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。     

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。     

西北太平洋不同区域海平面变化特征分析

重点研究西北太平洋长期验潮站海平面变化的季节、年际和年代际变化特征。所选站点多年平均变化速率为1.71mm/a。结果表明,近岸区、大洋沿岸区、大洋区主要周期均为12个月;近岸区、大洋沿岸区、大洋区部分低纬度站点存在6个月周期;所有站点都存在明显的年际和年代际周期信号;中高纬度地区年代际信号强于年际信号,热带地区年际信号强于年代际信号;近岸区、大洋沿岸区、大洋区站点年际和年代际变化具有明显的地域性;热带地区受ENSO影响强于中高纬度地区,热带大洋区受ENSO影响强于大洋沿岸区,热带大洋沿岸区受ENSO影响强于近岸区;受PDO影响较明显的站点位于25°N～40°N的中纬度地区。1993—2010年间,近岸区、大洋沿岸区、大洋区验潮站、大洋区T/P的主要周期均为12个月,但变化速率和季节变化振幅各不同,大洋区验潮站滞后其他区近1个月达到极值。     

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。     

近百年世界海面上升及其原因

根据世界各地验潮资料的统计分析,全球平均海平面在过去一百年内上升了l0—15cm,且在最近几十年内呈现加速上升趋势,它是全球增温导致大洋水热膨胀和山地冰川融化及大气中CO_2等温室效应气体浓度增加的结果。 一、近百年来世界海面上升 1940年,Thorarinsson 利用冰川研究资料,提出近几年来海平面以>0.5mm/a的速率上升的观点。然而,对海面变化最直接可靠的记录来自沿海的验潮站。1941年,Gutenburg     

近几十年来的全球海面变化

本文分析了全球914个验潮站的月平均海面观测序列.在此基础上以一定的准则对其中有长期观测记录的414个验潮站求出了各验潮站的局部视海面变化速率,并在“均衡基准”下求得了近几十年来全球海面变化的平均速率约为每年缓慢上升1.25～1.45mm.但在地区、海域之间存在明显差异.提出了特别易受海面上升影响的若干地区.     

广东沿海相对海平面变化特点

根据广东省沿海及珠江三角洲口门区17个验潮站资料，分析近40a（1955—1994年）平均相对海平面（RSL）变化特点，表明RSL存在振幅20—40cm的准同步变化和1.5—2．0mm·a－1上升率。广东沿海的RSL长期变化存在30—40a、振幅2—3cm的气候周期。珠江三角洲口门区的RSL变化深受珠江径流量变化的影响。径流量变化1000亿m3，各分流口门的年平均水位相应变化4—6cm。     

南海表层水温场的时空特征与长期变化趋势

本文利用月平均表层水温（SST）、850hPa经向风和西太平洋副热带高压等资料分析了南海表层水温距平（SSTA）场的时空特征和长期变化趋势，并探讨了SST的年际和长期变化原因．结果表明，南海SSTA场分别存在着以全域同位相振荡和东南一西北向反位相振荡的两个主要模态．其中，前者是主要模态，以年际振荡为主，而后者则是次要模态，以季节振荡为主．进一步分析发现，南海中部的SST存在着显著的年际和年代际变化，并在1981年前后发生了一次由低到高的气候转变，而且南海中部SST的长期变化趋势非常明显，在1950—2006年间增温0．92℃．相关和合成分析表明，南海SST的年际和长期变化可能是由南海上空的经向风异常和西太平洋副热带高压的纬向变动引起的．     

热带太平洋—印度洋热含量变异及其与表层水温的关系

基于日本气象厅月平均温、盐度资料和英国Hadley中心月平均SST资料,利用经验正交函数(EOF)分解法研究了热带太平洋—印度洋热含量距平场和SST距平场的时空变化,并探讨了它们之间的关系。结果表明,热带太平洋—印度洋热含量距平场的年际振荡主要是由变化周期相近、空间结构不同的两个模态构成的,它们分别对应于ENSO的成熟期位相和过渡期位相;SST距平场的年际振荡主要是由空间结构和变化周期均不同的两个模态构成的,但它仅对应于ENSO的成熟期位相;虽然热含量与SST距平场第一模态之间存在着密切的正相关,但在热带东印度洋和赤道中太平洋热含量与SST的年际变化则都是反位相的。     

