南海周边相对海平面变化特征及2004年苏门答腊地震影响分析

利用南海周边1989-2014年的潮汐资料和GPS长期观测资料,分析了南海周边相对海平面变化特征,以及2004年苏门答腊地震对该区域相对海平面变化的影响。研究结果表明,南海周边的相对海平面变化以上升为主,平均上升速率（4.53±0.20） mm/a,高于全球平均速率,且2004年后上升趋势加剧;南海周边相对海平面呈现6类较典型的变化特征,并存在与板块构造相对应的分区聚集现象,形成了中国东南和越南沿海、马来半岛、加里曼丹岛北部、菲律宾群岛等4个变化特征区。受2004年苏门答腊大地震的影响,马来半岛、南沙和西沙海域的地壳形变由上升趋势转为下沉,加剧了相对海平面的上升;中国东南沿海和菲律宾群岛受地震影响较小;越南沿海和加里曼丹岛北部区域的地震影响还有待进一步研究。     

海平面变化研究进展

气候变化在世界范围内产生重要影响,其中之一即海平面变化。观测记录表明全球平均海平面在21世纪以来呈现加速上升趋势,海平面上升引发一系列的海岸带灾害,影响沿海地区的社会经济发展。本文回顾了海平面变化研究的前沿动态,介绍了海平面观测的不同手段及其特点,分别从全球、区域和中国几个空间尺度阐述了海平面变化事实的最新研究进展及我们的研究成果,给出了中国沿海全海域及各海区海平面的长期变化趋势,并在此基础上对未来海平面的变化幅度进行了预测,给出了全球和中国近海及沿海未来不同时期的海平面上升预测值,对沿海地区科学应对气候变化及海平面上升影响有一定的参考意义。     

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。     

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。     

中国沿海近31年冬季海平面变化特征

利用29个海洋观测站的31年（1980－2010年）水文气象观测资料,分析了中国沿海近31年冬季海平面的时空分布特征与长期变化趋势。结果表明：①中国沿海冬季海平面近31年呈现明显的上升趋势,平均上升速率为3.1 mm/a,高于全年的上升速率,渤海、黄海、东海和南海沿海冬季海平面变化呈现明显的区域特征;②中国沿海冬季海平面存在显著的年际和年代际变化,其主要显著变化周期有准2 a,4～7 a,9 a左右及18.6 a。由于受西太平洋暖池和黑潮与我国近海之间的水体交换影响,东中国海4～7 a的周期明显,其振幅最高,并且其周期性震荡的高位时期与赤道西太平洋暖池区的厄尔尼诺发生期间相吻合;③以浙江坎门（121°17′E , 28°05′N）为界,中国沿海冬季海平面还呈现出南北变化反相的跷跷板特征,该现象反映了中国沿海冬季海平面的气候性特征。受季风、海流、气压以及降水等因素的影响,冬季海平面的变化区域特征明显;④近31年, 中国沿海冬季气温、海温与海平面均呈显著上升趋势,上升幅度分别为1.8 ℃、1.4 ℃和135 mm,高于全年上升幅度。     

气候变化背景下海南东寨港红树林生态系统的脆弱性评估

鉴于红树林生态系统对气候变化背景下海平面上升和极端台风事件有高度敏感性,应用1980—2018年的海洋大气观测资料和实地调查数据,分析了海口东寨港地区的海平面、温度和台风最大风速的变化特征,并基于IPCC气候变化综合风险的理论框架,构建了"暴露度-敏感性-适应性"的脆弱性评价指标体系和估算方法,评估了海平面上升和台风事件背景下东寨港红树林生态系统的脆弱性主要特征。结果显示:①东寨港红树林生态系统的致灾影响因子主要为该地区沿海海平面的快速上升,其上升速率可达4. 6 mm/a,远高于全球和中国沿海平均值;其次为1993年之前和2006年之后,在海口地区250 km范围内出现的热带气旋或台风事件;②东寨港红树林脆弱性指数的平均值为0. 31,属于中度脆弱等级,其中三江片区的红树林脆弱性相对最高,演丰片区最低。构建的评价指标体系可较好地反映出海平面快速上升和热带气旋或台风影响下红树林生态系统的脆弱性特征。     

