冰川均衡调整对欧洲大西洋沿岸相对海平面上升和地面沉降的贡献研究

研究人员针对欧洲大西洋沿岸相对海平面(RSL)上升和地面沉降问题，通过冰川均衡调整(GIA)模型量化其贡献。结合地质重建的RSL变化和大地测量数据，评估了GIA模型精度及参数不确定性。结果表明，ANU冰盖模型的静力学校正分量更准确，95%的全新世RSL观测数据和93%的现代垂直地壳运动速率可在1σ置信水平内解释。该研究为理解区域海平面变化机制及预测未来趋势提供了重要依据。

　　

随着全球气候变暖加速，海平面上升已成为威胁沿海地区的重要环境问题。然而，区域海平面变化与全球平均值存在显著差异，这主要归因于冰川均衡调整(GIA)等局部过程的影响。欧洲大西洋沿岸作为末次冰盛期(LGM)冰盖外围的"边缘隆起"区域，其地面沉降机制尚未得到充分量化。传统研究多关注北美和斯堪的纳维亚等近场区域，而对大西洋欧洲沿岸这类中间场区域的GIA贡献缺乏系统评估。

为填补这一空白，Geoffrey Chapman团队在《Quaternary Science Reviews》发表了创新性研究。通过整合全新世相对海平面(RSL)数据库和GNSS垂直地壳运动(VLM)数据，采用7种冰盖历史和440种地球粘度模型构建了3080组GIA参数组合。研究首次系统评估了冰盖静力学分量(ice-loading)和欧亚冰盖(EIS)厚度分布对模拟结果的影响，并利用贝叶斯方法量化了模型不确定性。

关键技术方法包括：1) 采用标准化HOLSEA数据库的340个RSL数据点(214个海平面指示点SLIPs和126个限制性数据点)；2) 整合Schumacher等整理的GNSS-VLM数据(2005-2015年)；3) 构建球形对称、可压缩的Maxwell流变地球模型，参数化三层粘度结构(岩石圈厚度LT、上地幔粘度UMV、下地幔粘度LMV)；4) 应用广义海平面方程计算RSL变化；5) 通过数据-模型失拟度分析和贝叶斯方法确定1σ置信区间。

模型参数估计结果显示：

ANU冰盖模型在拟合全新世RSL数据方面显著优于ICE-6G模型，最优地球参数组合为71km LT、0.2×10²¹ Pas UMV和1×10²¹ Pas LMV。值得注意的是，模型输出对EIS厚度变化不敏感，表明欧亚冰盖分布对研究区RSL预测影响有限。

晚全新世RSL与VLM数据联合分析表明：

当仅考虑过去4ka的RSL数据时，不同冰盖模型的失拟度差异显著减小，证实ANU模型的静力学分量在全新世更具准确性。GNSS-VLM数据拟合显示，93%的观测站速率可在模型不确定范围内解释，但法国北部和西班牙西北部存在空间相干残差，可能反映局部非GIA过程。

海平面预算分析(1957-1997年)发现：

在10个验潮站中，6个站的观测值与模型预测在2σ不确定范围内吻合。其中sterodynamic信号是主要贡献者(0.5-2.5 mm/yr)，其次为冰川消融(0.3-0.8 mm/yr)和GIA(0.3-0.7 mm/yr)。法国Dieppe站出现3.8±0.6 mm/yr的异常残差，可能与验潮站局部沉降有关。

这项研究的重要意义在于：首次量化了GIA对欧洲大西洋沿岸地面沉降和海平面上升的贡献度，并建立了包含参数不确定性的预测模型。研究证实该区域RSL变化主要受冰盖卸载(边缘隆起效应)主导，部分区域(如法国西北部)还受海洋加载影响。通过识别ANU冰盖模型的优越性，为改进全球冰盖历史重建提供了新证据。模型输出的VLM和RSL速率数据集，可直接用于区域海平面变化归因分析和未来预测。该成果对沿海地区适应规划具有重要指导价值，特别是对评估GIA在增强其他海平面变化信号方面的作用提供了量化工具。