平衡全球平均海平面（GMSL）收支对于理解海平面变化至关重要。1960年之后存在的大量不确定性通过纳入近期观测进步而得以降低。所有分析时段（1960–2023年、1993–2023年和2005–2023年）的收支闭合度均在0.18毫米每年以内。这三个时段的趋势分别为2.06、3.41和3.94毫米每年，揭示了上升速率的增加。自1960年以来，观测GMSL与各贡献项之和的年残余量仅为−13至10毫米，2005年后为±5毫米。此外，GMSL加速度收支现已实现闭合。1960年以来GMSL趋势（加速度）的主要驱动因素分别为：热膨胀（thermosteric ocean expansion）占43%（41%），冰川消融占27%（9%），格陵兰冰盖占15%（16%），南极冰盖占12%（13%），陆地水储量占3%（21%）。研究结果凸显了数据处理和偏差校正技术在追踪GMSL及其贡献项中的重要性。
加速上升的海平面（sea level rise）对低洼沿海地区构成重大威胁。理解海平面上升（sea level rise）的成因对于未来海平面变化的预测不可或缺，并为气候适应和减缓工作提供支持。全球平均海平面（Global Mean Sea Level, GMSL）上升由两个主要过程驱动：海洋质量的重力静态（barystatic）变化和（热）膨胀效应。重力静态海平面与冰川、格陵兰和南极冰盖、陆地水储量和大气水汽的淡水输入相关。热膨胀海平面变化是由温度变化引起的海洋体积膨胀或收缩所驱动的。这些已知贡献项之和与GMSL观测值的一致性将证明对海平面上升成因的良好物理理解，而差异则表明GMSL或单个贡献项的观测中存在未解决的系统性误差。海平面收支为未来气候模型模拟和气候政策的预测提供了重要约束。此外，闭合的海平面收支对于可靠估算地球能量不平衡（Earth's Energy Imbalance, EEI）至关重要，约90%的多余能量储存于海洋中。
政府间气候变化专门委员会第六次评估报告（AR6）指出，1971–2018年间贡献项之和的趋势（2.00±0.49毫米每年，90%置信区间）低于观测到的GMSL上升（2.33±0.79毫米每年），虽然该差异在不确定性范围内，但0.33毫米每年的差值大于同期格陵兰冰盖（0.25±0.09毫米每年）、陆地水储量（0.15±0.20毫米每年）和南极冰盖（0.14±0.23毫米每年）的关键单独贡献。得益于全球观测系统（如卫星测高、卫星重力和Argo浮标）的发展，2005–2018年间GMSL收支的残余已降至约0.08毫米每年。然而，自2015年左右以来，残余再次出现，2016–2020年期间达到1.54±0.51毫米每年，且残余时间序列超过±5毫米范围，引发了对当前观测系统的质疑。多种系统性仪器漂移或偏差被识别为预算残余的贡献因素，包括Argo盐度的正漂移、Jason-3微波辐射计的潜在长期漂移、多种仪器的海洋温度偏差以及传统海洋温度插值方法中的"保守性偏差"。
此前研究已确立GMSL上升正在加速，但各因素在不同时间段对加速度的贡献程度尚不明确。Dangendorf等利用验潮仪重建和重力静态分量估算构建了自1960年以来的加速度预算，表明热膨胀分量是加速的主要驱动力，但该预算并非完全独立于单独测量的分量。Nerem等利用GRACE/GRACE-FO数据识别出南极冰盖物质损失为加速度的主要贡献（占45%），但自2002年以来重力静态分量的加速度可能无法完全代表自1993年以来的变化，因为存在强烈的年际变率。
本研究旨在利用最新数据发展和社区估算重新评估GMSL趋势和加速度的收支，分析三个不同时期：长期（1960–2023年，考虑可靠的现场热膨胀海平面数据长度）、测高时代（1993–2023年，卫星测高数据始于1993年）和Argo时代（2005–2023年）。趋势和加速度的中心估算采用普通最小二乘法（Ordinary Least Squares, OLS）基于年变化计算，同时测试了前期研究中使用的局部加权散点图平滑法（LOWESS）和Delta方法。趋势和加速度的不确定性采用基于误差方差-协方差矩阵的统一方法计算，考虑了数据不确定性及其特征。
