Studier av gamla stränder och fossila korallrev tyder på att havsnivån har potential att stiga mycket snabbare än modellerna för närvarande förutspår, enligt geologer som har studerat de senaste uppvärmningsperioderna.

Vid ett tillfälle under en jämförbar period steg de med tre meter per sekel, eller 30 mm om året, enligt Dr Fiona Hibbert, en geolog vid York University i Storbritannien. Den nuvarande stigningstakten är 3,2 mm per år.

Dr Hibbert arbetar med ett projekt som heter ExTaSea, som förutspår värsta scenarier för havsnivåhöjningar runt om i världen. Målet är att hjälpa beslutsfattare att fatta långsiktiga beslut, till exempel om placering av bestående infrastruktur som kärnkraftverk.

Det är notoriskt svårt att ta fram modeller som kan göra sådana förutsägelser, hon säger.

"Vi är inte helt säkra på alla processer som är inblandade. När du smälter ett isark ibland är det verkligen långsiktiga skalor som de fungerar över, vilket är ganska svårt att sätta in i en modell. "

Och själva smältningen förändrar systemet - till exempel genom att lätta på belastningen på jordskorpan som sedan genomgår en slowmotion-återhämtning under tusentals år.

En annan fråga är att data om de senaste havsnivåerna bara går tillbaka 150 år-för tidvattenmätare-och bara 20-25 år för satellitmätningar.

På grund av detta, geologer som Dr. Hibbert, och professor Alessio Rovere, en geovetare vid universitetet i Bremen i Tyskland, ser tillbaka för att se vad som hände under den senaste interglaciala perioden.

"Det geologiska rekordet är bra eftersom det inkluderar alla processer, sa Dr Hibbert.

Interglacial

Vi lever i en mellanglacial period som kallas Holocen. "De sex senaste, 000 år, människor har haft ganska stabila klimat- och havsnivåförhållanden, och lyckades tack vare detta, "sade professor Rovere.

Den närmaste analogen till Holocen i det geologiska förflutna är den sista mellanglacialen, som inträffade mellan 125, 000 och 118, 000 år sedan. Under denna tid, den globala temperaturen var ungefär en till två grader högre än de grundindustriella förindustriella temperaturerna som används för att mäta klimatförändringar idag, på grund av små skillnader i jordens lutning och bana.

Geologer kan hitta ledtrådar till havsnivån vid denna tidpunkt från fossiliserade korallrev som strandade som klipplager när havet sjönk, liksom den kemiska sammansättningen av små, marina organismer som kallas foraminifera, som ger en uppfattning om havets räckvidd tidigare, säger Dr Hibbert.

Och professor Rovere, som driver ett projekt som heter WARMCOASTS, överväger också vad gamla stränder - som också blev lager i klipporna - kan berätta för oss.

"En strand idag har sand som bildas längs strandlinjen ... tänk dig att allt detta ... kan frysas i tid eftersom det blir sten. Så vi kan gå tillbaka, och titta på stenar som var tidigare stränder, "sa han. Från deras egenskaper och skalen bevarade inuti dem, 'vi kan skapa kopplingar till den förändrade havsnivån, " han sa.

Att reta ut rätt budskap från strandade rev och stränder är knepigt, dock. Ett sjunkande hav kan lämna rester av dess närvaro på ett ställe, bara för att de ska lyftas - eller tappas - av efterföljande geologisk aktivitet.

Professor Rovere upplevde dessa problem när han försökte lösa det varaktiga pusslet om mystiska, stora stenblock som ligger ovanpå 15-meters klippor på ön Eleuthera på Bahamas. Medan vissa på fältet tror att de kastades dit av superstormar, andra, inklusive honom, tror att en kombination av högre havsnivåer plus mindre stormar var ansvariga.

Tio gånger högre

Trots dessa utmaningar, Dr Hibbert sammanförde gamla korallrevanalyser gjorda av forskare runt om i världen och drog slutsatsen att havsnivån steg med "riktigt höga" hastigheter - upp till tre meter per sekel, 'vilket är ungefär tio gånger högre än nuvarande priser. "

Professor Rovere samlar in data om geologiska särdrag som antika koraller och stränder för att skapa en databas som hjälper till att ge en nyanserad historia om hur havsnivåerna förändrats på olika platser och vågornas styrka under den senaste mellanglacialen.

Det är svårt att tolka geologiska data, så prof. Rovere använder också modeller som mer vanligt används av ingenjörer för att förstå vågornas och strömmarnas inverkan på hamnar - de kan hjälpa honom att förstå hur sand avsattes längs interglaciala stränder.

"Genom att kombinera dessa två olika discipliner ... kan vi säga mycket mer om det förflutna än vi kan göra med bara den geologiska tolkningen av klipporna, " han sa.

Hans arbete producerar lite olika figurer.

"I vissa rockrekord - det finns några egenskaper som får oss att tro att havsnivån någon gång under denna varma period hoppade, från tre meter till sex meter, "sa han. Det motsvarar cirka 10 mm om året. Hoppet inträffade på relativt kort tid, han säger.

"Det här är verkligen intressant eftersom vi idag är inne i en varm period - naturligt såväl som på grund av klimatförändringar - och under den senaste interglacialen, även utan att vi ger värme till systemet, vissa uppgifter tyder på att det var detta hopp.

"Nu är detta en mycket debatterad idé men vad händer om det är sant? Det betyder att det finns denna möjlighet att snabbt smälta is, ovanpå det vi gör som människor. "

Professor Rovere säger att en havsnivåhöjning på 10 mm om året skulle vara "nästan omöjlig" att anpassa sig till med tillräcklig hastighet. "Det betyder att vi bara måste överge våra städer, " han lade till.

Acceleration

Utsikterna till en plötslig acceleration av issmältning stöds ytterligare av arbete utfört av Dr Yucheng Lin, en student av Dr Hibbert som en del av ExTaSea -projektet.

Den här gången är referensperioden 24, 000 till 11, För 000 år sedan, Jordens senaste nedbrytning, som föregick Holocen.

Denna period var väsentligt annorlunda än idag vilket gör att den inte är så bra för att se på framtiden, "sa Dr Hibbert. Till exempel, det fanns enorma inlandsisar över Nordamerika och Europa.

Men de fann att vid issmältningens topp, havet steg med 3,6 meter per sekel.

"På nytt, det är riktigt höga siffror, så islakan kan förlora massa ganska snabbt, sa Dr Hibbert.

Hon funderar nu på hur en sådan snabb smältning skulle spela ut detta århundrade på olika kuster.

Hur förändras och stiger våra hav med klimatförändringarna och smältningen av jordens iskappar? I denna tredelade serie, vi ser på det förflutna, nuvarande och framtida extrema havsnivåhöjningar. Härnäst, i del två kommer vi att titta på uppkomsten av atmosfäriska meteotsunamier. "