中国沿海海平面的上升预测模型

温室效应引起的全球海平面上升，已为世界各海洋国家所关注，研究表明，近２０年多年以来，我国沿海的海平面以１．５ｍｍ／ａ的速率上升，这与全球海平面上升的趋势是一致的，为了预测海平面的这种上升趋势，本文试图从温室效应引起的全球海平面上升和结合我国海海平面变化特点提出了我国的海平面变化预测模型，即中国沿海海平面上升趋势既取决于全球温室效应的增强，又受到沿海地壳升降和地面下沉的影响，文中给出了我国海平面变化     

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。     

海平面上升对海南岛沿海地区的影响

因气候变暖导致的海平面上升是全球面临的海洋问题。为加强海南岛的海洋防灾减灾工作,保障其沿海地区的生态环境和经济社会发展,文章在调查评估的基础上,分析海平面上升对海南岛沿海地区的影响,并提出对策建议。研究结果表明:我国沿海海平面总体呈波动上升趋势,海南岛沿海海平面的上升速率居全国之首;海平面上升对海南岛沿海地区的影响主要包括淹没滨海低地和减小旅游区沙滩面积,加重风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵和土壤盐渍化、洪涝的灾害程度以及影响海岸防护设施等方面;在海南岛沿海地区发展中,应充分考虑海平面上升的因素,加强灾害风险抵御能力建设、城市科学规划、海平面观测和监测以及受损岸线整治修复等工作。     

河北省黄骅沿海海平面变化分析及预测

河北省黄骅沿海海平面时间序列资料短,难以据此对海平面变化做出全面分析评价。本文用回归分析方法,对黄骅现有海平面实测资料与邻近的塘沽沿海相对应的海平面资料进行相关分析,建立回归方程,并用已建立的回归方程及塘沽历史实测海平面时间序列,推算出黄骅历史海平面时间序列,进而分析了黄骅海平面变化特征,预测了未来海平面可能达到的高度。分析结果表明:黄骅沿海海平面1951-2013年呈长期波动上升趋势,变化速率为3.3 mm/a;1980-2013年上升加快,变化年速率为7.0 mm/a;20世纪90年代至2013年上升更进一步加快。可为黄骅沿海城市规划、滨岸工程设计和防灾减灾提供参考。     

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。     

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。     

海平面上升情景下辽东湾海岸侵蚀及影响评估

基于海洋站潮位观测和中国沿海海平面变化影响调查等数据,分析了辽东湾沿岸海平面变化及海岸侵蚀状况,并定量评估了未来海平面上升情景下,辽东湾两岸典型沙质海岸侵蚀影响和沙滩养护投入。分析预测和评估结果表明:1980-2017年,辽东湾沿海海平面上升速率为3.0 mm/a,其中辽东湾东岸沿海海平面上升速率明显高于西岸。2009-2017年,辽宁营口白沙湾、绥中网户、绥中南山港和绥中团山气象观测场岸段后退和下蚀较为严重,部分岸段滩肩蚀退达2～3 m/a。预计2100年,辽东湾沿海海平面上升幅度在20～48 cm之间,由海平面上升引发的辽东湾海岸侵蚀土地损失为23.1 km2,土地经济损失为1410万元。为减缓海岸侵蚀,旅游沙滩和一般沙滩养护总投入分别为11亿元和46亿元,全岸段养护成本较高,应选取旅游沙滩等重点岸段进行养护。     

近40年来珠江口的海平面变化

利用大万山附近1°×1°经纬度网格的卫星高度计资料(1993—2006),计算出珠江口绝对海平面的上升速率为0·30±0·05cm/a,与由卫星高度计得出的全球平均海平面的上升速率一致。珠江口各验潮站近40年的潮位变化趋势分析表明,珠江口海平面正加速上升,为全球气候变暖所致;珠江口海平面与全球温度变化和ENSO活动密切相关,一般在ENSO年海平面相对较低。以IPCC有关全球温度上升幅度的预报值和海平面与全球温度变化的关系为依据,预计到2030和2050年珠江口绝对海平面将分别上升6～14和9～21cm,若考虑地面沉降以及波动值,珠江口部分岸段相对海平面将可能分别上升30和50cm。     

