Średni Poziom Morza (MSL) i powiązane pojęcia nauk o Ziemi

Średni Poziom Morza (MSL) to średnia arytmetyczna godzinowych wysokości poziomu morza obserwowanych w określonym, standaryzowanym okresie—zwykle 19 lat, znanym jako cykl Metona—w danym miejscu. MSL stanowi podstawowy punkt odniesienia dla pomiarów wysokości i głębokości w geodezji, kartografii, lotnictwie i geodezji. Wykorzystanie MSL zapewnia wspólny układ wysokościowy do porównywania wysokości pomiędzy regionami, umożliwiając spójność w nawigacji, inżynierii i badaniach naukowych.

MSL jest wielkością dynamiczną, na którą wpływa wiele zjawisk fizycznych, takich jak pływy, ciśnienie atmosferyczne, prądy oceaniczne, temperatura i zasolenie. Aby ograniczyć krótkoterminowe wahania, MSL nie jest pomiarem chwilowym, lecz średnią, która wygładza zmiany okresowe i epizodyczne. W geodezji MSL przybliża geoidę—powierzchnię ekwipotencjalną grawitacyjną Ziemi—jednak w rzeczywistości lokalny średni poziom morza może odbiegać od geoidy z powodu regionalnych procesów oceanicznych i atmosferycznych.

Zastosowanie w lotnictwie i geodezji

W lotnictwie MSL jest podstawową linią odniesienia dla wszystkich wskazań wysokości. Na przykład, gdy wysokościomierz samolotu wskazuje 3 000 stóp, oznacza to, że znajduje się on 3 000 stóp nad MSL. W geodezji i inżynierii lądowej wysokości terenu i głębokości wód mierzy się względem MSL, zapewniając jednolitą podstawę dla map, planów i projektowania infrastruktury.

Globalny a lokalny MSL

• Globalny Średni Poziom Morza (GMSL): Przestrzennie uśredniona wysokość oceanów, monitorowana przez satelity.
• Lokalny Średni Poziom Morza (LMSL): Wyznaczany w określonych lokalizacjach mareografów, może znacznie różnić się od GMSL ze względu na wpływ regionalnych czynników, takich jak prądy, temperatura, warunki atmosferyczne i ruchy lądu.

Odniesienie ICAO

Zgodnie z Załącznikiem 14 ICAO, wszystkie wysokości lotnisk i przeszkód odnoszą się do MSL, a precyzyjne wyznaczenie MSL jest kluczowe dla bezpieczeństwa i standaryzacji międzynarodowych operacji lotniczych.

Powiązane pojęcia nauk o Ziemi

Układ wysokościowy

Układ wysokościowy to stała powierzchnia odniesienia, od której mierzy się wartości pionowe, takie jak wysokości i głębokości. Układy wysokościowe definiują „zero” dla pomiarów wysokości, umożliwiając spójność pomiarów w różnych miejscach i w czasie. Przykłady to Ordnance Datum Newlyn (Wielka Brytania), NGVD 29 oraz NAVD 88 (USA). Nowoczesne podejścia wykorzystują globalne układy wysokościowe oparte na geoidzie, możliwe dzięki geodezji satelitarnej.

Mareograf

Mareograf to precyzyjny przyrząd instalowany na wybrzeżach do pomiaru poziomu morza względem stałego punktu na lądzie. Mareografy są podstawą do definiowania lokalnego średniego poziomu morza, śledzenia zmian poziomu morza i wspierania nawigacji, inżynierii oraz badań klimatycznych. Mogą wykorzystywać pływaki, czujniki ciśnienia lub technologie radarowe.

Altimetr satelitarny

Altimetr satelitarny to radarowy przyrząd na satelicie, który mierzy precyzyjną odległość od satelity do powierzchni morza, umożliwiając globalny pomiar wysokości powierzchni morza (SSH). Od lat 90. XX wieku satelity, takie jak TOPEX/Poseidon i seria Jason, zrewolucjonizowały globalny monitoring poziomu morza.

Geoid

Geoid to teoretyczna powierzchnia, jaką przyjęłyby oceany pod wpływem samej grawitacji i ruchu obrotowego—powierzchnia ekwipotencjalna grawitacyjna. Geoid stanowi powierzchnię „zera” dla większości układów wysokościowych i jest blisko przybliżana (ale nie idealnie pokrywana) przez MSL.

Elipsoida

Elipsoida to matematycznie zdefiniowana, gładka i regularna powierzchnia, przybliżająca kształt Ziemi (lekko spłaszczoną przy biegunach). Systemy GPS i GNSS wykorzystują modele elipsoidalne (np. WGS84) jako swoje odniesienie geometryczne, jednak różnią się one od geoidy i MSL ze względu na zmienność grawitacji.

Globalny Średni Poziom Morza (GMSL)

Globalny Średni Poziom Morza (GMSL) to przestrzennie uśredniona wysokość oceanów świata. Jest kluczowym wskaźnikiem zmian klimatu, integrującym skutki ocieplenia oceanów, topnienia lodowców i zmian magazynowania wody na lądzie. GMSL jest mierzony przez altimetrię satelitarną i mareografy.

