中国现代海平面变化及影响

一、中国现代海平面的变化海平面即指平均海平面,是由验潮站逐时潮位记录的平均值获得。长期验潮站的多年平均海平面变化是很小的,数量在毫米级。 1.百年来中国海平面的变化根据国家海洋局资料(1990),在中国沿海48个长期验潮站中,海平面呈上升趋势的有39个站,占总数的81％,呈下降趋势的有7个站,占总数的15％,基本稳定的有2个站,占总数4％。48个站1200多站年资料统计表明,百年来我国海平面平均年增率为     

胶州湾的潮汐与潮流

胶州湾是我国沿海的一个重要港湾,长期以来对其进行了较多的调查研究工作。大港验潮站自1926年起开始观测(1936-1946年曾中断),目前已积累了44年的长期水位资料。山角底验潮站自1967年开始观测,也积累了16年的水位资料。我们还系统地搜集了我所1958-1959年在薛家岛、东洋嘴、团岛、麦岛、大公岛分别进行的四个月、两个月及半个月的观测资料,以及山东海洋学院1975年在红岛船厂(阴岛)、黄岛客运码头分别进行的三个月及两个月的水位观测资料和团岛湾、后岔湾、大石头等地的潮汐调和常数。此外,我们还搜集了胶州湾及其附近海区共二十三个测站的海流连续观测资料,其中十九个站的资料是由我所在1957-1959年观测的,三个站是1982年“全国海岸带调查”中测得的,另一个站是华东水利学院提供的资料。这些测站,除六个站为一昼夜连续观测外,其余十七个站均为二昼夜以上连续观测(有一个站为十五昼夜连续观测)。观测站位见图1。 我们把搜集到的这些潮汐、潮流资料进行了调和分析,得到了各主要分潮的调和常数及潮汐、潮流特征值。本文以此为基础,结合实测资料,分析了胶州湾潮汐、潮流的基本特征。     

广东省沿海月均海平面变化研究

利用广东省沿海珠江三角洲河口区、粤东和粤西17个验潮站潮(水)位资料,通过经典谱分析、最大熵谱法(MEM)和小波分析分析等方法,对广东省沿海的月均海平面变化进行了研究。结果表明,广东沿海月均海平面呈现显著的季节变化和年际变化规律,海平面呈上升趋势,上升速率为1.2～2.0mm/a。     

精化沿海高程异常图的方法——CPS、海面水准相结合法

引言 我国沿海包括岛屿的高程测量,过去普遍采用海面水准法(即平均海面同步改正法),测量已知站(长期站)到未知站(临时站)的高差,这种方法求得的高程是从青岛验潮站平均海面起算的。青岛验潮站平均海面与中国沿海其它验潮站平均海面高程并不相同,有海面地形之差。人们认为青岛验潮站平均海面起算的高程称正常高h,正常高是从似大地水准面起算的,高程异常ζ就是似大地水准面高,它不具有物理意义。现在常采用的GPS测高法求得的高程(大地高H),是从大地水准面起算的,大地水准面可用重力法求得,具有物理意义,但精度不高,需要精化。似大地水准面和     

福建近海海平面变化研究

利用福建沿海几个主要验潮站数据与法国空间局(CNES)AVISO多卫星融合资料分析了福建近海及其周边海域海平面的时、空变化特征及主要模态,并简要分析福建近海海平面变化趋势.得到如下结论:近54a(1960~2013年)福建沿海相对海平面上升约2 mm/a,福建沿海海平面变化存在显著的季节变化和2~3a及6~8a的年际变化特征,这与ENSO和长周期天文分潮的变化周期较为吻合;对比同期卫星高度计资料和潮位站资料(1993~2012年)发现,卫星高度计与潮位站分析结果基本一致;卫星高度计和潮位站分析结果表明,福建沿海区域海平面近20a平均线性变化趋势约为4 mm/a.     

9711号特大风暴潮灾的预（警）报

１９９７年第１１号台风恰值农历天文大潮期,袭击我国东部沿海六省二市,风、雨、潮“三碰头”呼啸而至,受其影响我国东部沿海发生了建国后最严重的一次台风风暴潮灾,灾害波及福建、浙江、上海、江苏、山东、天津、河北和辽宁。福建、浙江、上海、江苏、天津有多个验潮站均出现了破历史记录的高潮位。东、黄、渤海的沿岸大部分验潮站的高潮位超过当地警戒水位,这是历史所罕见的。在这一特大潮灾出现之前及其发生发展的过程中,预报中心风暴潮组以高度的责任心,依靠先进的预报技术,凭借丰富的预报经验,成功地预报了这次特大台风风暴潮,大大减轻了潮灾带来的人员伤亡,使财产损失减少到最低程度。     

