Теңіз деңгейінің орташа көрсеткіші

Кіріспе

Географиялық анықтамалық нүкте, ондан түрлі биіктіктер өлшенетін

Теңіз деңгейінің орташа деңгейі (MSL, көбінесе теңіз деңгейі деп қысқартылады) – Жердің жағалау су объектілерінің орташа беткі деңгейі, одан биіктік, мысалы, абсолютті биіктік өлшенуі мүмкін. Әлемдік MSL – вертикальді мәліметтердің стандартталған геодезиялық мәліметтерінің бір түрі, мысалы, картография мен теңіз навигациясында карталық мәлімет ретінде немесе авиацияда атмосфералық қысымды өлшеу үшін, биіктікті және ұшақтардың ұшу биіктігін калибрлеу үшін қолданылады. Орташа теңіз деңгейінің жиі қолданылатын және салыстырмалы түрде қарапайым стандарты – белгілі бір анықтамалық нүктедегі су деңгейін тіркеудің ұзақ мерзімді орташа көрсеткіші. Теңіз деңгейіне көптеген факторлар әсер етеді және геологиялық уақыт өлшемдерінде оның үлкен өзгерістерге ұшырағаны белгілі. Қазіргі теңіз деңгейінің көтерілуіне негізінен адамның қызметінен туындаған климаттың өзгеруі себеп болады. Температураның жоғарылауына байланысты тау мұздықтары мен полярлық мұз қабаттары еруде, мұхиттардағы су көлемі артуда, ал судың өзі де жылудан кеңейеді. Адамның көптеген қоныстары мен инфрақұрылымы теңіз деңгейінің шектеулі өзгерістері күтілетін, салыстырмалы түрде тұрақты деңгейге байланысты салынғандықтан, теңіз деңгейінің көтерілуінен зардап шеккен халықтар жағдайды жеңілдету үшін климатқа бейімделуге инвестиция салуға немесе халықтардың қауіпсіздігіне қауіп төнген жағдайда, басқарылатын кері шегіну процесіне қатысуға мәжбүр болады. «Теңіз деңгейінен жоғары» термині көбінесе «теңіз деңгейінен жоғары» (AMSL) дегенді білдіреді. APSL термині «қазіргі теңіз деңгейінен жоғары» дегенді білдіреді, бұл өткендегі теңіз деңгейін бүгінгі деңгеймен салыстыруды білдіреді. Жердің теңіз деңгейіндегі радиусы экваторда 6 378,137 км (3 963,191 миль) құрайды. Полюстерде ол 6 356,752 км, ал орташа есеппен 6 371,001 км. Бұл жазық сфера, жергілікті гравитациялық аномалиялармен бірігіп, ашық мұхиттағы жерлер үшін жергілікті орташа теңіз деңгейіне жуық Жердің геоидын анықтайды. Геоидқа Үнді мұхитындағы айқын тереңдік кіреді, оның беті жаһандық орташа теңіз деңгейінен төмен түседі (тоқал мен ағындар сияқты шағын әсерлерді ескермегенде).

Mean sea level (MSL, often shortened to sea level) is an average surface level of one or more among Earth's coastal bodies of water from which heights such as elevation may be measured. The global MSL is a type of vertical datuma standardised geodetic datumthat is used, for example, as a chart datum in cartography and marine navigation, or, in aviation, as the standard sea level at which atmospheric pressure is measured to calibrate altitude and, consequently, aircraft flight levels. A common and relatively straightforward mean sea level standard is instead a long term average of tide gauge readings at a particular reference location. Sea levels can be affected by many factors and are known to have varied greatly over geological time scales. Current sea level rise is mainly caused by human induced climate change. When temperatures rise, mountain glaciers and polar ice sheets melt, increasing the amount of water in the oceans, while the existing seawater also expands with heat. Because most of human settlement and infrastructure was built in response to a more normalized sea level with limited expected change, populations affected by sea level rise will need to invest in climate adaptation to mitigate the worst effects or, when populations are at extreme risk, a process of managed retreat. The term above sea level generally refers to above mean sea level (AMSL). The term APSL means above present sea level, comparing sea levels in the past with the level today. Earth's radius at sea level is 6,378.137 km (3,963.191 mi) at the equator. It is 6,356.752 km (3,949.903 mi) at the poles and 6,371.001 km (3,958.756 mi) on average. This flattened spheroid, combined with local gravity anomalies, defines the geoid of the Earth, which approximates the local mean sea level for locations in the open ocean. The geoid includes a significant depression in the Indian Ocean, whose surface dips as much as below the global mean sea level (excluding minor effects such as tides and currents).

