Poziom morza - Sea level

Ten znacznik wskazujący poziom morza znajduje się pomiędzy Jerozolimą a Morzem Martwym .

Średni poziom morza ( MSL ) (często skracany do poziomu morza ) to średni poziom powierzchni jednego lub więcej zbiorników wodnych na Ziemi , z którego można mierzyć wysokości, takie jak wysokość . Globalny MSL to rodzaj pionowego układu odniesienia  – znormalizowanego układu odniesienia geodezyjnego  – używanego na przykład jako układ odniesienia mapy w kartografii i nawigacji morskiej lub, w lotnictwie, jako standardowy poziom morza, na którym mierzone jest ciśnienie atmosferyczne w celu kalibracji. wysokość, a co za tym idzie poziomy lotu samolotu . Powszechny i ​​stosunkowo prosty średni standard poziomu morza jest zamiast tego punktem środkowym między średnim odpływem a średnim przypływem w określonym miejscu.

Na poziom mórz może wpływać wiele czynników i wiadomo, że zmieniały się znacznie w geologicznej skali czasu . Uważa się jednak, że wzrost poziomu morza w XX wieku i obecnym tysiącleciu jest spowodowany zmianą klimatu , a dokładny pomiar zmian w MSL może dostarczyć wglądu w trwającą zmianę klimatu.

Termin nad poziomem morza ogólnie odnosi się do powyżej średniego poziomu morza (AMSL). Termin APSL oznacza Powyżej obecnego poziomu morza, porównując poziomy mórz w przeszłości z poziomem dzisiejszym.

Promień Ziemi na poziomie morza wynosi 6378,137 km (3963,191 mil) na równiku. Jest 6356,752 km (3949,903 mil) na biegunach i 6371,001 km (3958,756 mil) średnio.

Pomiar

Pomiary poziomu morza z 23 długich rekordów pływów w środowiskach geologicznie stabilnych wskazują na wzrost o około 200 milimetrów (7,9 cala) w XX wieku (2 mm/rok).

Dokładne określenie „średniego poziomu morza” jest trudne ze względu na wiele czynników wpływających na poziom morza. Chwilowy poziom morza zmienia się znacznie w kilku skalach czasu i przestrzeni. Dzieje się tak, ponieważ morze jest w ciągłym ruchu, na co wpływają pływy, wiatr , ciśnienie atmosferyczne, lokalne różnice grawitacyjne, temperatura, zasolenie i tak dalej. Najłatwiejszym sposobem obliczenia tego jest wybranie lokalizacji i obliczenie średniego poziomu morza w tym punkcie i użycie go jako punktu odniesienia . Na przykład, okres 19 lat godzinowych obserwacji poziomu może być uśredniony i wykorzystany do określenia średniego poziomu morza w pewnym punkcie pomiarowym.

Poziom wody stojącej lub poziom morza stojącego (SWL) to poziom morza, na którym ruchy takie jak fale wiatru są uśredniane. Następnie MSL implikuje SWL dalej uśredniony w okresie czasu, tak że zmiany spowodowane np. pływami również mają zerową średnią. Globalny MSL odnosi się do średniej przestrzennej na całym oceanie.

Często mierzy się wartości MSL w odniesieniu do ziemi; stąd zmiana względnego MSL może wynikać z rzeczywistej zmiany poziomu morza lub ze zmiany wysokości lądu, na którym działa pływomierz. W Wielkiej Brytanii Ordnance Datum (wysokość 0 metrów na mapach Wielkiej Brytanii) to średni poziom morza mierzony w Newlyn w Kornwalii w latach 1915-1921. Przed 1921 pionowym punktem odniesienia był MSL w Victoria Dock w Liverpoolu . Od czasów Imperium Rosyjskiego , w Rosji i innych jej dawnych częściach, obecnie niepodległych państwach, poziom morza mierzony jest od poziomu zerowego wodowskazu Kronsztad . W Hongkongu „mPD” jest terminem geodezyjnym oznaczającym „metry nad głównym punktem odniesienia” i odnosi się do wysokości 1230 m poniżej średniego poziomu morza. We Francji Marégraphe w Marsylii mierzy poziom morza nieprzerwanie od 1883 roku i oferuje najdłuższe zebrane dane o poziomie morza. Jest używany dla części kontynentalnej Europy i głównej części Afryki jako oficjalny poziom morza. Jeśli chodzi o Hiszpanię , odniesienie do pomiaru wysokości poniżej lub nad poziomem morza znajduje się w Alicante . W innym miejscu w Europie odniesienia do elewacji pionowej (European Vertical Reference System) dotyczą elewacji Amsterdam Peil , która pochodzi z lat 90. XVI wieku.

Wysokościomierze satelitarne wykonują precyzyjne pomiary poziomu morza od czasu startu TOPEX/Poseidon w 1992 roku. Wspólną misję NASA i CNES , TOPEX/Poseidon, w 2001 roku śledził Jason-1 i Ocean Surface Topography Mission na Jason-2 satelita w 2008 roku.

