基于11年高度计数据的中国海海平面变化初步研究

利用1992年10月~2004年1月共11 a的TOPEX/Poseidon(T/P)和Jason-1高度计数据,对中国海海平面的时空变化变化做了初步分析,并且对11 a间海平面的上升速率进行了分析。研究发现中国海海平面11 a间的一些基本的变化特征:(1)11 a间中国海海平面变化被两次厄尔尼诺-拉尼娜现象分成了5个阶段;(2)中国海海平面变化以1 a周期为主,其中黄海和东海变化较为相似,以1 a周期信号为主,而渤海则还有2个月的周期信号,南海还有0.5 a信号;(3)11 a间,渤海海平面变化振幅最大,黄海和东海次之,南海变化最小,南海海平面变化受厄尔尼诺-拉尼娜事件影响程度最大,黄海和东海次之,渤海最小;(4)中国海海平面的上升速率为0.593 cm/a,渤海、黄海、东海、南海的上升速率依次为0.365,0.517,0.683,0.611 cm/a。分析结果为中国海海平面的变化规律、厄尔尼诺现象对中国海海平面变化的影响以及对未来海平面上升趋势的预测提供了有力的依据。     

基于多星融合高度计数据的太平洋海域海平面变化特征分析

利用1993年1月—2012年12月共20 a的多星融合高度计数据,对太平洋海域海平面变化的空间分布、长期趋势等特征进行了分析。结果表明:(1)太平洋海域海平面总体呈西升东降的形态;(2)太平洋海域平均海平面的上升速率为0.284 28 cm/a,谱分析的结果表明其变化以1 a周期信号为主,且各部分海域平均海平面上升速率的分析结果也呈现西部大于东部的特征;(3)EOF分析表明第一模态为年代际模态,且可以解释原场的大部分,第二、第三模态为年际模态。     

中国沿海和近海海平面上升预测

本文利用验潮站观测和卫星高度计数据,以及基于筛选的CMIP6的10个模拟性能较好的地球系统模式结果,对中国海平面的长期变化趋势,以及未来上升幅度进行了分析和预测。结果显示：（1）1960-2021年,中国沿海海平面呈加速上升趋势,上升速率为2.5 mm/a,加速度为0.06 mm/a2;1993-2021年上升速率为4.0 mm/a,高于全球同期3.3 mm/a的上升值。（2）1980-2021年,渤、黄海,东海和南海沿海海平面上升速率分别为3.5 mm/a、3.3 mm/a和3.6 mm/a,渤、黄海和南海沿海海平面上升速率较快,东海偏慢;渤、黄海沿海海平面在20世纪60-70年代上升较慢,80年代之后上升加快。（3）在中等情景（SSP2-4.5）和高情景（SSP5-8.5）下,2050年中国近海海平面将上升0.22 m(0.19～0.28 m)和0.24 m(0.21～0.33 m);到2100年,中国近海海平面将上升0.59 m(0.47～0.80 m)和0.83 m(0.64～1.09 m)。（4）2021-2040年,统计预测的海平面上升中值略接近数值模式低、中和高情景预测值...     

1993—2016年中国近海海平面时空变化趋势

区域海平面变化是目前气候变化研究的热点问题。海平面变化具有时间和空间的异质性,分析海平面变化,应充分考虑时间和空间的差异。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、最小二乘法,利用卫星高度计、验潮站数据,分析了1993—2016年间中国近海及周边海域海平面的时空变化规律。利用EEMD,计算了1993—2016年中国近海海平面变化空间结构的时间变化规律。结果表明中国近海海平面持续升高,但海平面变化在空间分布和时间上的变化并不均匀。空间结构大致分三个部分:大陆沿岸海平面持续上升且上升速率逐年增加,近海海区升高速率逐年降低,而研究区域内的西太平洋西部海区先减速升高又加速降低。分别利用EEMD分解和线性最小二乘拟合算法计算了1993—2016年中国近海海平面平均上升速率的空间分布,结果表明两种方法得到的海平面升高速率的空间分布大致吻合。两种方法均显示沿海地区的上升速率远大于近海海区,沿海地区上升速率大约为6 mm/a,近海海区上升速率大约为2 mm/a。但EEMD方法显示在广东沿岸和靠近赤道部分区域的上升速率更大。分别计算了大陆沿岸、近海及西太平洋西部海区三个海区内空间平均的海平面时间变化的线性及非线性趋势。非线性趋势显示大陆沿岸海区海平面加速上升,上升速率由1993年的3.65 mm/a,增加到2016年的5.03 mm/a;近海地区海平面上升速率逐年变小,由1993年的4.51 mm/a,减缓至2016年的3.8 mm/a;西太平洋西部海区海平面先减速上升,后加速下降,从1993年的上升率为9.5 mm/a,逐渐变化到2016年的下降率为2.27 mm/a。利用验潮站数据分析了大连、坎门、香港的水位变化,除大连海平面上升速率降低外,其余均显示海平面上升速度逐年升高,和卫星高度计的结果吻合。     

