本文首次发表于《了解气候变化的影响》专题。

　　向气候变化研究员Minobe博士提出15个问题(带字幕)。

　　

　　佐佐木良副教授，北海道大学理学院

　　佐佐木洋(Yoshi N. Sasaki)副教授是物理海洋学专家，他参与了海平面上升的研究，特别是在日本沿海地区。他谈到了到目前为止他对洋流、海平面和气候变化之间关系的了解，他目前的研究重点，以及利用数值模拟来揭示自然现象的研究的吸引力。

　　了解未来海平面的变化

　　研究人员普遍认为，全球平均海平面正在上升。现在唯一的问题是，它会上升多少?

　　下图显示了1880年以来的全球平均海平面，以及1993年以来的潮汐测量数据和卫星数据。它表明，在20世纪，水位以每年1.5到2毫米的速度上升，但在21世纪，水位以每年约3毫米的速度上升。随着全球变暖的持续，这一速度预计将在未来进一步增加。

　　事实上，在美国沿海地区，例如佛罗里达州，许多人生活在低地上，海平面上升的速度比海洋其他地区快。在这些地区，筑堤和移民问题已经在考虑之中。

　　研究人员现在专注于详细预测导致海平面变化的原因、时间、区域和程度。

　　由于这张图是“全球平均水平”，不同地区的实际情况比这张图所显示的要微妙得多。为了澄清这一点，正在使用数值模型进行模拟。

　　

　　全球平均海平面(1880-2014)。?版权所有澳大利亚CSIRO

　　海平面是多种因素的总和

　　海平面的上升并不是均匀地发生在全球各地，而是在不同的海洋区域之间有很大的差异。原因也因全球变化和某些海洋区域的变化而异。

　　

　　海平面波动因海区而异。

　　全球平均海平面上升有两个主要原因。第一种是全球变暖导致的海水热膨胀。第二个是由于全球变暖导致的冰川和冰盖融化。以前被困在陆地上的水以冰的形式流入海洋，增加了海水的质量，导致海平面上升。

　　不同海洋区域的海平面变化有许多不同的机制。举几个例子:第一，海洋环流的变化。由于地转流的物理特性，北半球的海平面相对于洋流的方向是右高左低的。第二，大气压强的变化。第三，地面的变化——地面也下沉和上升，这改变了沿海地下水位的高度。

　　换句话说，要预测一个地区的海平面，需要综合考虑这些因素。具体来说，这些因素的影响可以在一定程度上加在一起来估计海平面的实际上升。

　　

　　北半球的海平面相对于洋流的方向是右高左低的。

　　利用数值模型理解自然机制

　　我的研究涉及计算机模拟，使用美国的区域海洋模型。原则上，该模型可以通过提供大气风和温度等观测数据来重现海洋的状态。

　　例如，如果我们知道水位的变化是由风的波动引起的，我们就可以通过知道未来的风会是什么样子来预测未来水位的变化。

　　虽然我只是简单地说“通过风的波动”，但它是关于理解自然的机制。对我来说，这是一件非常愉快的事情，满足了我的求知欲。

　　当然，这不是一个简单的过程。模型是非常复杂的，要理解机制，模型首先必须能够准确地再现现象。一旦完成，一个“更简单的模型”可以再现相同的情况，揭示隐藏在自然界中的新原理。我们需要查看复杂模型的结果，以找到重要的本质。

　　当我在美国做研究时，我发现了一种改变海洋环流的新机制。对于这个领域以外的人来说，它看起来只是一个图表，但在研究了很长时间之后，它突然看起来像以前没有人见过的重要信息。这是研究中最好的部分。

　　日本沿海的水位波动

　　日本沿海的水位目前也在上升，但众所周知，它们并没有在整个20世纪一直上升——它们在1950年左右达到峰值，然后下降。

　　我们的研究表明，1950年左右的峰值主要是风的影响。特别是，它似乎是由一个叫做阿留申低压系统的风波动引起的海洋环流波动引起的。另一方面，近年来的上升已被发现主要是由于海面上的热量和其他因素的影响。

　　

　　日本沿海平均海平面距平(1906-2020)。资料来源:日本气象厅网站。

　　评估台风和风暴潮的影响

　　在未来，台风和温带气旋预计会变得更强。到目前为止，已经进行了关于海平面在十年或更长时间尺度上如何变化的研究，但不能忽视短期波动(如风暴潮)可能造成重大损害的可能性。

　　为了评估这种影响，我们需要确切地知道台风和温带气旋在未来将如何加强，以及这将如何影响海平面。我目前正在和年轻的学生一起研究这个问题，我们希望这个项目能够落地。

　　海平面上升是广阔海洋的一个方面

　　目前，模拟全球变暖的海洋模型的分辨率大约是100公里，最好也可以缩小到10公里。这对于某些海洋区域可能是足够的，但对于某些地形来说是不够的，所以我想创建更详细的模型，并结合统计学和机器学习等方法来估计。

　　另一方面，有效措施与经济方面也存在冲突。例如，在美国，关于避免海平面上升影响的移民成本和修建堤坝的成本，哪个更好，有非常具体的讨论。一旦你知道了某些事情，剩下的就不再是科学领域，而是政治领域或社会领域。这是社会对准确度的要求。

　　我自己想回到洋流的主题，在经历了海平面上升之后，寻找更多有趣和重要的洋流引起的现象。我认为还有很多有趣的现象是由洋流引起的，比如海洋环流。我对未来的梦想是阐明这些现象的机制。

　　

　　在夏威夷结识的朋友

　　在北海道大学完成博士学业后，我选择了美国夏威夷大学的博士后研究奖学金作为我的第一份工作。夏威夷大学在海洋研究方面是世界上最强的大学之一，但对我来说，在不讲日语的地方做研究是一个重大的决定。这对我来说是一个艰难的决定，因为我非常致力于我的研究，我觉得如果我在夏威夷没有取得好的结果，我将无法回到日本。但这是非常值得的。除了研究外，夏威夷还是一个旅游目的地，所以很多研究人员都是作为游客来这里的。在这样的环境中，我认识了很多人，建立了很多关系，这也帮助我建立了一个国际网络。

　　

　　佐佐木和他的导师尼古拉斯·施耐德在夏威夷大学的Mānoa。(佐佐木良典摄)

　　由时空公司编写。

　　《了解气候变化的影响》专题的一部分

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