Өлшем

Теңіз деңгейіне әсер ететін көптеген факторлар болғандықтан, «теңіз деңгейінің орташа деңгейін» дәл анықтау қиын. Теңіздің бір сәттегі деңгейі уақыт және кеңістік бойынша әртүрлі масштабтарда айтарлықтай өзгереді. Бұл теңіздің үнемі қозғалыста болуына байланысты, оған толқындар, жел, атмосфералық қысым, жердің гравитациялық күші, температура, тұздылық және т.б. әсер етеді. Белгілі бір жердегі теңіздің орташа деңгейі ұзақ уақыт аралығында есептеліп, анықтамалық нүкте ретінде қолданылуы мүмкін. Мысалы, сағаттық өлшемдер толық 19 жылдық Метониялық ай циклы бойынша орташаланып, ресми теңіз деңгейін анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін. Тынық су деңгейі немесе тынық су теңіз деңгейі (ТДЖ) – жел толқындары сияқты қозғалыстар орташаланған теңіз деңгейі. MSL (орташа теңіз деңгейі) SWL-дің (тынық су деңгейінің) уақыт бойынша орташа мәнін білдіреді, яғни, мысалы, толқындардың әсерінен болатын өзгерістердің де орташа мәні нөлге тең болады. Global MSL (жаһандық орташа теңіз деңгейі) – мұхиттың барлық аймағы бойынша кеңістіктік орташа мән, әдетте көптеген теңіз өлшегіштері мен/немесе спутниктік өлшемдерді пайдаланады. 1921 жылға дейін вертикальдік бедер Ливерпульдегі Виктория доктағы MSL болды. Ресей империясы кезінде Ресейде және оның бұрынғы аймақтарында, қазіргі тәуелсіз мемлекеттерде теңіз деңгейі Кронштадт теңіз өлшегішінің нөлдік деңгейінен өлшенді. Гонконгта «mPD» – «түпкілікті дерекке шаққандағы метр» деген мағынаны білдіретін геодезиялық термин, ол карталық дерекке шаққандағы және орташа теңіз деңгейінен төменгі биіктікті көрсетеді. Францияда Марсельдегі Мареграф 1883 жылдан бері теңіз деңгейін үздіксіз өлшейді және теңіз деңгейі туралы ең толық жинақталған деректерді ұсынады. Ол континенттік Еуропаның және Африканың көп бөлігі үшін теңіз деңгейінің ресми анықтамасы ретінде қолданылады. Испания Аликантеде теңіз деңгейіне қатысты биіктікті өлшеу үшін анықтамалық нүктені пайдаланады, ал Еуропалық вертикальді анықтамалық жүйе 1690 жылдарға дейін Амстердам деңгейінің биіктігіне калибрленген. Жерсеріктік биіктік өлшегіштер 1992 жылы TOPEX/Посейдон спутнигінің іске қосылуынан бастап теңіз деңгейін дәл өлшей бастады. NASA және CNES бірлескен миссиясы – TOPEX/Посейдон, 2001 жылы Jason 1 және 2008 жылы Jason 2 спутнигінде мұхит бетінің топографиялық миссиясы болды.

