DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-025-03149-5
تاريخ النشر: 2026-01-12
المؤلف: Lancelot Leclercq وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجيولوجيا الفيزيائية وقياسات الجاذبية
نظرة عامة
تحدد الأبحاث تغييرًا مفاجئًا كبيرًا في مستوى سطح البحر العالمي (GMSL) خلال أوائل العقد 2010، كما يتضح من خلال تطبيق عدة طرق لاكتشاف تغيير الاتجاه على السجلات المستندة إلى قياسات الارتفاع. زادت المعدل الخطي لارتفاع GMSL من $2.9 \pm 0.22 \, \text{mm yr}^{-1}$ للفترة من 1993-2011 إلى $4.1 \pm 0.25 \, \text{mm yr}^{-1}$ للفترة من 2012-2024. يُعزى هذا التغيير بشكل أساسي إلى التغيرات في تخزين المياه الأرضية، وإلى حد أقل، ذوبان الصفائح الجليدية، مما يشير إلى تحول ملحوظ في مكون الكتلة لمستوى البحر.
علاوة على ذلك، تسلط الدراسة الضوء على أنه تم ملاحظة تغييرات مفاجئة مماثلة في اتجاهات عدة معايير مناخية في نفس الوقت تقريبًا، مما يشير إلى ظاهرة مناخية أوسع. بينما يُفترض أن التغيرات الداخلية في المناخ هي المحرك الرئيسي للتغيرات الملحوظة في مستوى البحر ومكوناته، لا يمكن تجاهل التأثير المحتمل لزيادة القوة الإشعاعية.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على القضية الحرجة لارتفاع مستوى البحر كمؤشر كبير على تغير المناخ، مشيرة إلى زيادة المعدل العالمي المتوسط طوال القرن الحادي والعشرين. حددت دراسة شاملة تستخدم بيانات قياسات الارتفاع عبر الأقمار الصناعية المعاد معالجتها من أكثر من 1,100 محطة ساحلية افتراضية تغييرًا مفاجئًا في مستوى البحر خلال الفترة من 2008 إلى 2012، والذي لم يقتصر على المناطق الساحلية بل تم ملاحظته أيضًا في المحيط المفتوح، مما يشير إلى ظاهرة على نطاق واسع. تتماشى هذه النتيجة مع الدراسات الإقليمية التي أفادت بتغيرات مفاجئة مماثلة في اتجاهات مستوى البحر في نفس الإطار الزمني، لا سيما على طول الساحل الجنوبي الشرقي للولايات المتحدة، وخليج المكسيك، وبحر الصين الجنوبي.
تفترض الورقة أن هذه التغيرات الملحوظة في الاتجاه قد تعكس تحولًا عالميًا أوسع في المناخ، كما تؤكده الأدبيات الحديثة التي توثق التحولات في أنظمة المناخ خلال نفس الفترة. يقترح المؤلفون أن المحركات المحتملة لهذه التغيرات المفاجئة قد تشمل التغيرات الداخلية في المناخ، أو التغيرات في القوة الإشعاعية، أو مزيج من الاثنين. للتحقيق في ذلك بشكل أكبر، تستخدم الدراسة طريقتين لاكتشاف نقاط التغيير على مستوى سطح البحر العالمي (GMSL) ومكوناته، مما يكشف أن تطور GMSL يتميز بشكل أفضل باتجاهين خطيين مع نقطة تغيير في أوائل العقد 2010، بدلاً من تسارع ثابت على مدى العقود الثلاثة الماضية. ستتناول قسم المناقشة تداعيات هذا التحول في النظام ومحركاته المحتملة، مع الأخذ في الاعتبار فترات البيانات المختلفة من 1993 حتى الآن.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” الإجراءات التجريبية والتحليلية المستخدمة في الدراسة. استخدم الباحثون مزيجًا من الأساليب الكمية والنوعية لجمع البيانات، مما يضمن تحليلًا شاملاً للظواهر قيد التحقيق. شملت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، واستطلاعات، ونمذجة إحصائية، تم تصميمها لاختبار الفرضيات التي تم وضعها في بداية البحث.
شمل جمع البيانات استخدام أدوات موحدة لقياس المتغيرات ذات الصلة، تلاها تحليل إحصائي صارم لتفسير النتائج. تم استخدام تقنيات مثل تحليل الانحدار واختبار الفرضيات لتحديد أهمية النتائج. كما يتناول القسم استراتيجية أخذ العينات، والخصائص الديموغرافية للمشاركين، وأي اعتبارات أخلاقية تم أخذها في الاعتبار خلال عملية البحث، مما يضمن صحة وموثوقية النتائج التي تم الحصول عليها.
