Η άνοδος της στάθμης της θάλασσας είναι βασικό στοιχείο στην ανίχνευση, κατανόηση, διάθεση και ορθή πρόβλεψη των κλιματολογικών αλλαγών. Κατά τον 20ο αιώνα, οι ωκεανοί αποθήκευσαν πάνω από 80% της θερμότητας, που θέρμαινε την γη. Η συσχετιζόμενη θερμική διαστολή των ωκεανών, μαζί με τις αλλαγές στους παγετώνες και στην επιφάνεια των πάγων, μάλλον θα υπερισχύσουν κατά τον 21ο αιώνα στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Ωστόσο, υπάρχει αυξημένη ανησυχία ότι η συμβολή από το λιώσιμο της επιφάνειας των πάγων και μπορεί να είναι και μεγαλύτερης έκτασης από αυτήν, που υπολογίστηκε προηγουμένως, και σε μεγαλύτερη κλίμακα χρόνου, οι επιφάνειες των πάγων της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να συμβάλουν σημαντικά στις αλλαγές στη στάθμη της θάλασσας.
Κατά τον 21ο αιώνα, η στάθμη της θάλασσας θα συνεχίσει να ανεβαίνει λόγω της υπερθέρμανσης που συντελέστηκε τόσο κατά τον 20ο αιώνα όσο και κατά τον 21ο αιώνα και που οφείλεται στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Οι πλέον ουσιαστικές προβλέψεις για τον 21ο αιώνα είναι οι Εκτιμήσεις του Διακυβερνητικού Πάνελ για τις Κλιματολογικές Αλλαγές (IPCC) του 2001 και 2007.
Στις εκτιμήσεις για το 2007 σχετικά με την υπερθέρμανση του πλανήτη, το Διακυβερνητικό Πάνελ για τις Κλιματολογικές Αλλαγές (IPCC) προέβλεψε ότι η στάθμη της θάλασσας αναμένεται να αυξηθεί μεταξύ 0,18 και 0,59 μέτρα (0,6 και 2 πόδια) τον επόμενο αιώνα.
Οι εκτιμήσεις της ωκεάνιας θερμικής διαστολής γίνονται με συνδυασμένα κλιματικά μοντέλα για την έκταση των σεναρίων των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου της SRES. Πρόσφατες εκτιμήσεις καταδεικνύουν ότι οι μη πολικοί παγετώνες και οι επιφάνειες των πάγων ενδέχεται να περιέχουν αρκετό νερό να αυξήσουν την στάθμη της θάλασσας κατά 15 έως 37 εκατοστά (Lemke et al. 2007). Η μεγαλύτερη συμβολή είναι από μεγάλους παγετώνες σε περιοχές με ισχυρές βροχοπτώσεις, όπως τα παράκτια βουνά γύρω από τον Κόλπο της Αλάσκας, ή στην Παταγονία και στην Γη του Πυρός στη Νότιο Αμερική. Πολλοί από τους παγετώνες αυτούς ρέουν στη θάλασσα ή σε μεγάλες λίμνες και λιώνουν γρήγορα διότι ο πάγος βρίσκεται κοντά σε θερμοκρασίες τήξης.
Για την Γροιλανδία, το λιώσιμο στην επιφάνεια όσο και η αποκόλληση των παγόβουνων συμβάλουν στην μαζική απώλεια. Κατά τις τελευταίες δεκαετίες, το λιώσιμο στην επιφάνεια αύξησε και τώρα υπερισχύει της αυξημένης χιονόπτωσης, δημιουργώντας μία θετική συμβολή στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας κατά τον 21ο αιώνα. Για το μεγαλύτερο μέρος της Ανταρκτικής οι σημερινές και οι προβλεπόμενες επιφανειακές θερμοκρασίες κατά τον 21ο αιώνα είναι πολύ ψυχρές ώστε να υπάρξει σημαντικό λιώσιμο και η βροχόπτωση ισορροπείται με την ροή των παγετώνων στον ωκεανό (Lemke et al. 2007).
