相对海平面上升过程中的正向波动幅度及其研究意义

1　相对海平面上升趋势研究现状与存在问题海平面上升是21世纪沿海地区实现可持续发展战略面临的重大环境问题。90年代以来已由研究全球理论海平面上升转向研究区域相对海平面上升,因为后者在评估海平面上升可能造成的影响比前者更有实际意义。近年来对中国沿海相对海平面变化、上升趋势及其影响评估的研究[2～6],主要依据水准观测、验潮站观测的资料分析相对海平面变化的速度;参照IPCC(1990,1992)对下世纪全球理论海平面上升幅度的最佳估计,结合不同地区大地水准观测资料,对我国沿海不同地区未来相对海平面上升幅度进行估算,并分析其可能…     

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。     

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。     

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。     

温州沿岸平均海平面变化特征分析

根据温州沿岸龙湾、瑞安、鳌江3个水文站的潮位长序列(1971～2008年)观测资料,进行统计分析,得出温州沿岸海平面年际及年内变化特征,并且得出了温州浅滩工程灵霓大堤合拢前后,各验潮站海平面的变化特征.分析结果表明:海平面年际变化3站呈现上升趋势,尤以鳌江站上升速率最大,且3站不同时期均有各自变化规律;三站9月份的海平...     

考虑海平面上升影响的极值水位计算

本研究基于非平稳序列极值理论,定量分析极端水位事件年超越概率受海平面上升的影响;以工程设计使用年限内极端水位发生概率作为控制条件,构建考虑海平面上升的极值水位计算方法;结合平均海平面的长期变化过程,推算海平面上升下的极值水位。基于全球10个验潮站历史水位观测资料,验证历史平均海平面长期变化与高、低水位耿贝尔分布位置参数变化的一致性以及构建方法的合理性。结合政府间气候变化专门委员会对海平面上升的预测,推算和对比分析不同海平面上升情景下的极值水位,并评估相应极值水位在当前极值分布中的重现期。     

基于实测资料的珠江口海域风和潮汐特征分析

本文利用珠江口附近高栏站(GLN)、大万山站(DWS)和珠海站(ZUH)2018年4月-8月的实测潮汐资料对珠江口海域潮汐特征展开分析,并结合实测10m高度处风速资料分析该海域风特征。研究结果表明:(1)因观测期间为4-8月,受季风影响,三个站位均以南向或者偏南向为主,因有台风经临,风暴增水问题不容忽视。(2)观测期间,不同站位之间潮汐特征值并不相同,其中珠海站潮差最大,为109.7cm,大万山站潮差最小,为100.2cm;(3)不同月份之间,各站位月平均海平面并不一致,高栏站月均海平面最高,分别为248.32cm、260.09cm和262.55cm,大万山站月均海平面最低,分别为207.88cm、218.24cm和218.24cm。三个站位进行潮汐大多介于175-325cm之间。(4)观测期间大万山站、高栏站和珠海站的潮汐系数分别为1.74、1.78和1.49,施测海域的潮汐性质均属于不正规半日混合潮。该海域半日分潮以M_2分潮为主,等振幅分布大致呈现东北-西南走向。S_2分潮大致为M_2分潮的一半,迟角大于M_2分潮,证明其传播速度小于M_2分潮。全日分潮以K_1为主,等振幅线也大致呈现东北-西南走向。     

平均海平面上升对东中国海台风风暴潮影响的数值模拟

本文采用ECOMSED模式模拟了影响东中国海的3次台风过程，经与实测资料对比验证了模型的可靠性。在此基础上设计了敏感性试验以考察海平面上升对风暴潮造成的影响。结果表明，海平面上升对风暴潮的影响在空间分布上不是一致的，且因具体台风过程而异。整体而言，海平面上升对风暴潮造成的影响有限。海平面上升0．5m，大部分站位风暴增水极值基本不变，即使海平面上升5m大部分站位的风暴增水极值相对改变量都小于10％。     

全球海平面观测系统现状及对我国海洋站观测的启示

全球海平面观测系统(GLOSS)代表了世界水位观测技术的前沿,通过对GLOSS现状的研究,了解其目前工作的重点、工作中的注意事项和要求,结合我国的海洋站观测现状,提出我国海洋站观测工作中的一些建议:海洋站观测工作中要注意加强水位观测基准的核定和连测,充分发挥全球导航卫星系统(GNSS)应有的作用,监测并确定观测站附近地面升降运动;以提高数据的可用性为目开展海洋站观测工作;各观测要素之间有着重要的相关,应该重视和加强各要素的同步观测以提高水位数据的准确性;尽量维护数据的均一、稳定,并正确填报数据文件;要加强元数据信息的记录和收集。     

影响潮位观测质量因素分析与研究

在全球气候变暖的影响下,中国沿海海平面上升趋势还将进一步加剧。海平面上升会给沿海地区的社会经济、自然环境以及生态系统带来重大影响。面对海平面上升带来的巨大危害,如何防止其上升带来的危害显得尤为重要。首先要掌握海平面上升速率,潮位观测数据是对海平面进行科学研究的重要依据之一,潮位数据的及时性、准确性、完整性在海平面研究中起主导作用。但由于在观测中常使用不正确的方法,所以无法计算准确的平均海平面高度。根据潮位观测理论和多年实践经验,总结了在潮位观测中影响观测质量的因素,从而得到当地准确海平面及海平面上升速率,为防灾减灾提供基本理论依据。     

