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A medida que el planeta se calienta, dos fuerzas principales elevan el nivel del mar: el deshielo en tierra y el hecho de que el agua ocupa más espacio cuando se calienta.
La dilatación térmica es el proceso en juego: a medida que el agua del océano absorbe calor de un planeta que se calienta, sus moléculas se mueven más y ocupan más espacio, haciendo que el mar se expanda físicamente sin necesidad de añadir una sola gota extra de agua. Esto ocurre junto con el aporte de agua nueva procedente del deshielo de glaciares y capas de hielo, y juntos son los principales impulsores del aumento observado del nivel del mar.
El acoplamiento de marea (tidal locking) describe cómo la rotación de una luna coincide con su órbita, un fenómeno astronómico completamente distinto, y la capilaridad se refiere al movimiento de un líquido por espacios estrechos gracias a la tensión superficial, ninguno de los cuales explica la subida del nivel del mar.
Como la dilatación térmica depende del calor que el océano ya ha absorbido, el nivel del mar sigue subiendo durante mucho tiempo aunque las emisiones se detuvieran de inmediato, ya que el océano profundo tarda muchísimo en responder por completo al calentamiento pasado.
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