关于平均海面变化研究的若干问题

论述平均海平面、海面、潮面、平均潮面和海拔的概念、定义。提出研究平均海平面的一些基本问题，以及尚待深入探讨的几个问题。给出国内外的若干研究成果     

渤、黄、东海M2和K1分潮潮流场的有限元模拟

使用有限元模式(QUODDY)数值模拟了渤、黄、东海浅水区的M2和K1分潮潮流场。对于M2分潮潮流场,东分量和北分量的潮流调和常数与16个测站观测资料的平均绝对误差分别为8.23 cm/s,23.74°();7.36 cm/s,27.78(°)。对于K1分潮潮流场,则分别为8.39 cm/s,36.48(°);9.40 cm/s,38.04(°)。文中得到的M2分潮流在模拟海区共有9个圆流点(秦皇岛附近1个,莱州湾口1个,山东半岛北部海域2个,黄海北部2个,苏北辐射沙洲的外侧1个,舟山群岛东南海域2个)。K1分潮流在模拟海域也存在9个圆流点(秦皇岛附近1个,莱州湾口1个,北黄海2个,南黄海1个,苏北辐射沙洲的外侧1个,济州岛东南海域3个),其中黄海北部偏北的圆流点(39°25′N,123°05′E)和济州岛东南海域最东南的圆流点(32°50′N,127°50′E)以前未见过报道。     

1993—2006年北太平洋海平面变化特征及影响因素

利用1993—2006年间卫星高度计资料分析北太平洋海平面的变化特征,结合同期上层海洋温度、盐度数据以及风应力资料分析比容海平面和风对海平面变化的影响。结果显示:1993—2006年北太平洋上升海域主要位于洋盆西侧中低纬度海域,高纬度海域及大洋东侧的中低纬度海域海平面呈下降趋势;同期比容海平面线性速率的空间分布与海平面相似。整个北太平洋海平面高度平均线性上升速率为2.9 mm/a,比容海平面平均线性上升速率为1.4 mm/a。比容变化对海平面上升趋势的贡献为47.5%。北太平洋海平面的季节变化占绝对优势,主要为1和0.5 a周期,对海平面距平做EOF,其第一和第三模态为季节模态。海平面季节变化的影响因素中,比容变化与海平面有相同的季节变化周期,比容海平面距平EOF的第一和第三模态为季节模态,分别与海平面的第一和第三模态空间分布相似,时间系数相关性好,比容变化在海平面季节特征中起到最主要作用。另一个因素风场主要通过Ekman抽吸和Rossby波的西传影响海平面的分布,其季节特征对海平面的季节特征有影响。北太平洋海平面也具有28个月的年际变化周期,海平面距平EOF第二和第四模态表现出年际变化特征。比容变化也具有28个月的显著周期,其距平场的第二和第四模态为年际变化模态,其中第二模态与海平面第二模态空间分布相似,时间系数相关性很好,海平面年际变化中比容起到重要影响。     

21世纪格陵兰冰川融化速率对海平面变化的影响

本文利用大洋环流模式POP研究RCP4.5情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化速率对全球及区域海平面变化的影响。结果显示:当格陵兰冰川的融化速率以每年1%增加时,全球大部分海域的动力和比容海平面变化基本不变,主要是由于格陵兰冰川在低速融化时并不会导致大西洋经向翻转流减弱。当格陵兰冰川的融化速率以每年3%和每年7%增加时,动力海平面在北大西洋副极地、大西洋热带、南大西洋副热带和北冰洋海域呈现出显著的上升趋势,这是因为格陵兰冰川快速融化导致大量的淡水输入附近海域,造成该上层海洋层化加强和深对流减弱,导致大西洋经向翻转流显著减弱;与此同时,热比容海平面在北冰洋、格陵兰岛南部海域和大西洋副热带海域显著下降,而在热带大西洋和湾流海域明显上升;此时盐比容海平面的变化与热比容海平面是反相的,这是由于大量的低温低盐水的输入,造成北大西洋副极地海域变冷变淡、大西洋经向翻转流和热盐环流显著减弱,引起了太平洋向北冰洋的热通量和淡水通量减少,导致了北冰洋海水变冷变淡,同时热带大西洋滞留了更多的高温高盐水,随着湾流被带到北大西洋,北大西洋副极地海域低温低盐的海水,被风生环流输运到副热带海域。     

利用一种改进的算法对中国高分三号同极化SAR图像反演的有效波高的验证

Chinese Gaofen-3(GF-3) is the first civilian satellite to carry C-band(5.3 GHz) synthetic aperture radar(SAR).During the period of August 2016 to December 2017, 1 523 GF-3 SAR images acquired in quad-polarization(vertical-vertical(VV), horizontal-horizontal(HH), vertical-horizontal(VH), and horizontal-vertical(HV)) mode were recorded, mostly around China's seas. In our previous study, the root mean square error(RMSE) of significant wave height(SWH) was found to be around 0.58 m when compared with retrieval results from a few GF-3 SAR images in co-polarization(VV and HH) with moored measurements by using an empirical algorithm CSAR_WAVE. We collected a number of sub-scenes from these 1 523 images in the co-polarization channel,which were collocated with wind and SWH data from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF) reanalysis field at a 0.125° grid. Through the collected dataset, an improved empirical wave retrieval algorithm for GF-3 SAR in co-polarization was tuned, herein denoted as CSAR_WAVE2. An additional 92 GF-3 SAR images were implemented in order to validate CSAR_WAVE2 against SWH from altimeter Jason-2, showing an about 0.52 m RMSE of SWH for co-polarization GF-3 SAR. Therefore, we conclude that the proposed empirical algorithm has a good performance for wave retrieval from GF-3 SAR images in co-polarization.     

