att utföra ett stort antal datorsimuleringar – i det här fallet, mer än 100, 000. Genom att mer systematiskt utforska utbudet av GIA-scenarier, Carons team försöker vända skillnader mellan olika modeller till en dygd. De formulerade frågan på ett nytt sätt:Hur olika kan modeller vara samtidigt som de matchar data? Från denna spridning av modeller och en metod som kallas Bayesian approach, bättre statistik om osäkerhet kan hämtas.

Den nya bedömningen är också baserad på GPS-tidsseriemätningar från 459 platser i Europa, Nordamerika och Antarktis, och fler än 11, 000 registreringar av relativ havsnivå – dvs. havsnivån i förhållande till kusthöjden. Detta gör att parametrarna som styr GIA-rebound kan granskas mer noggrant.

Det nya ramverket översätter till vad Caron kallar de första formella osäkerheterna för GIA på global skala.

Studien avslöjar en underskattning av osäkerhetsnivåer för GIA-uppskattningar, sa han – från en typisk osäkerhet på 20 procent i tidigare studier till ett medianvärde på 44 procent. I polära områden, GIA har stor inverkan på tolkningen av gravitationsdata.

Det leder till förfining av osäkerhetsnivåer för havsnivåhöjning på specifika platser runt om i världen. I New Orleans-regionen, till exempel, att tillämpa den nya metoden ger en förutsägelse om en 1 millimeters höjning av den relativa havsnivån per år, med en osäkerhet på 0,4 millimeter per år.

Caron sa att han hoppas att de nya formella osäkerheterna kommer att vara ett användbart verktyg inte bara för forskare, men även för stadsplanerare.

"Vi vill ge dem ett mått av förtroende för det genomsnittliga scenariot, och vad är det värsta scenariot de skulle behöva planera för – hur mycket landet måste investera i att modernisera infrastrukturen, rekonstruktion av bryggor, eller för att mildra översvämningar, " han sa.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.