النتائج
تشير نتائج هذه الدراسة إلى تغيير كبير في اتجاه مستوى سطح البحر العالمي (GMSL)، كما تم استنتاجه من بيانات قياسات الارتفاع عبر الأقمار الصناعية التي تمتد من 1993 حتى الآن. على وجه التحديد، زاد معدل ارتفاع GMSL من حوالي $2.9 \pm 0.22 \, \text{mm yr}^{-1}$ خلال 1993-2011 إلى $4.1 \pm 0.25 \, \text{mm yr}^{-1}$ من 2012 إلى 2024. تم استخدام منهجيتين، وهما مُقدِّر بايزي للتغيير المفاجئ، والموسمي والاتجاه (BEAST) وDiscoTimeS، لاكتشاف هذا الانتقال، حيث حدد كلاهما نقطة تغيير حول أواخر 2011 إلى أوائل 2012. بينما اكتشف DiscoTimeS التغيير في وقت مبكر قليلاً من BEAST، كانت النتائج متسقة عبر كلا الطريقتين.
كشفت تحليلات إضافية باستخدام معيار معلومات أكايكي (AIC) ومعيار معلومات بايزي (BIC) أن نموذجًا يتضمن اتجاهين خطيين متتاليين، مفصولين بتغيير مفاجئ في 31 ديسمبر 2011، قدم أفضل ملاءمة لبيانات GMSL مقارنة بالنماذج التي تحتوي على اتجاه خطي واحد أو دالة تربيعية تمثل التسارع. كما تم دعم هذا النموذج المجزأ من خلال تحليل المعايير المناخية التي تساهم في ارتفاع مستوى البحر، مثل المكونات الحرارية والبارستاتيكية، التي أظهرت تغييرًا مشابهًا في الاتجاه حول أوائل 2012. تشير النتائج إلى أن الزيادة الأخيرة في GMSL تتأثر بشكل أساسي بالتأثيرات الحرارية وتغيرات تخزين المياه الأرضية، بدلاً من التحولات الكبيرة في مساهمات الأنهار الجليدية أو الصفائح الجليدية.
المناقشة
في هذه المناقشة، يقترح المؤلفون أن تطور مستوى سطح البحر العالمي (GMSL) يمكن أن يتميز باتجاهين خطيين مع نقطة تغيير ملحوظة تحدث في أوائل العقد 2010، بدلاً من تسارع ثابت طوال عصر قياسات الارتفاع. قد تشير هذه النقلة المفاجئة إلى تغيير في النظام، مما يعكس انتقالًا سريعًا في حالات المناخ، وهو ما يتماشى مع الأدبيات الحديثة التي توثق تغييرات مماثلة في الاتجاهات في معايير المناخ المختلفة حول نفس الفترة. تشمل الأدلة تغييرات في تخزين المياه الأرضية العالمي المتوسط، وأنماط هطول الأمطار المرتبطة بالتذبذب العقدي الهادئ في المحيط الهادئ (PDO)، وتحولات كبيرة في الدورة الجوية، لا سيما في نصف الكرة الشمالي، والتي ارتبطت بزيادة ذوبان الجليد في غرينلاند.
كما يبرز المؤلفون أن تغيير الاتجاه في أوائل العقد 2010 يتزامن مع نهاية ما يسمى بـ “توقف الاحترار العالمي”، مما يشير إلى أن التغيرات الداخلية في المناخ، لا سيما المتعلقة بـ PDO ومرحلة سلبية من التذبذب الشمالي الأطلسي (NAO)، قد تفسر التحولات الملحوظة. ومع ذلك، فإنهم يعترفون بالدور المحتمل لزيادة القوة الإشعاعية الناتجة عن الأنشطة البشرية بسبب تقليل انبعاثات الهباء الجوي. تؤكد المناقشة على الحاجة إلى مزيد من دراسات النسبة باستخدام نماذج مناخية مرتبطة لتوضيح الآليات الأساسية لهذه التغيرات المفاجئة، مع الإشارة أيضًا إلى القيود التي تفرضها فترة المراقبة القصيرة نسبيًا لبيانات GMSL. على الرغم من هذه القيود، تشير النتائج إلى إعادة تنظيم قوية داخل نظام المناخ، مما يستدعي تحقيقًا أعمق في أسباب الاتجاهات الملحوظة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-025-03149-5
Publication Date: 2026-01-12
Author(s): Lancelot Leclercq et al.
Primary Topic: Geophysics and Gravity Measurements
Overview
The research identifies a significant abrupt change in the global mean sea level (GMSL) during the early 2010s, as evidenced by multiple trend-change detection methods applied to altimetry-based records. The linear rate of GMSL rise increased from $2.9 \pm 0.22 \, \text{mm yr}^{-1}$ for the period 1993-2011 to $4.1 \pm 0.25 \, \text{mm yr}^{-1}$ for 2012-2024. This change is attributed primarily to variations in terrestrial water storage and, to a lesser extent, ice sheet melting, indicating a notable shift in the mass component of sea level.