Precise determination of a "mean sea level" is difficult because of the many factors that affect sea level. Instantaneous sea level varies substantially on several scales of time and space. This is because the sea is in constant motion, affected by the tides, wind, atmospheric pressure, local gravitational differences, temperature, salinity, and so forth. The mean sea level at a particular location may be calculated over an extended time period and used as a datum. For example, hourly measurements may be averaged over a full Metonic 19 year lunar cycle to determine the mean sea level at an official tide gauge. Still water level or still water sea level (SWL) is the level of the sea with motions such as wind waves averaged out. Then MSL implies the SWL further averaged over a period of time such that changes due to, e. g., the tides, also have zero mean. Global MSL refers to a spatial average over the entire ocean area, typically using large sets of tide gauges and/or satellite measurements. Before 1921, the vertical datum was MSL at the Victoria Dock, Liverpool. Since the times of the Russian Empire, in Russia and its other former parts, now independent states, the sea level is measured from the zero level of Kronstadt Sea Gauge. In Hong Kong, "mPD" is a surveying term meaning "metres above Principal Datum" and refers to height of above chart datum and below the average sea level. In France, the Marégraphe in Marseilles measures continuously the sea level since 1883 and offers the longest collated data about the sea level. It is used for a part of continental Europe and the main part of Africa as the official sea level. Spain uses the reference to measure heights below or above sea level at Alicante, while the European Vertical Reference System is calibrated to the Amsterdam Peil elevation, which dates back to the 1690s. Satellite altimeters have been making precise measurements of sea level since the launch of TOPEX/Poseidon in 1992. A joint mission of NASA and CNES, TOPEX/Poseidon was followed by Jason 1 in 2001 and the Ocean Surface Topography Mission on the Jason 2 satellite in 2008.

Теңіздің орташа деңгейінен жоғары биіктігі

Орташа теңіз деңгейінен биіктік (ОТДБ) – объектінің (жер бетінде) немесе (әуеде) биіктігінің орташа теңіз деңгейіне (ОТДБ) қатысты өлшенуі. Бұл авиацияда да қолданылады, онда кейбір биіктіктер орташа теңіз деңгейіне (ұшу биіктігінен өзгеше) қатысты тіркеліп, хабарланады, сондай-ақ атмосфералық ғылымдар мен жер өлшеуде де пайдаланылады. Балама ретінде, биіктік өлшемдерін бүкіл Жерді жуықтайтын эталондық эллипсоидқа негіздеуге болады, GPS сияқты жүйелер осылай жұмыс істейді. Авиацияда биіктікті анықтау үшін көбінесе WGS84 деп аталатын эталондық эллипсоид қолданылады; алайда, бұл эллипсоидтық биіктік пен жергілікті орташа теңіз деңгейі арасында айырмашылықтар болуы мүмкін.

Құрғақ жер

Теңіз деңгейі мен құрғақ жер арасындағы қарым-қатынастың өзгеруін сипаттау үшін бірнеше терминдер қолданылады. "Салыстырмалы" – шөгінді қабатындағы белгілі бір нүктеге қатысты болатын өзгеріс. "Эвстатикалық" – жердің ортасы сияқты белгілі бір нүктеге қатысты теңіз деңгейінің жаһандық өзгерісін білдіреді, мысалы, мұздықтардың еруі салдарынан. "Стерикалық" – судың жылулық кеңеюі мен тұздылығының өзгеруіне байланысты теңіз деңгейінің жаһандық өзгерісін көрсетеді. "Изостатикалық" – мұхиттардағы су көлемінің өзгеруін ескермей, жердің белгілі бір нүктеге қатысты деңгейінің өзгеруін білдіреді, бұл жылулық серпілу немесе тектоникалық әсерлерден туындауы мүмкін. Мұз дәуірінің соңында мұздықтардың еруі изостатикалық мұздықтан кейінгі көтерілуге алып келеді, яғни мұздың салмағы алынғаннан кейін жердің көтерілуі. Керісінше, ескі жанартаулық аралдар суыған жанартаулардың салмағынан туындаған изостатикалық шөгудің нәтижесінде теңіз деңгейінің салыстырмалы түрде көтерілуін бастан кешіреді. Жер асты суларын алудан туындаған жердің шөгуі – теңіз деңгейінің салыстырмалы түрде көтерілуіне себеп болатын тағы бір изостатикалық фактор. Сұйық мұхиты жоқ планеталарда планетологтар планета бетіндегі барлық нүктелердің биіктігін орташалап, "орташа биіктікті" есептей алады. Бұл биіктік, кейде "теңіз деңгейі" немесе нөлдік биіктік делінеді, планеталық нысандардың биіктігі үшін анықтамалық нүкте ретінде қызмет етеді.

