海平面变化研究中地壳均衡沉降量的估算

本文从力学和地球流变学的角度,分析海平面变化所引起的沿海沉积盆地水力-沉积均衡作用的机制,提出一种估算被埋藏的古海平面标志物的地壳均衡沉降量的新方法。     

未来百年烟台沿海相对海平面变化趋势与幅度的探讨

依据１９９２年政府间气候变化委员会（ＩＰＣＣ）确定的海平面上升最佳估计。对未来百年烟台沿海相对海平面变化趋势下幅度进行了探讨，预测不同时段的上升幅度分别为１５－１９（２０３０年），２０－２５ｃｍ（２０５０年），２７－３５ｃｍ，３５－４５ｃｍ。相对海平面上烟台沿海海岸环境与城市发展将产生影响。预测结果可从有关部门制定长远规划时参考。     

中国沿岸现代海平面变化及未来趋势分析

本文用线性回归分析方法，分１９８５年以前和１９９２年以前两个时段，对我国沿岸２５个验潮站近百年来的海平面资料进行了系统分析，计算了两个时段相对海平面变化的年速率和平均海面高度，论述了海平面变化的主要控制因素，并对未来海平面变化趋势进行了预测。计算结果表明，近百年来我国沿岸相对海平面在总体上不但持续上升，而且近年来上升速率普遍加快；根据海平面变化的主要控制因素变化趋向，预计到下世纪中叶前后，全球性海平面大幅度上升的可能性不大，我国沿岸区域性海乎面平均上升幅度不超过１５ｃｍ，不同岸段因地壳升降差异性大而有较大差别。     

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。     

未来海平面上升对江苏沿海水利工程的影响

研究探讨表明,未来海平面上升将导致江苏沿海水利工程本身风险性的显著增大,表现为工程遭受破坏程度的增强和受到破坏次数的指数性增多。海面上升还严重影响苏北沿海水利工程效用的发挥,表现为海堤防护标准的降低,抗御风暴潮的能力减少,以及沿海挡潮闸排水能力的降低,加剧这一地区的洪涝灾害。最后,为减轻未来海平面上升对苏北沿海水利工程造成的不利影响,提出了一些看法和建议。     

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。     

最近80年来中国的相对海平面变化

本文搜集了32个验潮站的潮位记录,并对各站历年年平均海平面作线性回归分析。结果表明,最近20～80年来20个站的相对海平面上升,12个站的相对海平面下降。产生此结果的原因不仅是由于全球性理论海平面上升,而主要是由于现代地壳垂直形变及过量抽用地下水。因此,在沉降的三角洲和沿海平原上的验潮站,相对海平面上升;反之,在上升地块上的验潮站,则相对海平面下降。塘沽和吴淞两站的记录均已经地面沉降修正,不能用以计算该两地的相对海平面。由于特大的相对海平面上升(>10mm/a)均系过量抽用地下水所造成,为了预防和减轻今后海平面上升及其所引起的灾害,亟应采取严格措施,减小沿海地区的地下水开采量。     

基于不同模型的相对海平面变化分析

采用多种方法和3种模型分析了东方、海口、北海、闸坡、香港、汕尾、厦门、坎门、吕四、那霸、名濑、连云港、石臼所、大连共14个验潮站22年逐时海平面序列的相对海平面变化,主要包括趋势与周期项提取和未来月均海平面预测两大方面,比较了各种方法分析所得结果的相似性与差异性。结果表明:各验潮站的海平面均在逐渐上升,上升速率在1~3 mm/a之间,平均值为2.3 mm/a;各站的周期项也不一样,但基本都包含周年和半年项。发现一些方法组合时可能会出现异常情况,例如模型趋势项选择不同的形式,可能会导致所求速率出现正负截然相反的情形,不同的周期寻找方法所确定的周期也存在一定差异。各种方法的预测效果相差不大,预测残差基本都在±2 dm以内,基于奇异谱分析的均生函数的长期预测效果要明显优于带周期项的灰色模型和传统模型,但短期预测效果相差不大。     