中国海平面上升60毫米

中国沿海海平面多年来一直呈波动上升趋势。2003年，中国国家海洋局公布的《2003年中国海平面公报》指出：中国沿海平均海平面比常年平均海平面高60毫米。其中，黄海海平面比常年平均海平面高73毫米，东海、南海次之，分别为66和63毫米，渤海为27毫米。     

东中国海海平面高度的时空变化特征

基于AVISO卫星高度计数据,采用小波分析和EOF分析方法,对1993—2015年东中国海海平面高度的时空变化进行分析,结合海水温度比容效应和ENSO过程探讨了海平面高度变化成因。东中国海海平面高度具有明显的季节变化,冬春季较低,夏秋季较高,且SSH极值滞后海水温度极值月份一个月出现。东中国海海平面高度整体为北低南高,由于海区水深和水文动力过程的影响,不同季节SSH空间分布区域性强。在23年间,海平面高度平均线性上升速率为2.82mm/a,具有1a、2.2a的特征变化周期。EOF分析三个主要模态依次反映了海水温度比容效应的季节变化、水动力过程的季节变化和ENSO事件的年际变化对东中国海海平面高度的影响。     

东海海平面变化的综合分析

利用1993年1月至2011年12月的卫星高度计数据,研究了东海海平面变化的季节信号、线性趋势和低频信号,并结合风应力资料、Ishii温盐数据和海表面温度数据分析了季节信号和低频信号的驱动机制。东海季节性海平面变化主要由年信号组成,其占海平面变化的大部分;年信号振幅和相位的分布具有明显的区域差异;东海季节性海平面变化主要受海面风和海水热膨胀驱动,而且在不同季节、不同区域,两种驱动机制的作用存在明显差异,主导地位也不断变化;季节信号还受到黑潮的一定影响。1993-2011年间东海海平面线性上升速率为3.28mm/a,各海域海平面上升速率不同。东海海平面变化低频信号与比容海平面变化低频信号具有显著相关性,最大相关系数为0.55;东海比容海平面变化低频信号与SOI低频信号同样具有一定的相关性,最大相关系数为0.3。ENSO通过大气环流和黑潮洋流等对东海海域的比容海平面变化产生影响,比容海平面变化进而对东海年际间海平面变化产生调制作用,因此ENSO可以通过东海年际间比容海平面变化对东海年际间海平面变化产生影响。     

RCP4.5情景下预测21世纪南海海平面变化

结合卫星高度计资料和SODA温盐数据,本文利用CCSM(Community Climate System Model version4)气候系统模式在代表性浓度路径RCP4.5情景下对全球海平面变化趋势的预测模拟结果作为强迫场,用POP模式模拟预测21世纪南海海平面长期趋势变化及空间分布。模拟结果显示,在RCP4.5情景下,南海海域在21世纪末10年平均海平面相对于20世纪末10年上升了15~39cm,明显上升海域位于中南半岛东部的南海中部、南部海域和吕宋海峡东西两侧海域,上升值最大可达39cm。如果加上格陵兰和南极等陆地冰川融化的影响,21世纪南海总海平面上升值将可能达到35~75cm。南海比容海平面明显上升区域位于吕宋岛东面的深水海域,广东沿岸流和吕宋冷涡之间海域,以及中南半岛东南部海域。总比容海平面的变化主要来自热比容,盐比容贡献比较小。南海南部和西部比容海平面上升速率较低,如加里曼丹岛西北侧、泰国湾和海南岛西侧有下降趋势。     

