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全球平均溫度增高，將導致全球平均海平面升高。一地的海平面變化，主要是指該地海洋或陸地或兩者同時的上升或下降運動。若全球陸地相當穩定，只有海平面的升或降，這種變化稱為「全球水動型海平面變化」（eustatic change）；若全球海平面相當穩定，由於陸地的變動，造成相對的海平面升或降，這種變化稱為「大地構造型海平面變化」（tectonic change）。全球水動型海平面變化是全球尺度的變化；大地構造型的海平面變化屬局部區域性的變化。若只考察某一地方的海平面升或降，則很難判別該地的升降運動是全球性抑或區域性的海平面變化。造成全球性海平面變化的主要原因包括：
一、全球冰川的增加或消融；
二、陸地上湖泊水體的增加或消失；
三、海盆面積（或體積）的改變；
四、海底沈積物的增多或減少。
造成一個地方地域性海平面變化的因子包括：
一、全球性的海平面變化；
二、大地構造的陸地上升或下沈運動；
三、地震或火山的作用；
四、岩層本身壓實的下沈現象；
五、氣候的波動，如恩索現象（ENSO）；
六、人為的地盤下陷。
根據地質調查，目前科學家已經發現，在上個冰河時代（約1萬5千年前）時，全球平均海平面比今天低100～150公尺。冰河時代結束後，全球平均海平面迅速上升，一直到6千年前為止。從6千年前開始，全球的海平面變化已變得相當小，在這6千年間，海平面的波動幅度僅在數公尺之間。
二十世紀以來，科學家根據世界各地潮位站的紀錄，發現世界各地的相對海平面大致呈穩定上升現象。1941年，顧登堡（B.Gutenberg）計算發現，當時全球海平面平均每年上升1公厘。目前全球海平面的上升幅度每年大約在1.2～1.5公厘之間。
若假設全球陸地穩定，但由於未來全球溫度還在上升，地表冰川因而會消融，這樣會造成全球水量增加，導致全球水動型海平面上升。要估算未來海平面上升的幅度，必須考慮下列四項因子：
一、海洋水熱膨脹的情形；
二、山岳冰川的消融情形；
三、格陵蘭冰川的消融情形；
四、南極大陸冰川的崩潰情形。
芮維勒（R.Revelle）假設2100年時全球增溫為3～4℃，且南極大陸冰川不會減小，在這樣的情況下，他計算得到的結果是：海水因熱膨會升高30公分；高山冰川的融解導致海平面上升12公分；格陵蘭冰川的融解造成海平面上升12公分；其他因子所造成的海平面上升為16公分；因而總上升量是70公分，其中誤差約為25％。
霍夫曼（J. S. Hoffman）也計算過海平面的上升情形，得到的結果是：2100年時，因熱膨脹而使海平面上升28～83公分；高山冰川的融解上升12～37公分；格陵蘭冰川的融解上升6～27公分；南極大陸冰川融解使海平面上升12～220公分；其總上升量為57～368公分。
美國麻州烏茲霍爾海洋研究院（Woods Hole Oceangraphic Institute）亦估算過全球海平面的上升情形，在不考慮局部地方的地盤下陷情形下，全球海平面在2100年時的上升量為28～217公分。
綜合以上所述，可知海平面的上升因計算者而有些許差異，但所有學者都同意未來的海平面一直會持續上升，上升的大小則與全球的增溫幅度密切相關，而增溫幅度又與大氣溫室效應的強弱有關。
海平面上升的影響
全球海平面上升，將對人類產生空前巨大影響。首先海平面上升將會造成現在海岸線的後退，因而導致許多陸地消失（其實是被海水淹沒掉），尤其是大河口的三角洲及低平的海岸平原地帶最嚴重。這些低平的肥沃地區，通常又是人口稠密和工商業發達的地區，例如埃及的尼羅河三角洲、孟加拉共和國的恆河和布拉馬普德拉河的聯合三角洲、美國的密西西比河三角洲、中國的長江三角洲及珠江三角洲等。沿海低地及三角洲的沈沒，將使原來居住其地的居民流離失所，若政府處置不當，將使這些人民變成洪水難民，因而可能導致社會、經濟或政治的動盪不安。
海水淹沒沿海低地和三角洲後，鹽水還會入侵內陸，使原來肥沃的農地土壤鹽化，造成農業和耕地嚴重損失。當海水侵入內陸的地下含水層後，更會污染日漸不足的淡水資源。
海水上升還會打破現在已經達到平衡的海岸剖面，促使海岸侵蝕作用加強。根據布倫（P.Bruun）法則，在砂質海岸地帶，海平面每上升1公分，海岸將因受到侵蝕而後退1公尺以上。海岸後退又會破壞現有的海岸工程防護措施，因而使得其建造及維護成本增加，這將是非常巨大的財政負擔。
海平面上升還會增加洪水的次數，使沿海地區的洪災更為嚴重。此外，海平面上升也將破壞現有的魚塭和鹽田，而且現有的紅樹林也難逃淹沒命運。
全球增溫和海平面上升已是不可避免的環境災害，它對我們人類即將造成史無前例的衝擊，我們怎可忽視？如果我們今天還不設法尋求解決之道，那麼等到2100年時，我們就會發現那時地理學家所繪製的世界全圖，與今天所見的世界全圖相比，地球已經經歷了一場巨大變遷。