海平面上升对黄浦江潮位和潮量影响的数值计算

采用1984年8月28日19时—29日24时黄浦江米市;渡至吴淞口水位和流量资料,根据描述河道中水流非恒定流动的Saini-Venant方程组,建立了模拟黄浦江潮位和潮量特征变化的数值模式。考虑未来海平面上升,预测了黄浦江潮位和潮量的变化及对周围环境的影响。计算结果表明,随着海平面的上升,黄浦江潮位相应增加,高潮位的上升值大于海平面上升值;低潮位的上升值小于海平面上升值,潮差增大。在同一海平面上升值下,潮差增量由下游向上游渐渐增大,随着海平面的上升,涨潮量和落潮量都相应增加。     

海平面上升、强台风和风暴潮对厦门海域极值水位的影响及危险性预估

气候变化背景下海平面上升、强台风和风暴潮对我国东南沿海地区的洪涝灾害影响日益严重,为应对气候变化的影响,本文以位于我国东南沿海的厦门地区为例,应用多种海洋大气观测资料和数理统计及模拟方法,分析了历史上9914号和1614号两次台风对厦门海域极端海面高度(极值水位)的影响,预估了未来海平面上升情景下厦门海域极值水位的变化及其危险性。结果表明：(1) 9914号台风期间,天文大潮、风暴增水和强降水的同时出现造成了厦门沿海地区超警戒极值水位(732 cm)的出现;(2) 风(向岸强风)、雨(强降水)、浪(巨浪)、潮(高潮位)、流(急流)等多致灾因子的共同作用是厦门沿海地区发生严重灾情的重要原因;(3) 在温室气体中等和高排放(RCP4.5和RCP8.5)情景下,到2050年(2100年),当前百年一遇的极值水位将分别变为30年(2年)一遇(RCP4.5)和25年(低于1年)一遇(RCP8.5)的频繁极端事件。这表明未来厦门沿海极值水位的危险性将显著上升,应采取充分的适应措施降低洪涝灾害风险。     

Risk assessment and zoning of sea level rise in Shandong Province

Sea level rise is a slow-onset disaster.We collected information about the natural and ecological environments,tides and sea levels,and socio-economic aspects to investigate the distribution and zoning of the risks from sea level rise across Shandong Province.The trends in sea level in different counties of Shandong Province were predicted using moving averages and a random dynamic analysis forecasting model,and the model outputs and socio-economic indicators were combined to assess the risks.The results show that the risks of sea level rise along the western coast of Bohai Bay and Laizhou Bay in Shandong Province were sufficiently large to warrant attention.     

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。     

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。     

三沙市海域海平面变化

使用1993-2011年的台站和卫星高度计资料详细分析了三沙市海域近19 a的海平面变化特征及规律。结果表明:三沙市周边海域海平面存在明显的季节变化,且区域特征明显。海平面变化除了明显的年和半年周期,2~3 a、4~7 a和准9 a的周期也较显著。海平面长期变化呈现明显的波动上升趋势,且空间分布上区域特征显著,西沙群岛南部海域海平面上升趋势最强,西沙群岛北部与中沙群岛西部次之,南沙群岛东部海平面上升速率较快,南沙群岛西部上升趋势最弱。受大气环流等异常气候事件的影响,1998年和2010年海平面的年际变化波动较大,年变化振幅显著偏高。未来三沙市海平面将继续上升,预计2030年、2050年、2070年和2100年海平面将比常年分别升高约11 cm、20 cm、30 cm和45 cm。     

Coastal sea level variability in the Bohai Bay: influence of atmospheric forcing and prediction