Жергілікті және эустатикалық

Жергілікті орташа теңіз деңгейі (LMSL) – жер бетіне қатысты теңіз биіктігі, толқындар мен су тасқынының қозғалыстарынан туындайтын ауытқулар тегістелетін белгілі бір уақыт аралығында, әдетте бір жыл немесе одан да ұзақ мерзімде орташаланған көрсеткіш. Жердің тік қозғалысын ескеріп, LMSL-де байқалатын өзгерістерді түзету қажет, себебі олар теңіз деңгейінің өзгеруімен салыстырылатын жылдамдықпен (жыл сайын миллиметрлермен) жүруі мүмкін. Кейбір жер қозғалыстары соңғы мұз дәуірінің соңында мұз қабаттарының еруіне байланысты изостатикалық бейімделу нәтижесінде пайда болады. Мұз қабаттарының салмағы төмендегі жерді басып, мұз еріген кезде жер баяу қалпына келеді. Жер бетіндегі мұздың көлемінің өзгеруі геоидтің және полюстік бұрылыстың қайта реттелуі арқылы жергілікті және аймақтық теңіз деңгейлеріне де әсер етеді. Атмосфералық қысым, мұхит ағындары және жергілікті мұхит температурасының өзгеруі де LMSL-ге әсер етуі мүмкін. Теңіз деңгейінің эустатикалық өзгеруі (жергілікті өзгеріске қарағанда жаһандық) – әлемдік мұхиттардағы судың көлемінің немесе мұхит алабының көлемінің өзгеруіне байланысты. Қазіргі уақытта еустатикалық теңіз деңгейінің көтерілуіне екі негізгі механизм себеп болып отыр. Біріншіден, тау мұздықтары мен полярлық мұздықтар сияқты құрлықтағы мұздың еруі мұхиттарға су жіберіп жатыр. Екіншіден, мұхит температурасының жоғарылауы салдарынан жылы су кеңейеді.

Әуе қатынасы

Ұшқыштар биіктік өлшегішті белгілі бір барометрлік қысымға орнату арқылы теңіз деңгейінен биіктікті анықтай алады. Әдетте, биіктік өлшегішті орнату үшін қолданылатын қысым – ұшып өтетін аймақтағы теңіз деңгейіндегі барометрлік қысым болып табылады. Бұл қысым QNH немесе "биіктік өлшегіш" деп аталады және әуе қозғалысын басқару (ATC) немесе автоматты терминалдық ақпарат қызметі (ATIS) арқылы радио арқылы ұшқышқа жеткізіледі. Жердің биіктігі де теңіз деңгейіне сәйкес келетіндіктен, ұшқыш биіктік өлшегіш көрсеткіштерінен жердің биіктігін алып тастау арқылы жерден биіктігін анықтай алады. Авиациялық карталар шаршыларға бөлінген және әрбір шаршыда теңіз деңгейінен жердің ең жоғары биіктігі нақты көрсетілген. Көлденең биіктікке жеткеннен кейін, биіктік өлшегіш халықаралық стандартты атмосфера (ISA) қысымына – теңіз деңгейіндегі 1013,25 гПа немесе 29,92 inHg қысымына орнатылады.