河北曹妃甸沿海海平面变化分析

采用回归分析方法,对曹妃甸现有海平面数据与邻近的塘沽沿海相对应的海平面数据进行相关分析,用建立的回归方程及塘沽历史海平面时间序列,推算了曹妃甸历史海平面时间序列,进而分析了曹妃甸海平面变化特征,同时预测了曹妃甸未来海平面可能上升的高度。分析结果表明:曹妃甸沿海海平面1951—2013年呈长期波动上升趋势,变化年速率为3.2 mm/a;1980—2013年上升加快,变化年速率为6.6 mm/a,高于同期中国沿海海平面的上升速率;20世纪90年代至2013年上升更进一步加快,变化年速率为11.1 mm/a。可为曹妃甸沿海城市规划、滨岸工程设计和防灾减灾提供参考。     

不同气候情景下中国滨海城市海岸极值水位重现期预估

气候变化背景下,海平面上升叠加台风—风暴潮、天文大潮等产生的海岸极值水位事件趋多增强,对我国滨海城市社会经济可持发展构成了严重威胁。为认识未来我国滨海城市海岸极值水位危害性（强度和频率）的变化,本文首先采用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）数据,分析了不同气候情景下（RCP2.6, 4.5, 8.5,简称为RCPs）下,未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国滨海城市沿岸海平面变化幅度;其次,基于沿海验潮站的历史观测资料和文献数据,分析了未来热带气旋强度变化对海岸极值水位的影响;最后,利用皮尔逊Ⅲ型（P-Ⅲ）水文概率曲线方法,预估了不同气候（RCPs）情景下未来不同年代（2030年、2050年和2100年）我国9个滨海城市海岸极值水位重现期的变化。结果表明：（1）在不同气候情景下,我国滨海城市沿海平均海平面均呈现上升趋势,其中,到21世纪末,长三角地区沿海海平面上升幅度最大,上升速度比全国平均高出约30%;（2）热带气旋的强度与台风—风暴潮的增水幅度存在正相关关系。预计到21世纪末,热带气旋的整体强度很可能将增强,热带气旋引发的台风—风暴潮的增水幅度较当前很可能有明显提高。（3）未来我国滨海城市沿海极值水位将有显著增高的趋势,当前极值水位的重现期将明显缩短。到21世纪末,我国滨海城市当前百年一遇的极值水位,重现期几乎都将缩短至20年一遇以下,其中,大连、青岛、上海和厦门等城市海岸极值水位重现期很可能缩短为（或低于）1年一遇。本文虽在一定程度上反映了不同气候情景下海岸洪水危害性的变化,但对于未来热带气旋的变化及其影响的研究尚有待进一步深入。     

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...     

结合全球气温上升预测值的21世纪长期海平面预测方法

温室效应引起气温上升,进而导致海平面上升。本文在整理和计算全球海平面观测资料求得海平面年速率的基础上,结合全球气温预测值,提出和了全球和任意港口的２１世纪长期海平面预报方法,并对东南亚、南亚和日本的一些海平面上升较大的港口曼谷、马尼拉、戴蒙德港、神户、名古屋、横须贺和宫古等进行了２１世纪的海平面预测,介绍了温室效应和温室气体的排放量限制问题。     

南海现代海平面变化研究的进展

本文根据笔者近年对广东海平面变化的研究,并参考前人的研究结果,对南海现代海平面研究的进展进行了较系统的评述.认为数十年来南海相对海平面总体上呈上升趋势,上升速率一般小于2.5mm/a.1.8mm/a或1.9mm/a可以近似地作为绝对海平面上升速率.预测2030年或2025年相对海平面上升幅度为20～25cm.     

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。