Εκτός των επιφανειακών αυτών διεργασιών, υπάρχουν προτάσεις για μια πιθανή δυναμική απάντηση (ολίσθηση των εκροών των παγετώνων πάνω σε στρώμα βράχου) της επιφάνειας των πάγων της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής. Στην Γροιλανδία, υπήρξε σημαντική αύξηση στον ρυθμό ροής των εκροών των παγετώνων κατά τις αρχές του 21ου αιώνα. Ένας πιθανός λόγος για την αύξηση αυτή είναι ότι ο πάγος που λιώνει στην επιφάνεια προχωρά προς την βάση των παγετώνων λιπαίνοντας την ροή τους πάνω στο στρώμα βράχου, γεγονός που συνάδει με τους αυξημένους ρυθμούς ροής των παγετώνων. Ένα άλλο φαινόμενο το οποίο ενδέχεται να γίνει και πιο σημαντικό είναι ότι καθώς οι επιφάνειες των πάγων γύρω από την Ανταρκτική και τη Γροιλανδία λιώνουν ή σπάζουν (π.χ. Larsen B) επιτρέπουν στους παγετώνες που είναι πίσω τους να ρέουν γρηγορότερα, προκαλώντας αυξημένη ροή προς τους ωκεανούς.
Όταν γίνονται προβλέψεις για την μελλοντική άνοδο της στάθμης της θάλασσας θα πρέπει να αναγνωρίζουμε ότι οι τοπικές τάσεις που συνδέονται με δεκαετή μεταβλητότητα θα προστεθούν στην αργά αυξανόμενη παγκόσμια μέση στάθμη της θάλασσας. Στο στάδιο αυτί δεν υπάρχει συμφωνημένο σχήμα για την μακροπρόθεσμη περιφερειακή διανομή της προβλεπόμενης ανόδου της στάθμης της θάλασσας. Ωστόσο, υπάρχουν κάποια χαρακτηριστικά που είναι κοινά στα περισσότερα μοντέλα πρόβλεψης – για παράδειγμα μία μέγιστη άνοδο της στάθμης της θάλασσας στον Αρκτικό Ωκεανό και μία ελάχιστη άνοδο της στάθμης της θάλασσας στον Νότιο Ωκεανό νοτίως του Ανταρκτικού Παραπόλιου Ρεύματος.
Σχήμα 8 Το πολυμοντέλο της μετατόπισης της προβλεπόμενης περιφερειακής ανόδου της στάθμης της θάλασσας από τις παγκόσμιες προβλέψεις του μέσου όρου (SRES A1B) για το 2030 και 2970 (source: http://www.cmar.csiro.au/sealevel)
Για τις επόμενες μερικές δεκαετίες, ο ρυθμός της ανόδου της στάθμης της θάλασσας έχει εν μέρει κλειδωθεί από τις προηγούμενες εκπομπές, και δεν θα εξαρτάται ουσιαστικά από τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στις αρχές του 21ου αιώνα. Ωστόσο, οι προβλέψεις για την στάθμη της θάλασσας για το 2100 και μετά εξαρτώνται κατά πολύ από τις μελλοντικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, με την ωκεάνια θερμική διαστολή και το λιώσιμο των επιφανειών των πάγων να προσδίδουν πιθανότατα κάποια μέτρα στην στάθμη της θάλασσας σε διάστημα αιώνων για υψηλότερες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
Η σημερινή συμβολή την Γροιλανδίας προέρχεται τόσο από το λιώσιμο στην επιφάνεια όσο και η αποκόλληση των παγόβουνων και για την Ανταρκτική από την αποκόλληση των παγόβουνων μόνο. Η συμβολή της επιφάνειας των πάγων δεν είναι αρκετά κατανοητή προς το παρόν και αποτελεί αντικείμενο έρευνας.
