สามสิบปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรได้ปล่อยดาวเทียมดวงใหม่เพื่อศึกษาการขึ้นและลงของทะเลเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งเป็นงานที่ครั้งหนึ่งสามารถทำได้จากชายฝั่งเท่านั้น TOPEX/โพไซดอนพุ่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 10 สิงหาคม พ.ศ. 2535 และเริ่มบันทึกความสูงของพื้นผิวมหาสมุทรเป็นเวลา 30 ปีทั่วโลก การสังเกตการณ์ดังกล่าวได้ยืนยันในระดับโลกแล้วว่าสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เห็นก่อนหน้านี้จากแนวชายฝั่ง: ทะเลกำลังเพิ่มสูงขึ้น และในอัตราที่เร็วขึ้น
นักวิทยาศาสตร์พบว่าระดับน้ำทะเลเฉลี่ยทั่วโลก ซึ่งแสดงไว้ในแผนผังเส้นด้านบนและได้เพิ่มขึ้น 10.1 เซนติเมตร (3.98 นิ้ว) ตั้งแต่ปี 1992 ในช่วง 140 ปีที่ผ่านมา ดาวเทียมและมาตรวัดระดับน้ำร่วมกันแสดงให้เห็นว่าระดับน้ำทะเลโลกเพิ่มขึ้น 21 ถึง 24 เซนติเมตร (8 ถึง 9 นิ้ว)
เริ่มต้นด้วย TOPEX/โพไซดอน NASA และหน่วยงานด้านอวกาศที่เป็นพันธมิตรได้บินดาวเทียมต่อเนื่องหลายชุดที่ใช้เครื่องวัดระยะสูงแบบเรดาร์เพื่อตรวจสอบภูมิประเทศพื้นผิวมหาสมุทร โดยพื้นฐานแล้วคือรูปทรงแนวตั้งและความสูงของมหาสมุทร เครื่องวัดระยะสูงด้วยเรดาร์จะส่งคลื่นวิทยุ (ไมโครเวฟ) ที่สะท้อนพื้นผิวมหาสมุทรกลับไปยังดาวเทียมอย่างต่อเนื่อง เครื่องมือจะคำนวณเวลาที่ใช้ในการส่งสัญญาณกลับ ในขณะเดียวกันก็ติดตามตำแหน่งที่แม่นยำของดาวเทียมในอวกาศด้วย จากสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้มาจากความสูงของพื้นผิวทะเลใต้ดาวเทียมโดยตรง
ตั้งแต่ปี 1992 ห้าภารกิจที่มีเครื่องวัดระยะสูงเหมือนกันได้ทำซ้ำวงโคจรเดียวกันทุก 10 วัน: TOPEX/Poseidon (1992 ถึง 2006), Jason-1 (2001 ถึง 2013), Ocean Surface Topography Mission/Jason-2 (2008 ถึง 2019), Jason-3 (2016 ถึงปัจจุบัน) และ Sentinel-6 Michael Freilich (2020 ถึงปัจจุบัน) ภารกิจถูกสร้างขึ้นผ่านความร่วมมือที่หลากหลายระหว่าง NASA, Centre National d’Etudes Spatiales ของฝรั่งเศส (CNES), องค์การ European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT), European Space Agency (ESA) และ U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration (โนอา).
ทีมงานภารกิจได้รวบรวมบันทึกภูมิประเทศมหาสมุทรที่เป็นหนึ่งเดียวและเป็นมาตรฐานซึ่งเทียบเท่ากับการทำงานของมาตรวัดน้ำครึ่งล้าน นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมและยืนยันบันทึกข้อมูลที่ตอนนี้ยาวเพียงพอและละเอียดอ่อนพอที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำทะเลทั่วโลกและระดับภูมิภาคนอกเหนือจากวัฏจักรตามฤดูกาล รายปี และรอบทศนิยมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
Josh Willis นักสมุทรศาสตร์จาก Jet Propulsion Laboratory และนักวิทยาศาสตร์โครงการ Sentinel-6 Michael Freilich ของ NASA กล่าวว่า “ด้วยข้อมูล 30 ปี ในที่สุดเราก็สามารถเห็นผลกระทบมหาศาลที่เรามีต่อสภาพอากาศของโลก “การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่เกิดจากการแทรกแซงของมนุษย์กับสภาพอากาศในขณะนี้ทำให้วัฏจักรธรรมชาติถูกจำกัด และมันกำลังเกิดขึ้นเร็วขึ้นและเร็วขึ้นทุก ๆ ทศวรรษ”
แผนที่ด้านบนสุดของหน้านี้แสดงแนวโน้มระดับโลกในระดับน้ำทะเลตามที่สังเกตจากปี 1993 ถึง 2022 โดย TOPEX/Poseidon ภารกิจของ Jason ทั้งสาม และ Sentinel-6 Michael Freilich สังเกตความผันแปรเชิงพื้นที่ในอัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล โดยบางส่วนของมหาสมุทรเพิ่มขึ้นเร็วกว่า (แสดงเป็นสีแดงและสีส้มเข้ม) มากกว่าอัตราทั่วโลก ความผิดปกติหลายอย่างสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวของกระแสน้ำในมหาสมุทรและการกระจายความร้อน
ข้อมูลมาตรความสูงยังแสดงให้เห็นว่าอัตราการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลกำลังเร่งขึ้น ตลอดช่วงศตวรรษที่ 20 ระดับน้ำทะเลเฉลี่ยทั่วโลกสูงขึ้นประมาณ 1.5 มิลลิเมตรต่อปี ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ประมาณ 2.5 มม. ต่อปี ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา อัตราเพิ่มขึ้นเป็น 3.9 มม. (0.15 นิ้ว) ต่อปี