赤湾验潮站搬迁前后潮位变化特征及其订正

赤湾海洋站是国家海洋局在深圳西部海域唯一的潮汐观测站点,至今已观测30多年。由于地理位置特殊,2008年起该站被选为《中国海平面公报》反映珠江口海平面变化的代表站。2012年10月该站搬至新验潮站,受此影响,其潮位观测序列产生了差异性和不连续性。本文通过计算机编程实现了对海洋站水文气象数据的质量控制。同时,采用赤湾站与邻近验潮站进行对比的方法得出新旧站的潮位差值,初步探讨了搬站前后潮位观测结果的订正方案,并研究其建站以来的历史海平面变化特征。这对确保该站潮位资料的准确性及代表性具有重要意义,同时也为珠江口海域防灾减灾、涉海工程、风暴潮预报等提供了数据支撑。     

JASON-1与TOPEX/POSEIDON卫星高度计数据在中国海和西北太平洋的一致性分析及印证

利用JASON-1和TOPEX/POSEIDON卫星高度计在相互校正阶段的观测资料,对两者在中国海和西北太平洋测得的海面风速、有效波高、后向散射截面、海平面高度等参数进行一致性分析;利用j,v模型及主要分潮的调和常数,对中国陆架浅海的JASON-1海平面高度数据进行浅海潮汐修正,使用验潮站月平均水位资料对修正结果加以印证。结果显示,2颗高度计观测的海洋环境参数具有强相关性,JASON-1具备了完成延续TOPEX/POSEIDON数据集这一使命的条件。但是,2套系统对于同一海洋环境参数的观测还是存在不能忽略的差异,对这种差异进行了分析,并给出了修正模型。所使用的浅海潮汐修正方法有效地抑制了中国陆架浅海潮波对海平面高度反演的影响,所使用浅海水域的5个验潮站月平均水位资料与JASON-1高度计经过浅海潮汐修正后的海平面高度的相关系数为0.738,标准偏差为0.096m。通过进一步融合JASON-1和TOPEX/POSEIDON在并行飞行期间的海平面高度数据并与验潮站资料比较显示,两者的相关系数提高到0.83,标准偏差为0.067m。     

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.     

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。     

不同时段下海平面相关参数的差异分析

验潮站观测的海面高度数据是监测海平面变化以及确定平均海面时常使用的重要基础观测信息,针对平均海面以及相对海平面变化速率在不同时段观测资料下结果的差异进行了分析,统计了不同时间尺度平均海面确定的差异,并设计了两组数据实验,具体讨论了不同年份19年观测以及观测时长逐年累加两种情况下,相对海平面变化速率确定结果的规律。实验结果表明,月平均海面具有明显的季节性变化,最大互差可达几十厘米,1年平均海面基本稳定,19年平均海面精度可达厘米级;利用19年的观测资料确定的相对海平面变化速率反映的观测时段内海平面的变化情况,各时段结果差异较大且可靠性较低;为获得稳定可靠的相对海平面变化速率,观测时长应至少涵盖两个潮汐变化周期。     

统一均衡基准下中国沿岸的海面变化

在对我国12个验潮站近几十年海平面观测资料的显著周期分析的基础上,采用海平面线性变化叠加若干固定周期变化的模型来拟合月均值观测值,并按最小二乘准则估计了这些验潮站近几十年来趋势性相对变化及误差,并将这些相对变化归算到文献[4]所建立的统一均衡基准下,研究了中国沿岸未来数十年的海面变化趋势.指出中国沿岸海面总趋势是上升的,各岸段速率有所不同,少数岸段海面下降.文中给出的数值对未来海面变化及影响的预测提供了依据.     

渤海西部海平面资料均一性订正及变化特征

海平面资料的质量直接影响到海洋与气候分析的准确性,同时也影响了海洋与气候变化监测、检测和预测工作的业 务质量和研究水平的提高。以渤海西部资料序列变动明显的塘沽站（纳入全球海平面观测系统）、建站较短的京唐港和曹妃 甸站为例,从长期趋势、年际和年代际周期波动、季节海平面变化以及与邻近站比较等方面详细介绍了资料序列发生突变的 时间段诊断、变化原因、变动幅度以及订正方式。使用订正完的海平面月均及年均长期资料序列分析了海平面变化的长期趋 势、周期性波动、季节变化特征等,结果能很好地反映出局地区域的海平面变化特征,同时对于研究中国沿海以及西太的海 平面变化及气候变化有着重要的意义。     

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。     

黄渤海平均海平面逐年升高

近日,笔者在国家海洋局烟台中心海洋站了解到,该站下属的烟台、荣成、龙口、蓬莱4个海洋站长期的潮汐观测资料表明,自1981年以来,黄渤海平均海平面呈上升趋势.这一结果也得到了辽宁、河北两省的石槽海洋站、小长山海洋站及秦皇岛海洋站相关潮汐观测资料的证实.有关科研人员运用滑动平均的方法计算得出,黄渤海平均海平面年上升率为3.6毫米,若以1975年～1986年的多年平均海面作为比较基数,至2000年,海平面实际上升7.2厘米,近些年并有加快上升的趋势.     

全球气候变暖与海平面上升

全世界由于工业化进程的发展,人类向大气层排放过量的CO_2和其他废气,从而引起全球性增温,致使两极冰川融化而产生海平面上升。现今气候变暖已为人们直接感觉;而海平面上升虽不易察觉,亦为仪器观测记录到。80年代以来,各国科学家们对这种全球性气候变暖和海平面上升的趋势,开展了大面积的区域性观测研究。有关变暖和上升的报道接连见诸于报刊,其资料数据各国各地不一,特别是对未来