卫星激光测距技术揭示海平面加速上升

全球平均海平面上升是气候变化的一个关键指标。为解决这一问题，香港理工大学的研究人员利用先进的空间大地测量技术，首次精确记录了过去30年（1993-2022年）全球海洋质量变化，也称为引力海平面，揭示了其在推动全球平均海平面上升中的主导作用。

他们的研究进一步表明，全球平均海平面正以每年约3.3毫米的平均速度上升，并观察到明显的加速，凸显了气候变化日益严重的严重性。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

全球平均海平面上升主要由两个因素驱动：海水热膨胀（因为海洋吸收了地球气候系统中约90%的过剩热量）和全球海洋质量的增加，这主要是由陆地冰融化后的淡水流入造成的。因此，香港理工大学的研究人员表示，长期监测全球海洋质量变化对于理解当前全球平均海平面上升至关重要。

由Jianli Chen教授（左）与该系研究助理教授Yufeng Nie博士共同领导的研究团队，通过利用卫星激光测距反演的时变重力场数据，首次实现了对1993至2022年间全球海洋质量变化的直接观测

由香港理工大学土地测量及地理资讯学系空间大地测量与地球科学讲座教授Jianli Chen领导的团队，与研究助理教授Yufeng Nie博士（论文第一作者）合作，首次利用卫星激光测距技术反演时变重力场数据，实现了对1993至2022年间全球海洋质量变化的直接观测。

过去科学家主要依赖卫星测高技术的长期观测，来推演海平面上升趋势。基于卫星重力测量技术的引力海平面记录，直到2002年重力反演与气候实验卫星发射后才得以实现。卫星激光测距作为传统空间大地测量技术，通过激光测距精确测定卫星与地面站间距。

然而该技术存在固有局限：可用卫星和地面站数量有限、观测卫星轨道较高导致仅能捕捉最长波长的引力变化，以及低阶重力测量精度不足等问题，制约了其直接估算海洋质量变化的适用性。

正向模拟技术
为有效利用卫星激光测距反演的重力场精确估算海洋质量变化，研究团队采用创新的正向模拟技术，通过融入海陆边界的精确地理信息突破空间分辨率限制，实现了对全球海洋质量变化的长期监测。

研究团队采用创新的正向模拟技术，成功突破了卫星激光测距的空间分辨率限制，实现了对全球海洋质量变化的长期监测
 

研究显示，1993至2022年间，加速上升的全球平均海平面已导致海平面累计升高约90毫米（约3.5英寸），其中约60%的升幅源自海洋质量增加。约自2005年起，全球平均海平面上升的主要驱动因素已转变为全球海洋质量的快速增长。这种增长很大程度上源于陆地冰体（特别是格陵兰冰盖）的加速消融。在整个研究期间，极地冰盖与山地冰川的消融贡献了全球海洋质量总增量的80%以上。

Jianli Chen教授表示：近几十年来，气候变暖导致陆地冰体加速消融，在全球海平面上升过程中扮演着日益主导的角色。我们的研究实现了对全球海洋质量增量的直接量化，并系统评估了其对海平面收支的长期影响，为验证预测未来海平面上升情景的耦合气候模型提供了关键数据支撑。

Yufeng Nie博士指出：研究表明，在排除海洋热膨胀效应后，通过卫星激光测距分析得出的海洋质量变化与卫星高度计观测到的海平面总变化高度吻合。这证明传统卫星激光测距技术如今可成为气候变化长期研究的新型强大工具。