Wysokość nad średnim poziomem morza

Wysokość nad średnim poziomem morza ( AMSL ) to wzniesienie (na ziemi) lub wysokość (w powietrzu) ​​obiektu w stosunku do średniego poziomu odniesienia na poziomie morza. Jest również stosowany w lotnictwie, gdzie niektóre wysokości są rejestrowane i raportowane w odniesieniu do średniego poziomu morza (MSL) (w przeciwieństwie do poziomu lotu ), oraz w naukach o atmosferze i geodezji . Alternatywą jest oparcie pomiarów wysokości na elipsoidzie całej Ziemi, co robią systemy takie jak GPS . W lotnictwie elipsoida znana jako World Geodetic System 84 jest coraz częściej używana do określania wysokości; jednak istnieją różnice do 100 metrów (328 stóp) między tą elipsoidalną wysokością a średnią wysokością pływu. Alternatywą jest użycie geoidy opartych pionowego punktu odniesienia , takiego jak NAVD88 i globalnego EGM96 (część WGS84).

Odnosząc się do cech geograficznych, takich jak góry na mapie topograficznej , różnice w wysokości są przedstawiane za pomocą warstwic . Wysokość góry oznacza najwyższy punkt lub szczyt i jest zwykle przedstawiana jako mały okrąg na mapie topograficznej z wysokością AMSL pokazaną w metrach, stopach lub obu.

W rzadkich przypadkach, gdy lokalizacja znajduje się poniżej poziomu morza, wysokość AMSL jest ujemna. W przypadku jednego z takich przypadków zobacz Port lotniczy Amsterdam-Schiphol .

Trudności w użytkowaniu

Aby rozszerzyć tę definicję daleko od morza, należy porównać lokalną wysokość średniej powierzchni morza z „poziomową” powierzchnią odniesienia lub geodezyjną bazą, zwaną geoidą . W stanie spoczynku lub braku sił zewnętrznych średni poziom morza zbiegałby się z tą powierzchnią geoidy, będąc ekwipotencjalną powierzchnią pola grawitacyjnego Ziemi, która sama w sobie nie dopasowuje się do prostej kuli lub elipsoidy i wykazuje wymierne zmiany, takie jak: jak te zmierzone przez satelity NASA GRACE w celu określenia zmian masy w warstwach lodowych i warstwach wodonośnych. W rzeczywistości ideał ten nie występuje z powodu prądów oceanicznych, zmian ciśnienia powietrza, zmian temperatury i zasolenia itp., nawet jako długoterminowa średnia. Zależna od lokalizacji, ale trwała w czasie separacja między średnim poziomem morza a geoidą jest określana jako (średnia) topografia powierzchni oceanu . Zmienia się globalnie w zakresie ±  2  m.

Suchy ląd

Znak poziomu morza widoczny na klifie (zakreślony na czerwono) w Badwater Basin , Park Narodowy Doliny Śmierci

Do opisu zmieniających się relacji między poziomem morza a suchym lądem używa się kilku terminów. Kiedy używany jest termin „względny”, oznacza to zmianę względem ustalonego punktu w stosie osadów. Termin „eustatyczny” odnosi się do globalnych zmian poziomu morza względem stałego punktu, takiego jak środek ziemi, na przykład w wyniku topnienia czap lodowych. Termin „steryczny” odnosi się do globalnych zmian poziomu morza spowodowanych rozszerzalnością termiczną i zmianami zasolenia . Termin „izostatyczny” odnosi się do zmian poziomu gruntu w stosunku do stałego punktu na ziemi, prawdopodobnie z powodu wyporu termicznego lub efektów tektonicznych ; oznacza to brak zmian w ilości wody w oceanach. Topnienie lodowców pod koniec epoki lodowcowej jest jednym z przykładów eustatycznego podnoszenia się poziomu morza . Osiadanie gruntu na skutek wycofania gruntowych jest izostatyczne przyczyną względnego wzrostu poziomu morza. Paleoklimatolodzy mogą śledzić poziom morza, badając skały osadzone wzdłuż wybrzeży, które są bardzo stabilne tektonicznie, takie jak wschodnie wybrzeże Ameryki Północnej. Obszary takie jak wyspy wulkaniczne doświadczają względnego wzrostu poziomu morza w wyniku izostatycznego chłodzenia skał, które powoduje zapadanie się lądu.

Na innych planetach, na których brakuje oceanu w stanie ciekłym, planetolodzy mogą obliczyć „średnią wysokość”, uśredniając wysokości wszystkich punktów na powierzchni. Ta wysokość, czasami określana jako „poziom morza” lub wzniesienie na poziomie zerowym , służy równoważnie jako odniesienie do wysokości obiektów planetarnych.