长期趋势（1960–2023年）方面，GMSL由验潮仪重建（1960–1992年）和卫星测高（1993–2023年）复合估算。该复合时间序列表明1960–2023年GMSL上升速率为2.06±0.35毫米每年。贡献项之和的线性趋势为1.89±0.28毫米每年，其中热膨胀海平面占43%，冰川物质损失占27%，格陵兰冰盖物质损失占15%，南极冰盖物质损失占12%，陆地水储量变化占3%。观测GMSL与贡献项之和的残余为0.17毫米每年（1971–2018年为0.12毫米每年），远小于前期研究。对于加速度，GMSL复合数据显示1960–2023年加速度为0.71±0.18毫米每年每十年，各贡献项之和为0.86±0.10毫米每年每十年，这一一致性增强了当前估算能够可靠量化过去60年GMSL加速成因的信心。热膨胀海平面是主要贡献者，占加速度的41%。
与AR6相比，更好的GMSL闭合度的原因在于多项改进。本研究的GMSL复合记录比AR6低0.14毫米每年。本研究使用的验潮仪重建基于三项最新估算，均利用了垂直陆地运动和海平面指纹的先验信息。AR6采用的一项成员仅对冰川均衡调整（Glacial Isostatic Adjustment, GIA）引起的垂直陆地运动进行校正，导致GMSL的高估。在使用Dangendorf等的重建时，预算显示最小的残余，因其将卡尔曼平滑器与简化空间最优插值（RSOI）结合，改善了采样不确定性。
测高时代（1993–2023年）方面，经对流层湿校正（WTC）基于气候记录进行校正和海底形变校正后，卫星测高的GMSL线性趋势为3.41±0.31毫米每年，与贡献项之和（3.42±0.24毫米每年）高度一致。各分量对GMSL趋势的贡献为：热膨胀变化43%，冰川物质损失19%，格陵兰冰盖物质损失17%，南极冰盖物质损失13%，陆地水储量变化9%，大气水汽变化−1%。
卫星测高显示GMSL加速度为0.83±0.49毫米每年每十年。该值低于先前基于TOPEX/Poseidon和Jason测高任务的研究，原因在于WTC调整。基于Jason-3微波辐射计的WTC可能存在虚假漂移，故本研究采用气候数据记录衍生的WTC，使加速度降低了0.15毫米每年每十年。加速度不确定性（0.49毫米每年每十年）略小于前期研究，受益于连续卫星之间的串联飞行阶段减少了任务间偏移不确定性。重力静态分量之和的加速度为0.47±0.20毫米每年每十年，热膨胀海平面贡献0.10±0.15毫米每年每十年。与1960–2023年相比，较弱的加速度可能与1991年皮纳图博火山喷发有关，该火山喷发导致海洋冷却持续数年，随后在1990年代末出现反弹，使得该时期出现减速。
为突出观测进步对收支的影响，本研究与AR6和F2020的1993–2018年重叠期进行了比较。本研究的残余为−0.05毫米每年，远小于AR6的0.40毫米每年和F2020的0.19毫米每年。AR6未考虑海底形变校正或大气水汽，若考虑这些因素，AR6和F2020的残余将分别增至0.58和0.26毫米每年。与AR6相比，改进的预算闭合主要归因于更新的冰盖物质平衡对比试验（IMBIE）估算用于南极冰盖，以及修订的外围冰川贡献。本研究的热膨胀海平面趋势比F2020高0.19毫米每年，这得益于IAPv4.2中使用的改进质量控制（QC）。IAPv4.2采用了考虑局部范围变化的时间变化局部气候学范围，包含比静态阈值更多的极端值。
Argo时代（2005–2023年）方面，2005年至2015年间，海平面收支的月残余保持在±5毫米以内，但2015年后残余开始增加，表明潜在观测问题。各种数据集的GMSL存在差异，可能因为Jason-3辐射计存在漂移。本研究采用气候记录衍生的WTC以避免辐射计漂移。使用IAPv4.2的热膨胀海平面能够捕捉2000米以下海洋加热加速。Argo盐度观测在2015年后可能存在漂移，但本研究聚焦于热膨胀变化，因为盐度对全球平均变化的贡献有限。
对于重力静态海平面，本研究使用了GRACE/GRACE-FO集合均值、卫星激光测距以及本研究和L2024的重力静态贡献之和。无论使用哪种数据集，除卫星激光测距因仪器噪声较高外，与IAPv4.2热膨胀海平面结合后，2015年后的预算残余大多小于±5毫米。因此，通过对卫星测高和海洋温度观测应用所有必要的校正，年际GMSL收支可以在±5毫米内闭合。
使用本研究的新数据集，2005–2023年间测高数据显示GMSL线性趋势为3.94±0.31毫米每年，热膨胀海平面贡献1.55±0.28毫米每年。基于分量之和的重力静态海平面增加估算为2.24±0.21毫米每年。GRACE/GRACE-FO和卫星激光测距的估算结果相似，分别显示重力静态海平面上升趋势为1.99±0.16毫米每年和2.13毫米每年。虽然预算残余几乎小于±5毫米，但趋势残余大于0.15毫米每年。AR6的趋势预算残余为0.08毫米每年，但并不意味着当前观测系统能够完全闭合预算，因为AR6未包含海底形变和大气水汽，若考虑这些因素，残余将增至0.30毫米每年。