近10多年来我国沿海海平面变化和风暴潮

近百年来全球气候显著变暖,导致世界性海平面持续波动上升。根据我国沿海验潮站潮位资料统计分析表明,近10多年(1989～2000)来我国沿海海平面也早持续上升趋势,而且有较大幅度的上升。同时,近期发生在我国沿海的风暴潮强度较前期(1975～1986)明显加大。     

中国沿海验潮站及其邻近地区陆地垂直运动分析

利用中国沿岸验潮站GNSS和邻近地区陆态网络GNSS基准站观测数据,结合卫星高度计和验潮站海平面观测数据分析了中国沿海验潮站及其邻近地区陆地垂直运动特征。中国沿海海平面观测以及验潮站和陆态网GNSS基准站观测结果显示,中国沿海省区市及沿海验潮站陆地垂直运动总体表现为：辽宁至江苏沿海上升、上海至福建泉州沿海沉降、福建厦门至广西沿海升降交替的格局,局部滨海平原地区如华北平原天津南部、河北平原的沧县则表现出显著的沉降特征。验潮站陆地的抬升与沉降是沿海相对海平面变化的重要组成部分,准确掌握验潮站及其邻近区域的陆地垂直运动特征,可为沿海相对海平面变化分析、海平面变化影响评估以及未来海平面上升预测提供依据。     

山东半岛两港湾假潮的基本特征

本文根据1970～1996年某验潮站(1)和1964～1995年某验潮站(2)水位自记曲线资料,分析了这两个港湾假潮(振幅大于20cm)的基本特征,给出了假潮出现的频数、周期、延时和峰值出现的时刻,还讨论了假潮的类型及成因。     

福建沿海年平均海平面年际、年代际变化特征及预测

利用福建沿海4个验潮站实测潮位资料,在分析实测资料变化趋势的基础上,采用谱分析的方法分析年平均海平面的变化趋势,得到了4个站年平均海平面变化模型,并对未来50年福建沿海的海平面上升趋势进行预测。     

利用验潮和GPS观测技术监测海平面绝对变化

GPS技术可以确定验潮站水准点的地壳垂直形变,结合验潮数据获得的海平面相对变化,可以确定海平面的绝对变化。采用我国3个沿海验潮站两期GPS观测数据,计算了这些点位的地壳垂直运动速率。提出要监测验潮站的地壳垂直运动,最好采用多年连续GPS观测数据。     

陆地垂向运动对沿海相对海平面变化的影响

沿岸陆地垂向运动是沿海相对海平面变化的重要组成部分,可以通过GPS直接观测或者联合验潮站和高度计资料进行推算,前者较为精确但目前欠发达国家和地区沿岸数据缺乏,后者资料相对丰富但准确性有待验证。本研究利用全球191个验潮站数据及同步的高度计资料和GPS监测数据,对两种方法得到的陆地垂向运动速率进行了比较,发现对于陆地垂向运动明显的站位,两种方法计算的趋势相同比例为74%;陆地垂向运动速率的空间分布表现为高纬度沿岸陆地抬升和中低纬度不同程度的陆地沉降,这与冰川均衡调整(GIA)模型结果和近期GRACE重力卫星观测较为符合,说明了基于验潮站和高度计联合推算沿岸陆地垂向运动的方法具有较高可行性。将此方法应用于中国沿岸,基于29个长期验潮站数据计算了中国沿海1993—2016年陆地垂向运动速率,发现存在以长江口为分界北升南降的空间特征;南部沿岸陆地沉降会加剧沿海相对海平面上升,给区域经济发展和人民生活带来风险。     

山东沿海潮汐的时空特征分析

综合利用山东沿海长期验潮站和短期验潮站获取的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到山东沿海验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析山东沿海潮汐的时空特征。结果表明:山东沿海潮汐类型以规则半日潮和不规则半日潮为主;山东沿海平均潮差在0.35~3.06 m范围内,平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差变化基本一致;在山东沿海的黄河口及莱州湾附近海域呈现出明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等存在区域性分布;平均高潮间隙在1.7~11.7 h之间变化。     

中国近海及邻近海域精密潮汐模型的构建

基于POM(princeton ocean model)模式与blending同化法,采用逐步同化卫星测高沿迹分析结果、中期验潮站成果与长期验潮站成果的方式,构建了中国近海及邻近海域1'×1'的13个主要分潮的精密潮汐模型。精度评估表明11个主要分潮(天文分潮与浅水分潮)的总体综合预报误差RSS优于9.7cm。分辨率及在中国沿海的精度都优于全球模型。     

