海平面上升會給沿海地區的社會、經濟和環境造成巨大的危害。受到全球變暖的影響，全球平均海平面正在加速上升。這主要是受到海水的熱力膨脹，以及冰川冰蓋受熱消融而註入到海洋中的淡水造成👩❤️👨。而直接威脅沿海地區的區域海平面的變化與全球海平面變化並不相同🚣🏿，因為它除了受到海水熱力膨脹和冰川冰蓋消融影響之外，還受到很多復雜的局地因素影響🕹。預估未來區域海平面變化對沿海地區防範海平面上升帶來的風險十分重要，但由於其復雜性仍然存在很多難點🚖。
動力海平面變化是區域海平面變化的一個重要組成要素。它主要是由海表面的風和海洋內部的環流而引起的。作為預估動力海平面變化的重要工具之一😥，氣候耦合模式可以模擬出全球各區域動力海平面的自然變率以及外強迫引起的變化☮️。然而運行氣候耦合模式需要高性能計算機和較長的計算機時，因此如果要產生上百年的大樣本預估則會非常昂貴。另外，耦合模式比較計劃（CMIP）的多模式集合由於模式之間存在千絲萬縷的聯系從而無法完全表征未來預估的概率密度分布，往往會低估未來變化的不確定性和極端事件的概率。海平面影響評估和決策規劃需要上百年的未來海平面變化預估，以及對其概率密度分布的完全覆蓋。為了滿足這些需求✧，基於簡單氣候模式的動力海平面模擬器被開發出來，並廣泛應用於科學研究和決策規劃中。然而傳統的模擬器只考慮了全球大氣和海洋表層的溫度變化🚶♂️➡️，忽視了深層海洋在吸收熱量之後的滯後變暖👾。這種深層海洋的滯後響應在較短時間內影響並不明顯🎫🧗🏻，但對上百年尺度上的變化影響很大。因此傳統動力海平面模擬在2100年之後的誤差顯著增加🏞。沐鸣2/大氣科學研究院袁嘉燦青年研究員聯合美國羅格斯大學的Robert E. Kopp教授(Yuan and Kopp, 2021)引入雙層能量平衡模式，同時考慮大氣-海洋表層的響應和深層海洋的響應，發展了基於雙層氣候系統響應的動力海平面模擬器🌋🏄。和傳統模擬器相比💆🏼♂️，新發展的模擬器模擬的動力海平面誤差在2271-2290年三種未來氣候預估場景RCP2.6，RCP4.5🫶，和RCP8.5中分別下降了36%🧑🧑🧒， 24%，和34%（圖1）。 運用基於雙層氣候系統的模擬器🫃🏽，Yuan and Kopp (2021)對四種不同的未來氣候變化場景（RCP2.6， RCP4.5⏪👩🦼➡️，SSP3-7.0和RCP8.5）下2005-2300期間動力海平面的未來變化和不確定性進行了預估（圖2）🧘🏽。該預估結果有望被添加到區域海平面預估中，為評估沿海海平面變化影響提供依據。
論文信息🚊：J. Yuan*, and R. E. Kopp (2021). Emulating ocean dynamic sea level by two-layer pattern scaling. Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 13（3）.
論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2020MS002323
圖1. 在三種未來氣候變化預估情景下(RCP2.6, RCP4.5, RCP8.5)動力海平面模擬與氣候耦合模式模擬的動力海平面相比的誤差。其中👉，univariate代表只考慮大氣和海洋表層響應的動力海平面模擬結果，bivariate代表同時考慮大氣-海洋表層和深層海洋響應的動力海平面模擬結果。
圖2. 運用基於雙層氣候系統響應的動力海平面模擬器，對不同未來氣候變化情景下（RCP2.6, RCP4.5, SSP3-7.0, RCP8.5）動力海平面分別在(a)2081-2100年 和(b)2271-2290年相較於1986-2005年的變化預估。其中第1和第3列為中位數預估💼，第2和第4列為預估的66% (17th-83th)區間寬度🥌。（單位：米）