2012年中国沿海海平面上升显著成因分析

2012年,中国沿海海平面变化最突出的特点是海平面升高显著。海平面总体比常年高122mm,较2011年偏高53mm,达1980年以来最高位。本文使用中国沿海及西北太平洋区域近30a的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了中国沿海海平面2012年异常偏高的成因。结果表明:2010-2012年中国沿海海平面处于2~3a、8~9a和准19a周期震荡的高位,几个周期震荡高位叠加,对海平面上升起了明显的影响;2012年,沿海气温和海温分别较常年偏高0.4℃和0.3℃,气压较常年低1.2hPa,气压达历史最低位;2012年,中国南海夏季风爆发时间较常年偏早,结束较常年偏晚,季风持续时间较常年偏长,导致2012年5-6月和8月,在黄海和东海海域,东北风持续偏强,南海海域南风偏强,风场的异常导致黄海、东海和南海沿海海水长时间堆积,是造成海平面升高的原因之一;2012年,热带气旋登陆时间集中,影响范围广,北上和影响东北地区的台风数量均为历史之最,特别是2012年8月,有6个热带气旋相继影响我国沿海,对当月海平面升高影响明显;另外,2012年副热带高压偏北、偏东、偏弱的特点对东海和南海的海平面上升也有一定影响。     

ENSO对中国近海海平面影响的区域特征研究

使用卫星测高、海表温度以及中国沿海台站水位等数据，分析研究了ENSO对中国近海海平面影响的区域特征。结果表明:（1）赤道东太平洋海表温度与我国近海海平面存在显著的遥相关关系。相关系数自北至南呈梯度递增，分为3个影响明显的区域，分别是渤、黄海、东海和南海海域。南海海平面异常与赤道东太平洋区域的海表温度异常相关性最强，大部分区域的相关系数超过了0.6；东海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数弱于南海，强于渤、黄海，大部分海域的遥相关系数超过了0.4；渤、黄海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数最弱，但是大部分海域的遥相关系数超过了0.3，通过了显著性检验。（2）中国沿海海平面的季节变化与ENSO有明显的相关关系，且影响范围具有明显的区域特征，以长江口和台湾海峡为分界线分为长江口以北、长江口到台湾海峡以及台湾海峡以南3个区域。海平面的年振幅在厄尔尼诺年均出现偏低的现象，并且年振幅的极小值均出现在厄尔尼诺年。另外，海平面的年振幅对厄尔尼诺事件的响应与其强弱有关，在强厄尔尼诺事件中，响应区域和幅度较大，弱事件中，响应区域和幅度偏小。（3）南海、东海和渤、黄海这3个区域沿海的海平面变化均存在4~7 a的显著振荡周期，说明这3个区域的海平面均受ENSO的影响。其中，南海7 a周期的振荡幅度最大，约为1.5 cm；东海7 a周期的振荡幅度次之，约为1.3 cm；渤、黄海6 a周期的振荡幅度最小，不到1 cm。     

基于CMIP5模式的南海海平面未来变化预估

Future potential sea level change in the South China Sea(SCS) is estimated by using 24 CMIP5 models under different representative concentration pathway(RCP) scenarios. By the end of the 21 st century(2081–2100 relative to 1986–2005), the multimodel ensemble mean dynamic sea level(DSL) is projected to rise 0.9, 1.6, and 1.1 cm under RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5 scenarios, respectively, resulting in a total sea level rise(SLR) of 40.9, 48.6, and 64.1 cm in the SCS. It indicates that the SCS will experience a substantial SLR over the 21 st century, and the rise is only marginal larger than the global mean SLR. During the same period, the steric sea level(SSL) rise is estimated to be 6.7, 10.0, and 15.3 cm under the three scenarios, respectively, which accounts only for 16%, 21% and 24% of the total SLR in this region. The changes of the SSL in the SCS are almost out of phase with those of the DSL for the three scenarios. The central deep basin has a slightly weak DSL rise, but a strong SSL rise during the 21 st century, compared with the north and southwest shelves.     

中国东部第四纪海面变化信息系统研究

应用ＧＩＳ软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ进行中国东部第四纪海面变化信息系统的研究,对中国东部第四纪海面变化进行动态模拟、数值分析、趋势预测和应用研究,恢复中国东部陆架区末次冰消期以来古地形变化及岸线变迁过程,进行中国东部第四纪海面变化的各项研究。其结果可用计算机屏幕、图形终端、笔式绘图仪、静电绘图仪和打印机输出     

中国主要入海河口咸潮入侵变化特征

长江口、钱塘江口和珠江口是受咸潮影响较为严重的区域。本文利用全国沿海海平面变化影响调查、沿海水文观测等数据,分析了近十年长江口、珠江口和钱塘江口咸潮入侵的变化特征及影响。分析结果表明:(1) 2009-2018年,长江口咸潮入侵次数和持续时间均呈减少趋势,该时段长江口共监测到约48次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年5月,其中3月和11月入侵次数较多,分别为12次和7次。(2)钱塘江口咸潮入侵过程受沿海季节性海平面影响显著,12月至翌年3月为钱塘江口季节性低海平面期,4-7月上旬径流量较大,上述两个时期钱塘江口受咸潮入侵的影响均较小,7月下旬至11月上旬,钱塘江口处于季节性高海平面期,是咸潮影响的集中时段。(3) 2009-2018年,珠江口共监测到约57次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年3-4月,其中1月、2月和10月咸潮入侵次数较多,均超过10次,2015年至今咸潮持续时间明显增加。(4)咸潮入侵次数和持续时间与基础海面和径流量等密切相关,咸潮入侵影响三大河口沿线水厂供水以及工农业生产取水,给沿岸城市的居民生活、工农业生产和渔业养殖等造成一定不利影响。     