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。     

海平面上升对中国沿海地区极值水位重现期的影响

基于中国沿海10个验潮站资料,利用皮尔森Ⅲ型(P-Ⅲ)模型探讨了典型浓度路径(Representative Concentration Pathway,RCP)情景下21世纪海平面上升对中国沿海地区极值水位重现期的影响。结果表明:海平面上升将显著缩短极值水位的重现期。在RCP8.5情景下极值水位的重现期缩短最为显著。预估到2050年,在RCP8.5情景下,所研究的中国沿海地区潮位站的百年一遇极值水位将变为9~43 a一遇。到2100年,在RCP8.5情景下,百年一遇极值水位变为1~18 a一遇。当前极值水位的低概率事件将在2100年变得普遍,在RCP8.5情景下,到2100年千年一遇的几乎每两百年发生一次。由于极值水位的重现期会随着气候变化而缩短,未来沿海地区将会面临更严峻的风险与挑战。     

2011-2020年间南大洋印度洋扇区冬季水的年际变化特征及其成因

已有多个研究证实南大洋自海表到底层的海水特性存在长期变化特征,并指出其与大尺度外部强迫的改变紧密相关。然而,截至目前海洋学界对各水团的更高频年际变化特征及其影响原因依然了解甚少,其中包括了近海表最易受外部强迫影响的冬季水（Winter Water, WW）。本文结合2011-2020年间每年1月沿110°E断面采集的重复观测资料和再分析气象资料,研究季节性冰区内WW层10年间的年际变化。结果发现,该海域WW特性具有显著的时空变化特征。WW核心温度距平与前一年的南极涛动（Antarctic Oscillation, AAO）指数距平具有显著正相关关系（R=0.69）,而AAO指数与局地纬向风转向所在纬度呈负相关关系（R=-0.61）,说明AAO指数越大（小）时,辐散带会向南（北）移动,季节性冰区的WW核心温度升高（降低）。局地净降水量距平变化与WW核心盐度距平的变化相反,2016年之后负的净降水量距平（大气向海洋输送淡水减少）促使WW核心盐度距平增大。另外,局地涡动能距平与WW厚度距平呈负相关关系（R=-0.70）,据此推测该海域持续存在的气旋式涡旋的强度增强（减弱）,引发向上抽吸作用增...     

“一带一路”区域气候变化事实、影响及可能风险

“一带一路”区域国家经济、政治发展极不平衡,随着全球气候变暖,区域内的自然环境、气候资源、水资源等都将面临着显著而复杂的变化,并且干旱、洪涝等多种气候灾害是“一带一路”区域可持续发展和重大基础设施建设面临的重大威胁之一。目前,“一带一路”倡议已经进入实质性建设阶段,沿线地区的气候变化及其灾害风险关乎“一带一路”倡议能否顺利实施及亚投行的投资安全。在此背景下,2016—2018年中国科学院地球科学学部实施了“‘一带一路’区域气候变化问题”咨询评议项目,项目针对该区域气候变化的事实、未来变化预估、气候变化的可能影响以及带来的潜在风险等问题进行了系统的调研,并开展了若干分析和研究。经过两年的努力,项目组完成了有关进展报告四份,包括一份总报告和三份分报告。本文扼要地概括和介绍了项目取得的主要成果。     

南海西南季风期NCEP2湍流热通量的质量分析

以5次南海现场观测试验数据(Xisha2002,Xisha2000,Xisha1998,Kexue 1和Shiyan 3)为参照,对NCEP2再分析资料中湍流热通量在南海西南季风期的精度进行了评估.结果表明NCEP2估算的潜热通量的平均值在试验Xisha2000,Xisha1998,Kexue 1和Shiyan 3期间分别高估了6(11%),2(2%),7(7%)和13W/m2(16%),而在Xisha2002试验中低估了10 W/m2(11%).在5个试验中低估的感热通量分别为7(130%),3(64%),7(170%),5(53%)和5 W/m2(72%).NCEP2与5个现场观测试验的时间序列的相关系数均没有达到95%的置信度.模式中湍流热通量损失的误差来源于基本变量和算法,基本变量中以海表温度和海面风速的误差产生的影响最大.应用COARE2.6a算法和NCEP2的基本变量重新计算的湍流热通量更加符合物理意义.