Att veta hur mycket havsnivåerna sannolikt kommer att stiga under detta århundrade är avgörande för vår förståelse av framtida klimatförändringar, men tidigare uppskattningar har genererat ett stort antal osäkerheter. I vår forskning, publiceras idag i Naturens klimatförändringar , vi ger en förbättrad uppskattning av hur mycket våra hav kommer att värmas upp och dess bidrag till havsnivåhöjningen, med hjälp av 15 års mätningar som samlats in av en global uppsättning autonoma undervattensprovtagningsflottor.

Vår analys visar att utan dramatiska minskningar av utsläppen av växthusgaser, i slutet av detta århundrade de övre 2, 000 meter av havet kommer sannolikt att värmas upp med 11–15 gånger den mängd uppvärmning som observerades under 2005-19. Vattnet expanderar när det blir varmare, så denna uppvärmning kommer att få havsnivån att stiga med 17–26 centimeter. Det är ungefär en tredjedel av den totala förväntade ökningen, tillsammans med bidrag från djuphavsuppvärmningen, och smältning av glaciärer och polarisar.

Havsuppvärmningen är en direkt följd av stigande koncentrationer av växthusgaser i atmosfären till följd av vår förbränning av fossila bränslen. Detta resulterar i en obalans mellan energin som kommer från solen, och energin strålade ut i rymden. Cirka 90 % av överskottsvärmeenergin i klimatsystemet under de senaste 50 åren lagras i havet, och endast cirka 1 % i den värmande atmosfären.

Värmande hav gör att havsnivån stiger, både direkt via värmeexpansion, och indirekt genom smältning av ishyllor. Uppvärmning av hav påverkar också marina ekosystem, till exempel genom korallblekning, och spelar en roll i väderhändelser som bildandet av tropiska cykloner.

Systematiska observationer av havstemperaturer började på 1800-talet, men det var först under andra hälften av 1900-talet som tillräckligt många observationer gjordes för att mäta havsvärmehalten konsekvent runt om i världen.

Sedan 1970-talet indikerar dessa observationer en ökning av havsvärmeinnehållet. Men dessa mätningar har betydande osäkerheter eftersom observationerna har varit relativt sparsamma, särskilt på södra halvklotet och på djup under 700m.

För att förbättra denna situation, Argo-projektet har distribuerat en flotta av autonoma profileringsflottor för att samla in data från hela världen. Sedan början av 2000-talet, de har mätt temperaturer i de övre 2, 000m av haven, och skickade data via satellit till analyscenter runt om i världen.

Dessa data är av enhetlig hög kvalitet och täcker den stora majoriteten av de öppna haven. Som ett resultat, vi har kunnat beräkna en mycket bättre uppskattning av mängden värme som ackumuleras i världshaven.

Det globala havsvärmeinnehållet fortsatte att öka oförminskat under den tillfälliga avmattningen av den globala ytuppvärmningen i början av detta århundrade. Detta beror på att havsuppvärmningen påverkas mindre än ytuppvärmningen av naturliga årliga fluktuationer i klimatet.

Aktuella observationer, framtida uppvärmning

För att uppskatta framtida havsuppvärmning, vi måste ta Argo-observationerna som grund och sedan använda klimatmodeller för att projicera dem in i framtiden. Men för att göra det, vi behöver veta vilka modeller som ligger närmast överens med nya, mer exakta direkta mätningar av havsvärme som tillhandahålls av Argo-data.

De senaste klimatmodellerna, användes i förra månadens landmärkerapport från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar, alla visar havsuppvärmning under perioden med tillgängliga Argo-observationer, och de tror att uppvärmningen kommer att fortsätta i framtiden, om än med en lång rad osäkerheter.

Genom att jämföra Argo-temperaturdata för 2005–19 med simuleringarna som genererats av modeller för den perioden, vi använde en statistisk metod som kallas "emergent constraint" för att minska osäkerheter i framtida modeller, baserat på information om den havsuppvärmning vi vet redan har inträffat. Dessa begränsade prognoser gav sedan en förbättrad uppskattning av hur mycket värmeenergi som kommer att ackumuleras i haven i slutet av århundradet.

Senast 2081–2100, under ett scenario där de globala växthusutsläppen fortsätter på sin nuvarande höga bana, vi hittade de övre 2, 000 m av havet kommer sannolikt att värmas upp med 11–15 gånger den mängd uppvärmning som observerades under 2005–19. Detta motsvarar 17–26 cm havsnivåhöjning från havets termiska expansion.

Klimatmodeller kan också göra förutsägelser baserade på en rad olika framtida utsläpp av växthusgaser. Kraftiga utsläppsminskningar, överensstämmer med att den globala uppvärmningen på ytan hamnar inom cirka 2 ℃ från förindustriella temperaturer, skulle minska den projicerade uppvärmningen i de övre 2, 000 m av havet med ungefär hälften – det vill säga, mellan fem och nio gånger den havsuppvärmning som redan sågs 2005–19.

Detta skulle motsvara 8–14 cm havsnivåhöjning på grund av termisk expansion. Självklart, Att minska utsläppen för att nå det mer ambitiösa Parismålet på 1,5℃ ytuppvärmning skulle minska dessa effekter ytterligare.

Andra faktorer kopplade till havsnivån

Det finns flera andra faktorer som också kommer att driva upp havsnivån, förutom värmeinflödet till de övre haven som undersökts av vår forskning. Det sker också uppvärmning av djuphavet under 2, 000m, som fortfarande är undersamplad i det nuvarande observationssystemet, samt effekterna av smältning från glaciärer och polarisar.

Detta indikerar att även med kraftfulla politiska åtgärder för att minska utsläppen av växthusgaser, haven kommer att fortsätta att värmas upp och havsnivån kommer att fortsätta att stiga bra efter att ytuppvärmningen har stabiliserats, men till en mycket reducerad takt, vilket gör det lättare att anpassa sig till de återstående förändringarna. Att minska utsläppen av växthusgaser tidigare snarare än senare kommer att vara effektivare för att bromsa havsuppvärmningen och havsnivåhöjningen.

Vår förbättrade projektion bygger på ett nätverk av havsobservationer som är mycket mer omfattande och tillförlitliga än någonting tillgängligt tidigare. Upprätthålla havsobservationssystemet in i framtiden, och utvidga den till djuphavet och till områden som inte omfattas av det nuvarande Argo-programmet, kommer att göra det möjligt för oss att göra mer tillförlitliga klimatprognoser i framtiden.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.