平均海面变化的一种随机动态预测模型

提出中国沿岸海面变化速率的估计和一种随机动态预测模型。指出东中国海的平均海面平均以1.8mm/a的速率上升。     

相对海平面上升对中国沿海地区的可能影响

本文论述了相对海平面变化研究的重要性,并在IPCC提供的全球海平面变化背景值之上,给出中国未来几十年相对海平面变化的预测值。中国大河三角洲地区未来几十年相对海平面皆呈上升趋势,但幅度不同。因此,充分认识相对海平面上升将导致的危害就显得极为重要和迫切。相对海平面上升将对中国沿海地区产生以下影响：(1)导致海岸侵蚀,扩大侵蚀范围;(2)风暴潮强度与频率增加：(3)沿海低地与湿地被淹没;(4)海水入侵加剧,范围扩大,水资源和水环境遭到破坏;(5)防汛工程功能降低,洪涝灾害加剧。因此,沿海地区政府决策应考虑未来相对海平面变化的影响。     

从古海平面遗迹看晚更新世中国海的高海面高度

从渤海到南海分布的几十至上百米宽的海蚀平台、与全新世类高的晚更新世海积地面和同期滨海相粘性土的顶面高程，是确定晚更新世、尤其是距今4万至2万年中国海的高海面接近现在海面的3项古海面遗迹证据。选择证据以大陆海岸、岩岸和沙坝湖海岸为主。三角洲平原的晚更新世中期海相粘性土的顶面高程偏低，是由于沉积物压实、冰期低海山时被流水蚀低和构造下沉3个因素造成的，可通过复原获得改正。     

南海海平面对两类El Ni?o的不同响应

利用ECMWF ORAS4重构数据，分析了南海海平面异常(SLA)对东部型(EP)El Ni?o和中部型(CP)El Ni?o的不同响应特征。南海SLA在两类El Ni?o期间表现出不同的时空演变规律。对于东部型El Ni?o，南海空间平均的SLA在发展年的秋、冬季显著下降，最低可达?2 cm，并在次年开始上升，至次年冬季可达2 cm。空间分布上，在发展年秋、冬季，除越南东南部海域存在一个正异常中心外，在南海绝大部分海域，SLA均表现为显著的负异常；从次年春季开始，SLA负异常减弱，而越南东南部的正异常开始发展，直至冬季南海大部分海域以正异常为主。对于中部型El Ni?o，南海SLA在整个El Ni?o发展和衰退期间均表现为显著负异常，异常值始终维持在?2 cm左右，并且在空间上表现为全海盆一致的负异常模态。相比于传统的经验正交分解(EOF)，季节EOF(S-EOF)能够更好地刻画南海SLA在两类El Ni?o期间的时空演变特征，S-EOF的第一模态表现为中部型El Ni?o模态，而第二模态更多地表现为南海SLA在东部型El Ni?o期间的演变特征。南海海平面在两类El Ni?o期间的不同变化主要是由于海峡通道处的热量平流输运异常所产生的热比容效应导致的，但是比容海平面的贡献主要集中在南海内区和南海东部等深水海域，对于南海西部等近岸海域，海平面的变化机制还有待进一步深入研究。     

南海北部沿岸冬季水位亚潮波动特征研究

用时间序列分析方法研究了南海北部水位亚潮波动的基本特征。结果表明南海北部冬季水位亚潮波动能量以福建南部沿岸最强,广东沿岸仅为台湾海峡南部的一半左右,但二者具有相似的谱特征。各站的功率谱峰均出现在3.2,6.4,3.6和2.3d频带。其中3.2和6.4d波动能量最强。此外,在珠江口附近还有10.7d的较弱谱峰。与东海沿岸冬季情况类似,南海北部沿岸水位波动有很高的空间相关性,说明冬季我国东南沿海的亚潮波动受某一共同机制的控制。分析还表明水位波动一致地从东北向西南传播,但在不同岸段传播特征有相当差异。