ในแผนผังเส้นความสูงและต่ำในแต่ละปีเกิดจากการแลกเปลี่ยนของน้ำระหว่างแผ่นดินและทะเล “ฝนและหิมะในฤดูหนาวในซีกโลกเหนือเปลี่ยนน้ำจากมหาสมุทรสู่พื้นดิน และต้องใช้เวลาพอสมควรกว่าจะไหลกลับคืนสู่มหาสมุทร” วิลลิสตั้งข้อสังเกต “ผลกระทบนี้มักจะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นและลดลงประมาณ 1 เซนติเมตรในแต่ละปี โดยจะมากหรือน้อยกว่านี้ในช่วงปีเอลนีโญและลานีญา มันเหมือนกับการเต้นของหัวใจของโลกอย่างแท้จริง”
แม้ว่าระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นไม่กี่มิลลิเมตรต่อปีอาจดูเล็กน้อย แต่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าทุกๆ 2.5 เซนติเมตร (1 นิ้ว) ของระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นแปลเป็นชายหาด 2.5 เมตร (8.5 ฟุต) ที่หายไปตามแนวชายฝั่งโดยเฉลี่ย นอกจากนี้ยังหมายความว่ากระแสน้ำสูงและคลื่นพายุสามารถสูงขึ้นได้ ทำให้เกิดน้ำท่วมชายฝั่งมากขึ้น แม้ในวันที่มีแดดจัด ในรายงานที่ออกเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2565 นักวิทยาศาสตร์สหรัฐสรุปว่าภายในปี 2050 ระดับน้ำทะเลตามแนวชายฝั่งของสหรัฐอาจสูงขึ้นระหว่าง 25 ถึง 30 เซนติเมตร (10 ถึง 12 นิ้ว) จากระดับปัจจุบัน
“สิ่งที่โดดเด่นจากบันทึกการวัดระยะสูงด้วยดาวเทียมคือการเพิ่มขึ้นมากกว่า 30 ปีมากกว่าการแลกเปลี่ยนน้ำตามธรรมชาติระหว่างมหาสมุทรและแผ่นดินประมาณสิบเท่าในหนึ่งปี” วิลลิสกล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลทั่วโลกที่มนุษย์สร้างขึ้นตอนนี้ใหญ่กว่าวัฏจักรธรรมชาติถึงสิบเท่า”
Editor’s Notes—This article is part of a collection explaining how NASA and other science institutions measure and monitor sea level rise. Also: are you looking for data related to sea level rise? The Sea Level Change Data Pathfinder on NASA’s Earthdata site highlights tools used by researchers to study ocean altimetry, including the Integrated Multi-Mission Ocean Altimeter Data for Climate Research.
NASA Earth Observatory video and image by Joshua Stevens, using TOPEX/Poseidon data courtesy of Josh Willis/JPL-Caltech. Story by Michael Carlowicz.
References & Resources
Fasullo, J. T., & Nerem, R. S. (2018) Altimeter-era emergence of the patterns of forced sea-level rise in climate models and implications for the future. Proceedings of the National Academy of Sciences,, 115 (51), 12944–12949.
Frederikse, T., Landerer, F., Caron, L. et al. (2020) The causes of sea-level rise since 1900. Nature 584, 393–397.
Frederikse, T., et al. (2018) A Consistent Sea-Level Reconstruction and Its Budget on Basin and Global Scales over 1958–2014. Journal of Climate, 31, 1267–1280.
Hamlington, B. D., et al. (2020) Investigating the acceleration of regional sea level rise during the satellite altimeter era. Geophysical Research Letters, 47, e2019GL086528.
NASA (2020) Sea Level Change: Observations from Space. Accessed August 10, 2022.
NASA Earth Data (2020) Sea Level Change Data Pathfinder. Accessed August 10, 2022.
NASA Earth Data (2020, November 5) The Precision Behind Sea Level Rise. Accessed August 10, 2022.
NASA Earth Observatory (2015, August 26) Sea Level Rise Hits Home at NASA.
NASA Jet Propulsion Laboratory (2022, February 15) Sea level to rise up to a foot by 2050, interagency report finds. Accessed August 10, 2022.
NASA Jet Propulsion Laboratory (2022) Ocean Surface Topography from Space: Technology. Accessed August 10, 2022.
National Oceanography Centre: Permanent Service for Mean Sea Level (2022) Sea Level: Frequently Asked Questions and Answers. Accessed August 10, 2022.
Nerem, R. S. et al. (2018) Climate-change-driven accelerated sea-level rise detected in the altimeter era. Proceedings of the National Academy of Sciences,, 115 (9), 2022–2025.
U.S. Global Change Research Program (2018) Fourth National Climate Assessment: Coastal Effects. Accessed August 10, 2022.