Reszta

Lokalne i eustatyczne

Obieg wody między oceanem, atmosferą i lodowcami

Lokalny średni poziom morza (LMSL) definiuje się jako wysokość morza w odniesieniu do punktu odniesienia lądowego, uśrednioną w okresie czasu (np. miesiąca lub roku) na tyle długo, aby wygładzić wahania spowodowane przez fale i pływy . Należy dostosować postrzegane zmiany w LMSL, aby uwzględnić pionowe ruchy lądu, które mogą być tego samego rzędu (mm/rok) co zmiany poziomu morza . Do niektórych ruchów lądowych dochodzi z powodu izostatycznego dostosowania płaszcza do topnienia lądolodów pod koniec ostatniej epoki lodowcowej . Ciężar lądolodu przygnębia leżący pod nim ląd, a gdy lód topi się, ląd powoli się odbija . Zmiany w objętości lodu naziemnego wpływają również na lokalne i regionalne poziomy mórz poprzez ponowne dostosowanie geoidy i prawdziwej wędrówki polarnej . Ciśnienie atmosferyczne , prądy oceaniczne i lokalne zmiany temperatury oceanów również mogą wpływać na LMSL.

Eustatyczna zmiana poziomu mórz (w przeciwieństwie do zmian lokalnych) powoduje zmianę globalnego poziomu mórz z powodu zmian objętości wody w oceanach na świecie lub zmian netto objętości basenów oceanicznych .

Zmiany krótkoterminowe i okresowe

Topniejące lodowce powodują zmianę poziomu morza

Istnieje wiele czynników, które mogą powodować krótkotrwałe (od kilku minut do 14 miesięcy) zmiany poziomu morza. Dwa główne mechanizmy powodują podnoszenie się poziomu morza. Po pierwsze, kurczący się lód lądowy, taki jak lodowce górskie i pokrywy lodowe polarne, uwalnia wodę do oceanów. Po drugie, wraz ze wzrostem temperatury oceanu cieplejsza woda rozszerza się.

Okresowe zmiany poziomu morza
Dobowe i półdobowe pływy astronomiczne 12–24 godz. P 0,2–10+ m²
Długookresowe pływy    
Wahania rotacji ( chytanie Chandlera ) 14-miesięczny P
Wahania meteorologiczne i oceanograficzne
Ciśnienie atmosferyczne Godziny do miesięcy -0,7 do 1,3 m²
Wiatry ( fale sztormowe ) 1–5 dni Do 5 m²
Parowanie i opady (może również przebiegać według wzoru długoterminowego) Dni do tygodni  
Topografia powierzchni oceanu (zmiany gęstości i prądów wody ) Dni do tygodni Do 1 m²
El Niño / oscylacja południowa 6 miesięcy co 5–10 lat Do 0,6 m²
Odmiany sezonowe
Sezonowy bilans wodny między oceanami (Atlantyk, Pacyfik, Indie)    
Sezonowe wahania nachylenia powierzchni wody    
Odpływ rzeki/powodzie 2 miesiące 1 mln
Sezonowe zmiany gęstości wody (temperatura i zasolenie ) 6 miesięcy 0,2 m²
Seiches
Seiches (fale stojące) Minuty do godzin Do 2 m²
Trzęsienia ziemi
Tsunami (generują katastrofalne fale długookresowe) godziny Do 10 m²
Nagła zmiana poziomu terenu Minuty Do 10 m²

Ostatnie zmiany

Od co najmniej ostatnich 100 lat poziom morza podnosi się w średnim tempie około 1,8 mm (0,07 cala) rocznie. Większość tego wzrostu można przypisać wzrostowi temperatury morza i wynikającej z tego niewielkiej rozszerzalności termicznej górnych 500 metrów (1640 stóp) wody morskiej. Dodatkowy wkład, aż jedna czwarta całości, pochodzi ze źródeł wody na lądzie, takich jak topnienie śniegu i lodowce oraz wydobywanie wód gruntowych do nawadniania i innych zastosowań rolniczych i ludzkich.

Lotnictwo

Piloci mogą oszacować wysokość nad poziomem morza za pomocą wysokościomierza ustawionego na określone ciśnienie barometryczne . Ogólnie rzecz biorąc, ciśnienie używane do ustawiania wysokościomierza to ciśnienie barometryczne, które występowałoby na MSL w regionie, nad którym odbywa się lot. To ciśnienie jest określane jako QNH lub „wysokościomierz” i jest przekazywane pilotowi drogą radiową z kontroli ruchu lotniczego (ATC) lub automatycznej służby informacji terminalowej (ATIS). Ponieważ wzniesienie terenu jest również odniesione do MSL, pilot może oszacować wysokość nad ziemią odejmując wysokość terenu od odczytu wysokościomierza. Mapy lotnicze są podzielone na pola, a maksymalna wysokość terenu z MSL w każdym polu jest wyraźnie wskazana. Po przekroczeniu wysokości przejściowej wysokościomierz jest ustawiany na ciśnienie międzynarodowej atmosfery standardowej (ISA) przy MSL, które wynosi 1013,25 hPa lub 29,92 inHg.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki