未来中国沿海海平面上升趋势估计

根据IPCC工作组对全球海平面上升的估计、全新世沿海地区地壳垂直形变速率和中国沿海海平面变化规律，列出了中国沿海海平面上升速率和2030年及2050年前后中国沿海海平面上升的估计。文中对沿海三角洲地区因为地面下沉引起的海平面上升进行了讨论。这些地区海平面上升将是非常显著的。文中对如何利用月平均海平面信息，分析海平面的趋势性和周期性变化进行了讨论。     

联合卫星测高和GNSS观测的天津沿海近25年相对海平面变化分析

针对现有验潮公开数据因时间范围及潮位沉降修正等影响,难以真实反映天津沿海相对海平面变化的问题,基于全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）与验潮并置观测,设计了联合卫星测高和GNSS观测的天津沿海相对海平面变化分析方法。分析结果显示,1993—2018年期间,塘沽验潮站点的相对海平面上升速率约为13.45±0.45 mm/a;联合4个虚拟并置观测站,得到天津沿海不同区域的相对海平面上升速率在11.15～19.17 mm/a,平均上升速率15.09±0.45 mm/a。沿海地面沉降是天津相对海平面上升速率偏高的主要因素（贡献率大于70%）,受地面沉降非均匀空间分布的影响,海平面上升速率存在区域差异,塘沽验潮站难以代表整个天津沿海的相对海平面变化。     

利用卫星测高与验潮站数据监测越南近海海平面变化

利用卫星测高和验潮站资料计算分析了越南近海海平面变化。结果表明,两种数据得到的海平面变化过程具有很好的同步性,其中,由测高数据计算得到的1993-2015年越南近海整体上升速率为3.18 mm/a,沿岸验潮站海平面上升速率为4.1 mm/a。在整个验潮站观测时段,越南沿海海平面呈上升趋势,平均上升速率为3.02 mm/a。越南近海海平面表现为较强的季节性特征,在红河和湄公河三角洲沿岸地区,极易受到风暴潮和洪水等季节性气候的影响。     

海平面升降对杭州的影响

本文对我国沿海的海平面倾斜和邻区海现面升降变化及由水准测量得到垂直形变速率,以及未来几十年浙江海平面变化趋势的预测进行了阐述。     

1993～2015年中国南海海平面变化的初步研究

利用多代卫星测高资料,采用线性回归、傅里叶变换、经验模态分解(EMD)算法等,对1993~2015年中国南海海平面变化的规律进行分析。结果表明,近23 a来,中国南海海平面总体呈现明显上升趋势,平均上升速率为2.4 mm/a,具体上升速率呈现先上升后下降趋势。中国南海海平面存在显著的年际和年代际变化,其主要变化周期有1 a,0.5 a,1.5 a,2~3 a,4~7 a,其中最显著的为1 a周期信号,夏秋季节海平面高度较高,春冬季节较低。     

近20年海平面变化成因研究进展及挑战

揭示海平面变化成因有助于深入认识当前的全球气候变化,并做出积极应对。空间大地测量技术及海洋浮标观测极大地促进了对全球及区域海平面变化成因的研究,有效弥补了海洋模式对长期趋势估计不准确的缺点,有助于理解海平面长期趋势及年际变化的驱动因素。本文系统回顾了近20年关于海平面上升成因的研究进展,分析了陆地质量迁移不同成分对海平面上升的贡献。多源观测数据表明,海水质量增加贡献了2/3的海平面上升,其余1/3由海水热膨胀引起。由于气候变暖趋势没有减弱,陆地冰川消融和海水热膨胀均伴随加速度变化。这些研究成果不仅极大地提升了对当前海平面变化的认识,而且有助于约束对未来海平面上升的预测。最后,讨论了海平面变化成因研究中面临的困难与挑战:①在局部尺度上,使用观测数据尚不能完全揭示海平面长期趋势变化成因;②2016年后,全球平均海平面平衡方程的闭合差显著增大。     

联合多代卫星测高数据构建中国近海及邻域海平面异常序列

首先给出海面高的计算方法,并引入基于高斯滤波的粗差探测方法,有效地剔除了各弧段测高数据存在的粗差。通过对3颗卫星同步运行段测高数据的分析,得到3组数据在中国近海及邻域的平均偏差分别为:Jason-1相对T/P需改正-8.77 cm;Jason-2相对Jason-1需改正-7.33 cm,两者均小于其在全球海域的改正值。以T/P测高数据所得平均海平面为基础,利用改正后的Jason-1、Jason-2数据,得到该海域18年海平面异常时间序列,海平面平均上升速率约为4.9 mm/a。分别对中国近海各海域海平面异常时间序列进行分析,得到渤海、黄海、东海及南海的海平面平均上升速率分别为:2.5 mm/a、3.2 mm/a、3.6 mm/a和6.2 mm/a。将所得每周期离散正常点的观测数据格网化,然后逐格网计算海平面异常时间序列,得到研究海域18年来海平面异常平均上升速率的分布情况。结果表明,研究海域海平面上升速率高于全球平均水平。     

近海海平面变化成因分析

近海海平面上升直接威胁人类生存,分析其成因不仅具有重要科学意义,而且能够为应对海平面上升提供相应策略。使用卫星测高、时变重力以及浮标观测研究2002—2020年近海300 km内海平面变化成因。由于时变重力在近海受到较为严重的泄漏误差影响,使用时变重力约束解模拟陆地质量变化对海洋质量的泄漏,其线性趋势约为0.68 mm/a。在季节和非季节尺度上,时变重力和浮标观测解释了卫星测高的结果,证明近海海平面平衡方程在季节和非季节时间尺度上能够被闭合。在长期变化趋势方面,卫星测高显示近海海平面上升速率为3.32±0.45 mm/a,而时变重力与浮标观测之和的速率为2.25±0.51 mm/a,两者之间存在约1 mm/a的速率差。鉴于该速率差高于估计的不确定度,认为当前在闭合近海海平面平衡方程长期趋势方面仍存在不小挑战,一方面近海比容实测数据较为稀少,很可能低估了长期趋势变化;另一方面,不完善的泄漏误差改正和陆地垂直运动改正也会影响近海海平面长期趋势变化。     

未来海平面变化趋势

根据气候和海平面在整个历史长河中的变化规律 ,结合当前各国科学家对气候变化所做的实验、分析 ,讨论了最近 10 0多年全球气候变暖原因和未来海平面变化趋势。海平面在今后百年尺度里 ,随气候变暖继续上升一段时间之后 ,将会随气候变冷而下降。这种时高时低现象可能会持续数百年 ,变幅不会超过 3米     

高度计观测的全球海平面时空变化特征

利用AVISO数据中心提供的卫星高度计资料,研究了1992年-2008年全球海平面的变化趋势及分布。结果表明,全球海平面以每年2．921mm的速度上升,海平面分布具有季节及区域性差异。     

基于验潮数据的南极海平面相对变化分析

基于夏威夷海平面研究中心提供的南极6个验潮站多年逐时潮位数据,本文首先利用迭代调和分析对初步观测数据进行补缺,并在此基础上计算月平均海平面,最后利用功率谱分析、最大熵谱分析、奇异谱分析等方法确定海平面的相对变化速率和振动周期。研究表明,南极海平面相对上升速率与全球其他区域基本一致(3mm/a-7mm/a),但是在个别测站(例如:Esperanza)的上升速度非常明显,达到厘米级。     

基于T/P卫星测高数据的海平面变化研究

本文以T/P系列卫星测高数据为研究基础,对各月份数据进行共线处理,对各交叉点进行平差,从而得到海面高,然后对海面高程异常值进行计算,通过对T/P卫星同时在轨阶段测高数据进行综合分析分析,得到中国近海及邻域的平均偏差数据,分别是T/P与Jason-1的差值为-11.76 cm,Jason-1与Jason-2的差值为9.60 cm,Jason-2与Jason-3的差值为2.42 cm,并进行海面高异常改正,建立了研究海域25年的海面高异常序列.对得到海面高异常序列进行分析,得到黄海、东海的海平面上升速率分别为2.68、2.88 mm/a.     

20世纪全球海平面年代际间变率及区域特征

利用PSMSL全球海潮测量资料,分析了100多年以来全球海平面的年代际间变化特征.同时对区域变化特征进行了分析,得出全球海平面自30世纪70年代以来持续上升,全球海平面上升的区域变化特征明显,特别是最近30 a以来区域海平面变率增大.海平面变化的这种趋势和全球地面温度变化趋势相似.对几个有着较长时间记录的潮汐站测量资料进行了分析,从更长的时间尺度上调查了海平面的长期变化趋势.对全球潮汐测量资料的长期变化趋势分析后,得出在过去一个世纪里全球海平面呈现一个整体上升的趋势,在北大西洋和太平洋西部,海平面出现了近40 mm/a的上升量.     

基于球面QTM的大范围有源淹没算法研究

面对海平面上升后沿海区域大范围淹没模拟的应用需求,提出了一种基于球面QTM的大范围有源淹没算法,首先构建了研究区域的QTM三角格网集,并利用海陆分离的思想确定了初始淹没单元;然后基于QTM的12邻近搜索设计了面向多目标三角格网的淹没范围扩张方法,将初始淹没单元递归扩张得到最终的淹没范围;最后应用Visual C#语言及Microsoft DirectX三维图形接口设计开发了相应的试验原型系统,并利用天地图高分辨率影像和SRTM地形数据对试验区域进行了海平面上升后的大范围淹没模拟试验。结果表明,该算法具有较好的实用性,可以有效地对海平面上升后的大区域范围进行动态地淹没模拟,对辅助防灾减灾具有一定意义。     

相对海平面变化时段选择效应分析

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的重要基础观测信息,利用滑动时段法和时段累积法对验潮站不同观测时段相对海平面变化速率的差异进行了分析,讨论了时段选择效应对计算相对海平面变化的影响,并利用美国东海岸验潮站观测数据对分析结果进行了补充实验。实验结果表明,不同观测时段相对海平面变化速率差异最大可达27.5 mm/a,相邻年份逐年滑动结果的最大互差可达7.1 mm/a;随着观测时段年数的累积,相对海平面变化速率增加,为了获得0.5 mm/a中误差精度的相对海平面变化速率,验潮站需要的观测年数为22~28 a;而要获得0.2 mm/a中误差精度的相对海平面变化速率,则需要40~54 a的观测年数,这与使用美国验潮站观测数据的补充实验结论一致。     

联合多种卫星测高数据分析全球和中国海海平面变化

利用了 7年的T/P数据 (第 9周期至第 2 49周期 )、4年的ERS2数据 (第 0周期至第 44周期 )和Geosat精密重复任务 (ERM)数据 ,由共线法研究了全球海平面变化和中国海域海平面变化。测高数据的逆气压改正采用了每个周期的平均大气压重新计算 ,对T/P和ERS2两种数据源计算的 1995～ 1999年海平面变化作了相应的比较     

联合卫星重力、卫星测高和海洋资料研究全球海平面变化

利用GRACE、卫星测高和海洋实测温盐数据,探讨了2003~2012年间全球海平面、比容海平面和海水质量等的变化特征,并讨论了南极冰盖和格陵兰冰盖消融对全球海平面变化的影响。全球海平面整体呈上升趋势,上升速度为2.72±0.07 mm/a,且存在显著的空间分布特征。全球海平面、比容海平面和海水质量等的变化还具有显著的季节性特征,其中全球海平面变化的年周期振幅为4.6±0.3 mm。使用经验正交函数分析(EOF)得到全球海平面和比容海平面的季节性变化在南北半球存在显著的差异,但海水质量季节性变化不存在这种差异。南极冰盖和格陵兰冰盖的消融速率分别为-75.7±12.3 Gt/a和-124.1±2.9 Gt/a,对海平面的长期趋势项贡献分别为0.21±0.03 mm/a和0.34±0.01 mm/a,仅占全球海水质量增加速度1.80±0.10 mm/a的12%和19%,总计占31%,因此,两极冰盖质量消融并不是2003-2012年间海水质量增加的最主要因素。     

中国南海及东海近海测高海平面变化监测与预测

卫星测高在开阔海域的回波信号符合Brown模型,其测距和求得的海面高精度较高。由于受多种因素的影响,在非开阔海域(如中国近海、南极海域等)求得的海面高精度偏低,限制了测高在这些区域的应用。本研究从波形理论出发,在系统分析不同类型反射面的波形重构算法基础上提出了基于波形分类的波形重构数据处理流程,探讨了适合不同反射面的波形重构算法;分别对南极Amery冰架近海、中国近海Envisat测高波形数据进行了重构处理;利用重构后的测高海平面变化数据,分析了中国近海海平面变化上升速率与周期特性;构建了神经网络模型对中国近海海域未来10~15年的海平面变化非线性趋势进行了预测。     

中国海平面总体呈上升趋势

我国测绘工作者近年来利用全国沿海近千个验潮站的验潮资料，实施精密水准测量监测海平面的变化，结果表明：中国海平面目前总体呈上升趋势，年平均升高1至2毫米。     

抗差最小二乘法在卫星测高数据处理中的应用

在采用1992年10月至1998年10月的Topex/Poseidon卫星测高资料进行海平面变化研究，将抗差最小二乘法引入到数据处理时，计算了平均海面高，海平面变化量和海平面的升降速率及其主要周期项的振幅和相位，同时给出采用经黄最小二乘法计算的结果，将将两种结果进行了比较，最后通过对计算结果的分析，揭示了海平面变化的一些规律，实证了海平面变化与厄尔尼诺现象之间的联系。