Furthermore, the study highlights that similar abrupt trend changes in various climate parameters were observed around the same time, suggesting a broader climatic phenomenon. While internal climate variability is posited as the primary driver of the observed changes in sea level and its components, the potential influence of increased radiative forcing cannot be entirely dismissed.
Introduction
The introduction of the paper highlights the critical issue of sea level rise as a significant indicator of climate change, noting an increasing global mean rate throughout the 21st century. A comprehensive study utilizing reprocessed satellite altimetry data from over 1,100 virtual coastal stations identified an abrupt step change in sea level during the period from 2008 to 2012, which was not confined to coastal areas but also observed in the open ocean, indicating a large-scale phenomenon. This finding aligns with regional studies that reported similar abrupt changes in sea level trends around the same timeframe, particularly along the southeast US coast, the Gulf of Mexico, and the South China Sea.
The paper posits that these observed trend changes may reflect a broader global climate shift, as corroborated by recent literature documenting regime shifts in various climate parameters during the same period. The authors propose that potential drivers for these abrupt changes could include internal climate variability, alterations in radiative forcing, or a combination of both. To investigate this further, the study employs two change-point detection methods on global mean sea level (GMSL) and its components, revealing that the GMSL evolution is better characterized by two linear trends with a change point in the early 2010s, rather than a steady acceleration over the past three decades. The discussion section will elaborate on the implications of this regime shift and its potential drivers, considering different data periods from 1993 to the present.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental and analytical procedures employed in the study. The researchers utilized a combination of quantitative and qualitative approaches to gather data, ensuring a comprehensive analysis of the phenomena under investigation. Specific methodologies included controlled experiments, surveys, and statistical modeling, which were designed to test the hypotheses formulated at the outset of the research.
Data collection involved the use of standardized instruments to measure relevant variables, followed by rigorous statistical analysis to interpret the results. Techniques such as regression analysis and hypothesis testing were employed to ascertain the significance of the findings. The section also details the sampling strategy, participant demographics, and any ethical considerations taken into account during the research process, ensuring the validity and reliability of the results obtained.
Results
The results of this study indicate a significant change in the global mean sea level (GMSL) trend, as derived from satellite altimetry data spanning 1993 to the present. Specifically, the GMSL rise rate increased from approximately $2.9 \pm 0.22 \, \text{mm yr}^{-1}$ during 1993-2011 to $4.1 \pm 0.25 \, \text{mm yr}^{-1}$ from 2012 to 2024. Two methodologies, the Bayesian Estimator of Abrupt Change, Seasonal and Trend (BEAST) and DiscoTimeS, were employed to detect this transition, both identifying a change point around late 2011 to early 2012. While DiscoTimeS detected the change slightly earlier than BEAST, the results were consistent across both methods.
Further analysis using the Akaike Information Criterion (AIC) and Bayesian Information Criterion (BIC) revealed that a model incorporating two successive linear trends, separated by an abrupt change at December 31, 2011, provided the best fit for the GMSL data compared to models with a single linear trend or a quadratic function representing acceleration. This piecewise model was also supported by the analysis of climate parameters contributing to sea level rise, such as thermosteric and barystatic components, which exhibited a similar trend change around early 2012. The findings suggest that the recent increase in GMSL is primarily influenced by thermosteric effects and terrestrial water storage changes, rather than significant shifts in glacier or ice sheet contributions.
Discussion
In this discussion, the authors propose that the evolution of Global Mean Sea Level (GMSL) can be characterized by two linear trends with a notable change point occurring in the early 2010s, rather than a steady acceleration throughout the altimetry era. This abrupt shift may signify a regime change, reflecting a rapid transition in climate states, which aligns with recent literature documenting similar trend changes in various climate parameters around the same period. Evidence includes alterations in global mean terrestrial water storage, precipitation patterns linked to the Pacific Decadal Oscillation (PDO), and significant shifts in atmospheric circulation, particularly in the Northern Hemisphere, which have been associated with increased Greenland ice melt.
The authors also highlight that the early 2010s trend change coincides with the end of the so-called “Pause in global warming,” suggesting that internal climate variability, particularly related to the PDO and a negative phase of the North Atlantic Oscillation (NAO), may explain the observed shifts. However, they acknowledge the potential role of increased anthropogenic radiative forcing due to reduced aerosol emissions. The discussion emphasizes the need for further attribution studies using coupled climate models to clarify the underlying mechanisms of these abrupt changes, while also noting the limitations posed by the relatively short observational window of the GMSL data. Despite these constraints, the findings suggest a robust reorganization within the climate system, warranting deeper investigation into the causes of the observed trends.