Στην περίπτωση της επιφάνειας των πάγων της Γροιλανδίας, εάν οι μέση παγκόσμια θερμοκρασία περάσει ένα σημείο το οποίο υπολογίζεται να είναι της τάξης του 1,9°C με 4,6°C πάνω από τις προβιομηχανικές τιμές, το επιφανειακό λιώσιμο ενδέχεται να ξεπεράσει την βροχόπτωση (Gregory and Huybrechts, 2006). Αυτό θα είχε ως συνέπεια την συνεχόμενη συρρίκνωση της επιφάνειας των πάγων της Γροιλανδίας για αιώνες και χιλιετίες. Το λιώσιμο της επιφάνειας των πάγων της Γροιλανδίας θα μπορούσε να αυξήσει την παγκόσμια μέση στάθμη της θάλασσας κατά περίπου 7 μέτρα. Το συμπέρασμα αυτό συνάδει με την παρατήρηση ότι η παγκόσμια στάθμη της θάλασσας κατά την τελευταία μεσοπαγετική φάση, όταν οι θερμοκρασίες βρίσκονταν εντός αυτού του εύρους, ήταν κάποια μέτρα υψηλότερη από την σημερινή. Το όριο αυτό (του λιωσίματος που υπερβαίνει την βροχόπτωση) θα μπορούσε να ξεπεραστεί στα τέλη του 21ου αιώνα.
Δυναμικές αποκρίσεις των επιφανειών των πάγων της Γροιλανδίας και/ή της Δυτικής Ανταρκτικής (ολίσθηση των επιφανειών των πάγων πάνω σε στρώμα βράχων) θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα σημαντικά πιο ταχύ ρυθμό ανόδου της στάθμης της θάλασσας από το επιφανειακό λιώσιμο. Υπάρχουν αρκετές αποδείξεις ότι η δυναμική αυτή απόκριση ενδέχεται να συμβεί (http://www.cmar.csiro.au/sealevel).
Είναι δύσκολο για τους επιστήμονες να είναι πιο ακριβείς στις προβλέψεις τους για την στάθμη της θάλασσας διότι υπάρχουν πολλές αβεβαιότητες:
• Συσσώρευση αερίων του θερμοκηπίου
Αν και οι επιστήμονες συμφωνούν ότι τα αέρια του θερμοκηπίου αυξάνουν, η μελλοντική τους αύξηση εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως την αύξηση του πληθυσμού, την χρήση της ενέργειας και την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών.
• Κλιματική ευαισθησία
Η κλιματική ευαισθησία είναι το ποσό της ατμοσφαιρικής υπερθέρμανσης που προέρχεται από την συσσώρευση στην ατμόσφαιρα διοξειδίου του άνθρακα. Εξαρτάται από την παρουσία αερίων του θερμοκηπίου, και από διαδικασίες ανατροφοδότησης από νέφη, υδρατμούς και πάγο Πρόκειται για σημαντική πηγή αβεβαιότητας για τις προβλέψεις των μακροπρόθεσμων κλιματολογικών αλλαγών.
• Ωκεάνια ανταλλαγή θερμότητας
Η θερμότητα μετακινείται μεταξύ της ατμόσφαιρας και της επιφάνειας των ωκεανών. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια σε οποιαδήποτε ώρα επηρεάζεται από το τι γίνεται στους ωκεανούς. Πολύ μικρές αλλαγές στην μεταφορά θερμότητας ή άλατος μπορεί να έχουν μεγάλη επίδραση στην θερμοκρασία της επιφάνειας, και κατ΄επέκταση στο κλίμα. Τα ωκεάνια μοντέλα αναπτύχτηκαν γοργά τις τελευταίες δύο δεκαετίες αλλά ή ακριβής αναπαράσταση των πιο σημαντικών ωκεάνιων χαρακτηριστικών παραμένει πρόκληση.
• Πάγος
Υπάρχει αβεβαιότητα για την απόκριση της επιφάνειας των πάγων στην Γροιλανδία και την Ανταρκτική στην αύξηση της θερμοκρασίας που συντελείται εδώ και εκατοντάδες χρόνια. Οι επιστήμονες ανησυχούν ότι θα μπορούσε να επέλθει μια ταχεία διάσπαση της επιφάνειας των πάγων της Δυτικής Ανταρκτικής, προκαλώντας ταχεία άνοδο της στάθμης της θάλασσας. (πηγή: http://science.org.au/nova/082/082key.htm)