Lokalny Średni Poziom Morza (LMSL)

Lokalny Średni Poziom Morza (LMSL) to przeciętny poziom morza w danym miejscu w okresie 19 lat. LMSL może różnić się od GMSL z powodu czynników regionalnych (prądy, pływy, wiatr i ruchy lądu).

Cykl Metona

Cykl Metona to 19-letni okres stosowany do uśredniania danych z mareografów, obejmujący wszystkie główne cykle pływowe i astronomiczne wpływające na zmienność poziomu morza.

Wysokość powierzchni morza (SSH)

Wysokość powierzchni morza (SSH) to wysokość powierzchni oceanu nad powierzchnią odniesienia (zwykle geoidą lub elipsoidą), mierzona globalnie przez altimetrię satelitarną.

Batymetria

Batymetria to pomiar głębokości zbiorników wodnych względem MSL, niezbędny w nawigacji, geologii i ekologii mórz.

Wysokość ortometryczna

Wysokość ortometryczna to wysokość punktu nad geoidą (średnim poziomem morza), mierzona wzdłuż linii siły ciężkości. Jest to standardowa wysokość stosowana w większości praktycznych zastosowań.

Wysokość elipsoidalna

Wysokość elipsoidalna to geometryczna wysokość nad elipsoidą (powierzchnią odniesienia GNSS), przeliczana na wysokość ortometryczną za pomocą modeli geoidy.

Niwelacja geodezyjna

Niwelacja geodezyjna polega na wyznaczaniu różnic wysokości pomiędzy punktami względem układu wysokościowego, takiego jak MSL. Techniki obejmują niwelację precyzyjną, niwelację trygonometryczną i niwelację GNSS.

Powrót postglacjalny (izostazja polodowcowa)

Powrót postglacjalny lub izostazja polodowcowa (GIA) to stopniowe wynoszenie się lądu wcześniej uciśniętego przez pokrywę lodową, wpływające na lokalne pomiary poziomu morza.

Osiadanie

Osiadanie to obniżanie się terenu z przyczyn naturalnych lub antropogenicznych, wpływające na lokalny względny wzrost poziomu morza.

Rozszerzalność cieplna

Rozszerzalność cieplna to wzrost objętości oceanu wskutek ogrzewania wody morskiej, dominujący czynnik wzrostu poziomu morza w XX i XXI wieku.

Topnienie lodowców

Topnienie lodowców dostarcza słodkiej wody do oceanów z lądowych pokryw lodowych, przyspieszając globalny wzrost poziomu morza.

Zmiany magazynowania wody

Zmiany magazynowania wody obejmują przepływ wody między lądem a oceanem (np. eksploatacja wód podziemnych, napełnianie zbiorników), wpływając na globalny poziom morza.

Równina zalewowa

Równina zalewowa to płaski obszar w pobliżu zbiorników wodnych narażony na zalania, którego mapowanie zależy od dokładnych danych o MSL i wysokości.

Układ pływowy

Układ pływowy to standardowa wysokość zdefiniowana przez fazę pływu (np. średnia wysoka woda, najniższa niska woda, MSL) i jest niezbędna w hydrografii i nawigacji.

Powierzchnia ekwipotencjalna

Powierzchnia ekwipotencjalna to powierzchnia o stałym potencjale grawitacyjnym; geoid jest taką powierzchnią, przybliżającą globalny MSL.

Anomalia grawitacyjna

Anomalia grawitacyjna to odchylenie zmierzonej grawitacji od modelu odniesienia, ujawniające rozkład masy Ziemi i informujące modele geoidy.

Eustatyczny poziom morza

Eustatyczny poziom morza opisuje globalne zmiany objętości oceanów spowodowane topnieniem lodu lub rozszerzalnością cieplną, w przeciwieństwie do lokalnych zmian względnych.

Względny poziom morza

Względny poziom morza to wysokość oceanu względem lądu w danym miejscu, integrująca zarówno zmiany objętości oceanu, jak i ruchy lądu.

Geodezyjny układ odniesienia

Geodezyjny układ odniesienia to standaryzowany układ współrzędnych i powierzchni odniesienia do kartografii, nawigacji i geodezji (np. WGS84).

Podsumowanie

Średni Poziom Morza (MSL) to podstawowa koncepcja geodezyjna leżąca u podstaw kartografii, nawigacji, inżynierii i nauk o klimacie. Jako punkt odniesienia lokalny i globalny umożliwia spójny pomiar wysokości i głębokości, wspierając bezpieczne lotnictwo, solidną infrastrukturę oraz niezawodną ocenę ryzyka zagrożeń naturalnych i zmian klimatu.

Dla organizacji polegających na precyzyjnych danych wysokościowych, zrozumienie MSL i powiązanych pojęć—układów wysokościowych, geoidy, elipsoidy i innych—jest kluczowe dla dokładności, bezpieczeństwa i zgodności z regulacjami.

Zapoznaj się z naszymi zasobami lub skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się, jak dokładne dane MSL i rozwiązania geodezyjne mogą usprawnić Twoje działania.