对水位改正研究的进一步验证

1994年,我们完成了“中国海域验潮站布设和水位改正研究”,成果于1995年11月通过专家评审认为:该课题的成果,提供了我国沿海验潮站的布设方案,这一方案使原来全国海区基本测量时布设的验潮站大大减少,并在局部潮汐复杂海区由于基本测量控制不足而增设了一些站;确定了沿岸验潮站之间的水位分带方案,把过去局部的、分段的、联系不紧密的站间分带,变成整体的、系统的、全国性的分带网络;近海海域的水位改正方案,代替了操作难度大、受气候影响多、精度很难保证的“定点观测”法,而运用高     

渤海沿岸4个验潮站潮汐特征分析

综合利用4个验潮站的逐时观测潮位资料,采用最小二乘原理的调和分析方法得到验潮站的潮汐调和常数。根据调和常数计算沿岸海域潮汐特征值,分析4个站位海域潮汐的时空特征。结果表明:秦皇岛附近受半日潮无潮点的影响为正规全日潮,其余3站位均为不规则半日潮性质;4个验潮站中龙口站和秦皇岛站属于弱潮海区,葫芦岛站和塘沽站属于中潮区。4个站位平均大潮差、平均小潮差、最大可能潮差与平均潮差的变化趋势基本一致,月平均潮差存在"双峰型"和"多峰型";葫芦岛验潮站、塘沽验潮站以及龙口验潮站均呈现出较不明显的潮高日不等现象;涨、落潮历时日不等,存在区域性分布。     

江苏近岸海域水位变化特征分析

基于江苏沿海连云港、吕四两个测点的验潮站多年的观测资料以及AVISO卫星高度计资料,利用统计分析方法和潮汐调和分析方法研究江苏沿海地区的海洋水位变化特征。结果表明:江苏沿海海平面和潮差均呈上升趋势,海平面上升速度达3.35 mm/a,高于全球和区域海平面的上升速度;对采样间隔为1 h的潮位连续观测数据作调和分析,各验潮站主要半日分潮的振幅呈上升趋势,全日分潮的振幅呈下降趋势,S_a分潮的周期性变化与El Nino现象有关。     

中国沿海GPS站用于潮波系数提取分析

首先给出了基于GNSS-MR技术提取潮波系数的原理与方法,然后利用布设在浙江省石浦港验潮室屋顶的GPS站DSPU实测数据对潮波系数进行了提取,并与验潮站实测潮位调和分析结果进行了对比分析。实验结果表明GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位值吻合较好,相关系数优于0.97;GPS-MR反演潮位与验潮站实测潮位获取的潮波系数基本一致,除M2、S2外其它差异较小。两者获取的潮波系数差异主要因为DSPU测站观测环境极大地影响了GPS-MR提取潮位精度。沿海GNSS站用于潮位监测和潮波系数提取,将进一步拓展沿海GNSS监测站的应用领域,在一定程度上可弥补验潮站的不足。     

热带气旋影响福建沿海风暴潮特征分析

文中利用1990~2008年气象要素资料、热带气旋路径资料和福建沿海9个验潮站资料,从热带气旋登陆、路径以及福建沿海地理特征等方面,分析研究福建沿海热带气旋风暴潮特征。结果表明:每年平均约有5.58个热带气旋登陆或影响福建,风暴潮发生率为81.1%,福建沿海风暴潮主要出现在5~10月,风暴潮过程最多的是8~9月,平均每年有4.53次风暴潮过程。正面登陆福建的热带气旋和登陆浙南的影响热带气旋,最容易引发福建省沿海热带气旋风暴潮过程,且风暴增水最强,最大增水可达200cm以上,其次是登陆广东的影响热带气旋。由于闽江口的喇叭口地形作用,位于闽江入海处的闽江口岸段在全省4个岸段中风暴增水最强。     

一站多能理念下的验潮站建设实践

2016年,海南省海洋监测预报中心在海南岛沿岸按照“一站多能”理念建设了5个长期验潮站点。本次建设对验潮站外观设计、验潮站传统观测功能外延等方面进行了新的尝试：（1）利用验潮站的外观设计和空间布局建立了海洋科普教育基地,以便更好地开展海洋知识科普宣传活动;（2）增设温盐井和水质监测井,增强验潮站的海洋观监测功能;（3）建立亮化式带声光报警功能的四色警戒潮位标志物、LED显示屏和高清摄像系统等软、硬件设施,以此建立验潮站观测预警综合管理指挥决策平台。以上探索使得验潮站能够在完成海洋监测主体任务的基础上更好地服务周边群众,同时及时将灾害现场的信息反馈到指挥决策中心,有助于建立政府应急指挥与群众避险自救相结合的防灾减灾机制,进一步完善灾害预警监测体系。