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。     

平均高潮位记录分析淤泥质海岸的相对海面变化--以江苏淤泥质海岸为例

在研究相对海面变化时,常常用实测潮位记录来分析相对海面的变化速率。淤泥质海岸的验潮站多设在入海河流的闸F。由于拦门沙发育等因素的影响,闸下测到的潮位不能准确反映低潮时的潮位变化,因此常常采用平均高潮位记录来分析相对海面的变化。本文通过对平均高潮位、平均潮位和平均海平面之间关系的统计分析,得出平均高潮位与平均潮位以及平均海平面变化速率之间的关系。并对江苏沿海6个验潮站33a的潮位记录进行分析,得出江苏沿海此期间的相对海面变化速率为0．29～1.00cm／a。     

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。     

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.     

潮汐预报与服务

一、我国的验潮概况 我国的验潮历史可追溯到1900年前后,根据资料记载,最早开始验潮的站有秦皇岛(1907年)、大连(1909年)、塘沽(1895年)、青岛(1898年)、厦门(1907年)、广州(1908年)等,据统计到1949年全国只有14个验潮站,由于管理混乱,其中仅有8个站有部份高潮和低潮资料,其它各站资料均失散。 解放后随着我国国防、航运、水产、海洋开发与海洋工程等事业的不断发展,沿海等地相继建立了许多验潮站,据不完全统计约有 200多个,这些站分别隶属于水电部(151个)、海洋局(24个)交通部(17个)等单位。这200多个验潮站中,多数安装了国产自记验潮仪,准确及时地记录了沿海的潮汐变化。     

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.     

9615号（Sally）台风引起的阳江市沿海异常高潮位重现期估算

受９６１５号台风影响，阳江市沿海９月９日早上出现超警戒水位高潮位。根据两个验潮站的实测年最高潮位历史资料和１９８８年中国交通部《港口工程技术规范》规定的线型分布和计算方法，分析近数十的校同潮痊的频率分布和重现期值，得出９６１５号台风引起的阳江市沿海高潮位约为２５年一遇，在漠阳江口防潮堤围达标的前提下，现用的北津站警戒水位应提高２０ｃｍ。     

中国南海北部潮汐主要分潮的变化趋势分析

基于中国南海北部6个长期验潮站逐时水位资料,对该海域O1、K1、M2和S2的4个主要分潮的振幅和迟角变化趋势分别进行分析。结果表明:各验潮站的O1、K1和M2分潮振幅呈现显著的周期性变化,S2分潮振幅年变化量基本在毫米级,具有较高的稳定性。厦门站1954~1997年期间的M2分潮振幅存在18.98年的周期变化,与交点潮18.61年的变化周期相吻合。基于最小二乘原理,通过曲线拟合方式能够对主要分潮振幅在一定时间内进行比较准确的预报。     

环日本岛沿岸海平面长期变化特征与机制的研究

利用环日本岛沿岸38个验潮站连续36 a的实测水位资料,分析了环日本岛沿岸平均海平面的长期变化特征,结果表明平均海平面的异常变化在1984年前后发生较大转折,近20多年来主要呈现持续上升趋势,部分站位在1997年前后也有较明显的下降趋势,表明海平面的长期变化中存在较长周期的波动情况。通过对所有验潮站的日平均海平面序列进行平均,发现与西北太平洋SST异常变化呈正相关,相关系数为0.908;与太平洋年代际变化(PDO)指数呈负相关,相关系数为-0.6;与西北太平洋风旋度场的异常变化呈正相关,相关系数为0.402。结果表明环日本岛沿岸平均海平面的长期变化受到海水热膨胀效应、太平洋年代际变化以及风应力引起的海水堆积和流失等因素的影响。同时,发现从2000年开始西北太平洋的SST开始下降,而平均海平面仍然在持续上升,其上升原因还需作进一步研究与探讨。     

近50年华南沿海SST热事件变化的时空特征

根据华南沿海10个海洋站1960-2009年实测海表温度(SST)资料统计分析了近50年华南沿海SST热事件时空变化特点,得出如下结论:华南沿海SST热事件主要出现在6-8月份,SST热事件出现的频率以北部湾东北部海域最高,粤东沿海最低;导致SST热事件海区差异的原因是上升流及热带气旋存在海区差异;受全球气候变暖的影响,华南沿海年均SST有上升趋势,近50年来气候变化可划分为冷、暖两个时期,其相对暖期SST热事件的年频数、累计天数、每次SST热事件持续天数较相对冷期均有增加趋势.     

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。