The sea level variabilities, especially the atmosphere-driven sea level variabilities, which are diff erent in studies on diverse areas and timescales, need to be further documented in the Bohai Bay. Coastal sea level data and coincident meteorological data collected hourly at two observation stations (E1 and E2) in the Bohai Bay, which is a typical semi-enclosed coastal sea in China, are analyzed for the period from 19 August 2014 to 18 November 2014. The sub-sampled low-pass (<0.8 cpd) sea levels (SLSLs) at E1 and E2 are almost the same as each other, while the winds are not. On the whole, SLSLs at E1 and E2 are dominantly influenced by the across-shore wind;in detail, the dominant wind orientation at E1 is 65° measured clockwise from north, and SLSL at E2 is significantly influenced by the sub-sampled wind (SW) at 55°. Regression of SLSL onto the corresponding SW in dominant orientation and the atmospheric pressure is used to predict SLSL, which make the frequency of occurrences when the predicted total sea level is within 0.15 m from the observed values increase to 66.03% and 58.08% at E1 and E2 from original 36.71% and 34.80% without using it, respectively. The results indicate that for the prediction of the total sea level variability in the coastal shallow waters, the SLSL influenced by the atmospheric forcing, including local wind and atmospheric pressure, can be predicted using the multivariable linear regression model.     

径流量和海平面变化对河口最大浑浊带的影响

应用改进的ECOM模式,耦合泥沙输运方程,研究径流量和海平面变化对河口最大浑浊带的影响.河口最大浑浊带位于滞流点处,底层上下游余流均向该处输运泥沙,造成该处泥沙汇合,而由流场辐合产生的上升流又使该处的泥沙不易落淤.由于盐水入侵带来的高盐水位于北岸的底层,其斜压效应使底层的横向环流由北向南流动,把底层高浓度的泥沙向南岸平流,使得最大浑浊带位于南岸.研究河口最大浑浊带现象必须使用三维泥沙输运模式.在径流量增大的情况下,与控制试验相比底层向陆的密度流减弱,滞流点下移,导致最大浑浊带也下移;因上游来沙量增加,在最大浑浊带中心和河口拦门沙处悬浮泥沙浓度趋于增加.在径流量减少的情况下,最大浑浊带的变化趋势与径流量增大情况的结果相反.在海平面上升的情况下,拦门沙区域底层向陆的密度流趋于增强,滞流点上移,最大浑浊带也相应向上游移动;最大浑浊带中心处泥沙浓度趋于增大,但口门拦门沙处泥沙浓度趋于减小.径流量和海平面变化对最大浑浊带影响明显.     

渤黄海沿海2月份海平面异常偏高成因分析

使用1980—2010年的水位、气温、海温、气压和风场资料,对中国渤黄海沿海2月份的海平面变化特征以及异常偏高成因进行了探讨,分析结果表明:近30年,渤黄海沿海2月份海平面呈现明显的上升趋势,2009年和2010年2月份的海平面达到近30年的高值,冬季高海平面导致全年平均海平面偏高。近两年2月份海平面处于多个长周期振动的高位重合期,各振幅叠加的结果近100 mm,对海平面起了明显的抬升作用。高海平面使得辽宁、河北以及山东等沿岸地区的海水入侵距离和土壤盐渍化程度均有所增加,海岸侵蚀加重;上海在2009—2010年连续2年2月份发生了近年较严重的咸潮入侵。2009年和2010年2月份,气压较常年同期显著偏低,冬季季风显著偏弱,是海平面上升的主要原因之一。     

海平面上升研究进展的文献分析

采用文献分析法对ISI Web of Science (institute for scientific information, ISI)核心合集数据库中关于海平面上升文献综合探究,得出结论:(1)海平面上升的发文量从1993—2016年整体呈上升趋势,尤其在2010年后产量大增。(2)发表越久的文献被引次数越高。文献作者数量逐年增多,引用参考文献数量也逐年增加,文献之间联系越来越紧密。(3)美国主导海平面上升研究。对于发文量较多的国家,该国独立发文量和其与他国合作文献量基本持平;对于发文量较少的国家,大部分文献为与他国合作完成。(4)不同机构之间合作是为常态,机构间合作明显多于国家间的合作。(5)关于海平面上升文献发文量最高的期刊刊登文献数占本研究总文献的近6%;期刊研究领域所属学科种类均与geology和environmental sciencesecology以及physical geography等相关。(6)通过关键词研究发现,除气候变化外,盐沼、风暴潮等是近期海平面上升的研究主流。希望通过对目前已出版文献的梳理为后续的研究提供指引及借鉴的依据,并通过对文献分析法的运用,能够使研究者更有针对性地将该方法运用到相关学术领域。