Z powodu zmian klimatu podnosi się poziom morza. Dla setek milionów ludzi mieszkających na terenach nadbrzeżnych ta sytuacja stanowi bezpośrednie zagrożenie. Żeby zaplanować odpowiednie strategie zapobiegawcze, potrzebne są dokładne informacje, dotyczące tego jak i kiedy poziom morza będzie się podnosił. Zdobycie ich było do teraz bardzo trudne. Jednak w ramach badania fundowanego przez ESA opracowano w tym celu nowy sposób przetwarzania danych satelitarnych. Dzięki niemu będzie można określić podnoszenie się poziomu morza z dokładnością do milimetra na rok.

Badanie zostało poprowadzone przy użyciu danych dotyczących Morza Bałtyckiego. Nowa technika znacząco poprawiła dokładność pomiarów, a w rezultacie – również map prognozujących przyszłe zmiany poziomu wody. Od 1995 do 2019 roku, opierając się na wynikach badania, poziom morza wzrastał o 2-3 mm rocznie na południu i zachodzie – wzdłuż niemieckiego i duńskiego wybrzeża. Natomiast od strony północy i wschodu, szczególnie w Zatoce Botnickiej, zmiana wynosiła aż 6 mm na rok.

Wraz z ocieplaniem się atmosfery i oceanów, spowodowanych zmianą klimatu, poziom morza będzie się podnosił przez wiele nadchodzących lat. Raport Specjalny na temat Oceanów i Kriosfery w Zmieniającym się Klimacie prognozuje, że poziom morza wzrośnie o od 0,29 m do 1,1 m przed końcem wieku. To najgorsza prognoza, jaka kiedykolwiek została ogłoszona przez IPCC (Międzynarodowy Zespół do Spraw Klimatu).

Od początku lat dziewięćdziesiątych satelity obserwują oceany i badany jest poziom morza. Przeciętnie podnosił się o 3 mm każdego roku, ale wraz z biegiem lat tempo zmian jest coraz szybsze. Jednak, jak w wypadku każdego uśrednionego wyniku, „globalny wzrost poziomu morza” nie jest precyzyjnym wskaźnikiem. Poziom morza nie zmienia się wszędzie tak samo – na przykład wzrasta szybciej wzdłuż wybrzeży.

Mapa Morza Bałtyckiego. Kolorem pomarańczowym i czerwonym zaznaczony jest średni wzrost poziomu morza w milimetrach na rok. Dane pochodzą z lat 1995-2019.

Badanie zmian poziomu wody na otwartym morzu obecnie nie jest już trudne – ze swoich orbit wysyłają łatwe do odczytania dane Envisat, CryoSat i wiele innych satelitów. Jednak sprawa robi się trudniejsza bliżej brzegów. Góry, zatoki i wyspy utrudniają pracę radarów. Kolejnym problemem jest lód – gdy morze zimą zamarza, niemożliwe jest sprawdzenie jego poziomu za pomocą radaru.

„Aby chronić ludzi i infrastrukturę – na przykład poprzez budowę struktur przeciwpowodziowych, zabezpieczenie portów lub podwyższenie wałów – potrzebujemy wiarygodnych prognoz na temat zmian poziomu morza”, powiedział Florian Seitz, dyrektor Instytutu Badań Geodezyjnych na Uniwersytecie Technicznym w Monachium.

W ramach projektu ESA pod nazwą Baltic SEAL, grupa naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Monachium współpracowała z partnerami z całego świata, żeby opracować nowe algorytmy do pracy z danymi. Służą one do analizy tych danych i układaniu wiarygodnych, szczegółowych map i prognoz na przyszłe miesiące i lata. Dzięki nim badania poziomu morza i jego zmian przy linii brzegowej jest możliwe.

Naukowcy wybrali Morze Bałtyckie jako region modelowy do badań. „Dane z tego regionu sprawdzają się wyjątkowo dobrze do opracowywania nowych metod ich analizy, ponieważ wiele czynników – jak kręta linia brzegowa, lód na powierzchni morza i wiatr – czyni analizę skomplikowaną. Oprócz tego prowadzi się wiele lokalnych pomiarów poziomu morza, potrzebnych do potwierdzenia wyników”, powiedział Marcello Passaro, prowadzący projekt.

„Metodę działająca dla Morza Bałtyckiego będzie można z łatwością zaadaptować dla innych regionów.”

Fotografia przedstawia Morze Bałtyckie. Została wykonana 30 maja 2021 przez satelitę programu Copernicus – Sentinel-3.

Obróbka danych z poszczególnych misji przedstawiała wiele problemów, również technicznych. W opracowanym specjalnie w tym celu kilkustopniowym procesie, pierwszym krokiem było skalibrowanie danych, żeby można je było ze sobą połączyć. Dopiero później zaczynała się prawdziwa analiza. Dzięki ilości informacji, możliwa okazała się ocena wysokości poziomu morza nawet pod powierzchnią lodu, a także przy krętej, skomplikowanej linii brzegowej Morza Bałtyckiego. Uzyskane wyniki zostały w końcu porównane z lokalnymi pomiarami dotyczącymi zmian poziomu morza, w tym pływów. Rezultatem procesu jest zbiór precyzyjnych danych na temat całego regionu Morza Bałtyckiego.

Właśnie z tych danych naukowcy dowiedzieli się, że poziom morza wzrasta o 3 mm każdego roku wzdłuż wybrzeży Niemiec i Danii, a o 6 mm – na północy i wschodzie Morza Bałtyckiego. Różnica jest spowodowana przez silne wiatry, które spychają wodę z zachodu na wschód. Wzrost poziomu morza na północy, tak bardzo wykraczający poza średnie wyniki, nie przedstawia zagrożenia dla mieszkańców tamtych regionów. Po ostatniej epoce lodowcowej teren wciąż podnosi się tam o około 1 cm rocznie.

Naukowcy stworzyli też bazę danych dotyczącą Morza Północnego. Poziom wody wzrasta tam od 2,6 do 3,2 mm na rok. Baza ta jest obecnie dostępna online.

„Mając te dane, naukowcy mogą zweryfikować swoje modele klimatyczne, a władze w różnych krajach – zaplanować odpowiednie działania ochronne.”, powiedział dr Seitz.

Autor

Matylda Kołomyjec