2005–2023年的加速度受年际变率强烈影响，结果需谨慎解读。测高推断的加速度为0.84±0.66毫米每年每十年。若通过多元线性回归方法去除年际变率，加速度降至0.75毫米每年每十年。热膨胀海平面是主要贡献者，为1.15±0.33毫米每年每十年。该结果得到EEI观测的支持，云和地球辐射能量系统（CERES）显示2005–2023年大气层顶净辐射通量趋势为0.57瓦每平方米每十年，若90%能量被海洋吸收，则热膨胀海平面上升加速度为1.20毫米每年每十年。重力静态海平面变化率为−0.35±0.44毫米每年每十年，主要由格陵兰和南极冰盖变化引起，至少部分由与大气遥相关模式变化相关的年际变率驱动。GRACE/GRACE-FO推断的重力静态海平面也显示−0.39±0.27毫米每年每十年的减速，两种估算在不确定性范围内满足加速度预算闭合。
讨论部分，本研究通过纳入更新的社区估算和近期海平面观测及相关分量的进步，重新审视了1960–2023年、1993–2023年和2005–2023年三个时期的GMSL上升趋势和加速度收支。虽然前期研究实现了GMSL收支闭合，但因数据集选择不同而存在差异。最新的社区估算协调了多种估算方法之间的差异，减轻了单一来源引起的随机误差，减少了来自数据集选择的差异。
对于线性趋势分析，观测GMSL与贡献项之和的残余相对于AR6和F2020有所降低，主要得益于冰盖社区估算贡献的增强、考虑仪器偏差校正后的热膨胀海平面变化改进估算，以及不同验潮仪重建方法中对超出GIA模型的垂直陆地运动校正的考虑。例如，1993–2018年的残余在AR6中为0.40毫米每年，而在本研究中已降至−0.05毫米每年。三个时期的趋势预算残余分别为0.17、−0.01和0.15毫米每年；1960–2023年的较大残余是由20世纪陆地水储量的有限观测引起的。纳入观测进步后，1960年后GMSL趋势的主要驱动因素为：热膨胀海洋扩张占43%，冰川占27%，格陵兰占15%，南极占12%，陆地水储量占3%。
三个时代的加速度预算可以在各自的不确定性范围内闭合。观测到的GMSL加速度在三个时代保持相对稳定，但关键驱动因素不同。加速度取决于所选时期，并受年际变率和各分量加速度驱动因素恒定性的强烈影响。对于1960–2023年和1993–2023年，主要驱动因素分别为热膨胀海平面（41%）和格陵兰冰盖物质损失（35%）。对于2005–2023年，热膨胀海平面的强加速（1.15毫米每年每十年）部分被重力静态分量的减速（−0.35毫米每年每十年）所抵消。
本研究实现的加速度预算闭合补充了先前将冰盖视为主要驱动因素的研究，意味着分量加速度并非随时间恒定。此外，最近二十年的预算表明，由于气溶胶减少和冰融化导致的EEI增加可以极大地影响GMSL。一些研究利用卫星测高推导的加速度和趋势外推未来GMSL变化，结果接近基于模型的预测，这与本研究指出的GMSL加速度至少自1960年代以来保持时间稳定一致。然而，各分量对不同强迫的响应相对贡献发生变化，如火山喷发、EEI增加和年代际变率等。
除基于年数据的三个不同时期趋势和加速度外，本研究还重新评估了2005年后的GMSL月数据以及重力静态和热膨胀海平面数据的组合。月GMSL预算的残余减少至±5毫米。
尽管本研究降低了预算残余，但存在一些注意事项。首先，陆地水储量是1960年以来海平面收支的主要不确定性。地下水估算是最不确定的部分，因为直到GRACE/GRACE-FO发射才出现全球观测。在此之前，估算主要来源于全球水文模型，但水文模型无法准确模拟人类活动密集管理区域。其次，本研究聚焦于全球平均预算，但 basin尺度上的预算残余能否降低尚不清楚。Argo时代最大的趋势预算残余出现在北大西洋和印度洋，区域预算将在未来进行探索。
GMSL预算残余的降低是通过观测技术的进步实现的，表明GMSL上升趋势和加速度的主要贡献者已成功识别。1971–2018年GMSL收支中先前存在的残余甚至大于格陵兰和南极冰盖的单独贡献，这一残余已通过改进的GMSL估算得到解决，原因在于考虑了超出GIA校正的垂直陆地运动估算。最终，维护和改进地球气候观测系统对于解决GMSL加速中的不一致性至关重要。
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