气候变化对极端海浪意味着什么

在世界大部分海洋中，波浪越来越大。在南大洋，风暴驱动的涌浪可以横跨半个地球传播到加利福尼亚，过去 30 年平均海浪增长了约 20 厘米。

这些变化是气候变化的一部分，并且很可能会持续到未来。如果您正在制定靠近大海的长期计划(例如建造船只或在沿海城市建造防洪设施)，您需要更多关于这些海浪将达到 多大的详细信息。

在今天发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，我们研究了全球最大海浪大小的预计变化。我们发现预测中的不确定性可能大于世界上约 80% 的海洋和海岸线的预测未来变化本身。

“波浪气候”

我和我的小组研究世界的“波浪气候”：不同地方海浪的大小和分布，以及过去和未来的变化。

我们对平均海浪的高度感兴趣，但也对极端条件感兴趣。与洪水或热浪一样，极端的海浪会引起​​问题——所以当我们在海边建造时，它们通常是我们需要了解的。

从浮标和卫星雷达，我们有 30 到 40 年前的波高记录。这些数据并没有覆盖整个世界，但我们将它们输入计算机模型来填补空白。

波浪是由风产生的，因此我们的波浪模型也与我们对风况的了解有关。总而言之，我们拥有大约 40 年的模型数据，这些数据给出了全世界海洋的波浪状况(分解为大约 25 公里宽的“像素”)。

我们还使用一个称为极值分析的统计分支来计算您可以在给定位置预期的 100 年一次的最大波浪(100 年事件)。

为什么波浪在变化

随着气候变化，我们预计全球风型会发生变化——因此世界海浪也会发生变化。

我们已经看到的一个变化是，许多产生强风的低压系统正变得越来越强烈，并从赤道向两极移动。

在南半球，这意味着南大洋上空会有更多的强风，引发更大的海浪。南大洋的这种膨胀传播到太平洋、大西洋和印度洋——这意味着南半球的海浪更大。

事实上，我们观察到南大洋的平均波高在过去 30 年中增加了约 20 厘米。

在北半球，靠近极地的陆地较多。所以现在大风更频繁地发生在陆地上，海浪实际上正在失去一些高度。

模糊的未来

那么这一切对未来意味着什么呢?在我们的新研究中，我们试图弄清楚这一点。

为了了解波浪的未来，我们从主要气候模型的风力预测开始，这些模型用于预测大气中二氧化碳含量增加时的未来温度。然后我们将这些风输入到我们的波浪模型中，看看它们的预测。

有许多风浪模型，它们的假设和物理建模方式都略有不同，因此它们都会产生不同的预测。我们结合了十几个模型的结果，以更清楚地了解差异。

平均而言，我们发现到 2100 年，许多地方的极端海浪高度可能会增长 5% 到 8%。

然而，这些估计存在很多不确定性。不确定性的来源之一是未来几十年人类向大气中排放了多少二氧化碳。

另一个来源是模型本身的不确定性。我们发现，在许多情况下，不同模型之间的估计差异与预测的波高变化大致相同。

注意事项

我们研究的结果是，未来几十年极端海浪的大小仍然存在很多不确定性。这意味着我们对沿海洪水和海滩侵蚀的预测也存在很多不确定性。

这些不确定性可能看起来并不大——到 2100 年可能会增加 30-40 厘米——但它们大到足以确定某个特定的沿海地产最终是否会淹没在水下。

因此，对于任何在海边制定计划的人——例如设计沿海结构的工程师、建设防洪设施的政府或制定开发决策的地方议会——要传达的信息是，你在做决策时应该谨慎行事。

对于我们其他人来说，这提醒我们气候变化不仅仅意味着气温上升：它还意味着整个全球气候系统的转变，其方式我们仍未完全理解。