1993—2001年全球海面高度变化特征

应用TOPEX／POSEIDON（T／P）卫星高度计测高资料，对全球海洋的海面变化特征进行了分析，结果表明，1993年1月－2001年6月期间，全球海平面呈现上升的态势；全球平均海平面高度的平均上升速率约为1．2mm/a；海温的变化是引起海平面变化的重要原因，便其对海平面抬升的贡献不到50％。海平面的变化具有很强的地域特征。海平面变化的空间分布特征受风应力异常特别是纬向风应力异常的空间分布影响较大。     

2003-2008年全球海平面变化评估

导致全球海平面短时间尺度变化主要有海水密度和海水质量这两方面的变化因素。通过重力校正和气候试验（GRACE）对地球重力场进行观测,并联合卫星测高SA、ARGO系统的观测结果可推知：自2003年以来,海平面的上升主要是因为海水质量的增加。     

2004年苏门答腊地震前后海面高趋势的变化

利用苏门答腊附近海域T/P、Jason-1测高卫星近20年的海面高连续观测资料,分别计算了该区域(80°E~105°E,5°S~20°N)在2004年苏门答腊大地震前后的海面高变化趋势,并与该区域对应时间段GRACE重力卫星反演的地表质量迁移结果进行比较。研究结果表明,由卫星测高观测资料估算的震区地震前后海平面趋势的变化与卫星重力反演结果基本一致。由于卫星测高沿轨观测具有高精度、高时空分辨率的特性,卫星测高资料估算的海平面趋势变化可以更为准确地反映震区海平面变化的局部特征。还对该区域震后形变特征进行了初步分析。     

卫星重力估计陆地水和冰川对全球海平面变化的贡献

重力场恢复与气候试验（GRACE）卫星为高分辨率地监测全球海洋质量变化提供了一种新的手段。利用2003年1月至2014年12月Level-2 RL05的GRACE产品,进行去相关误差滤波、高斯滤波和海洋-陆地信号泄漏改正后,得到了全球陆地和海水质量变化,并分析了陆地水和冰川的质量变化对海平面长期变化的贡献。研究表明,全球陆地水和冰川的质量变化对海平面的贡献约为（2.09±0.54）mm/a,与卫星测高扣除海洋温盐数据比热容变化得到的海水质量长期变化（2.07±0.62）mm/a有着很好的一致性,其中全球陆地水储量对全球质量项海平面变化的贡献为（0.15±0.25）mm/a,南极冰盖对全球质量项海平面变化的贡献为（0.59±0.10）mm/a,格陵兰岛冰盖对全球质量项海平面变化的贡献为（0.72±0.12）mm/a,山地冰川对全球质量项海平面变化的贡献为（0.63±0.09）mm/a。并进一步讨论了不同分析中心GRACE重力场系数,一阶项系数和二阶项对质量项海平面变化的影响。结果表明,一阶项对质量项海平面的影响为（0.10±0.08）mm/a,二阶项对质量项海平面的影响为（0.16±0.04）mm/a,美国德克萨斯大学空间研究中心和德国地学研究中心分析结果较为一致,而美国国家航空航天局喷气推进实验室的结果则稍稍偏小。     

通过卫星和原地监测确定的最近40年来的海平面上升

过去一个世纪以来 ,海岸潮汐水文监测一直是测量海平面变化的主要手段。近 1 0年来 ,用卫星对世界范围的海平面变化进行监测 ,尤其是用 Topex/Poseidon卫星 ,具有广阔的全球覆盖率、很高的时空分辨率 ,可以直接观察到地球上的水体中心。 1 993年 1月和 2 0 0 0年 1 2月之间 ,Topex/Poseidon观测到全球海平面上升速率平均为 2 .5± 0 .2 mm/a。在超过 1年的时间尺度上 ,全球平均海平面变化有两个主要的原因 :1温度和盐度变化 (这两个参数对海平面具有相反的效应 )导致海水密度变化而产生的体积变化 ;2海水通过沉淀作用、蒸发作用、河水径流…     

中国近海海平面变化区域相关分析

由测高卫星升、降弧段海面高交叉点约束方法,用TOPEX／POSEIDON测高数据计算了黄海、东海、南海海域的海平面变化;分析了三个海区海平面变化的相关性;在频域内讨论了它们之间的相干性;分析了海水面积随纬度带的变化对不同纬度分布的海区海平面变化量的影响。     

2002-2014年间基于海平面变化的海洋增暖趋势研究

21世纪以来全球变暖进入停滞时期,研究表明,大量热量进入海洋深层是导致全球平均表面温度暂缓上升的主要原因。本文估计和研究了2002.4-2014.12间由热膨胀导致的海平面变化趋势,以此来探测海洋热含量的变化情况。研究使用GRACE重力卫星CSR RL05数据计算了全球海洋的水质量变化,并结合海平面异常数据,计算了由热量变化导致的海平面变化（Net SLA）。将Net SLA与Ishii温度数据计算的海洋热含量进行相关性分析后表明,Net SLA与海洋热含量存在高度相关性,相关系数最大值达0.95。考虑到海洋观测只能表现海洋上层2000m的热含量变化,而除去水质量变化的海平面变化则反映了整层海洋的热含量变化,是估计海洋增暖趋势快慢的有利工具。经计算得出,2002至2014年间南太平洋和南印度洋存在加速增暖趋势,而近年来南半球环状模的增强是导致其增暖的主要原因。     

全球变暖背景下基于Non-Boussinesq POP模式对海平面高度的模拟和预估

用Non-Boussinesq POP模式和1986—2005年SODA再分析资料的海表面温度、盐度和风应力,模拟了1986—2005年间的全球海平面变化,并根据RCP4.5和RCP8.5两种代表性浓度排放情景下未来气候变化趋势的预测,对未来一个世纪的海平面变化进行预估,在仅考虑热膨胀的前提下,得到了如下结论:(1)在过去20 a间,全球平均海平面高度上升了56 mm,上升较大的海域主要为西北太平洋、南太平洋中部和南大西洋;(2)到2100年,RCP4.5情景下全球平均海平面上升0.36 m,RCP8.5情景下全球平均海平面上升0.43 m;(3)未来海平面变化较大的海域包括西北太平洋、西南太平洋、西南大西洋和印度洋,南大洋、北大西洋和赤道太平洋海平面变化相对较小。     

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。     

利用卫星测高、GRACE和GOCE资料估计全球海洋表面地转流

重力恢复和气候试验GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星极大地提高了地球重力场的精度和分辨率,特别是中长波分量,联合卫星测高数据可获得全球海洋表面大尺度洋流循环。另外,新一代地球重力和海洋环流探测卫星GOCE(gravity field and steady-state ocean circulation explorer)于2009年3月成功发射,采用卫星重力梯度测量原理,对重力场的高频部分非常敏感,使其高分辨率监测全球海洋循环成为可能。本文利用1~7年GRACE观测数据确定的重力场模型和18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3,联合卫星测高确定的平均海面高模型MSS_CNES_CLS_11,分别估计全球海洋表面地转流,并且与实测浮标数据结果进行比较。分析表明GOCE重力卫星确定的重力场模型具有更高的空间分辨率,能够确定高精度和高空间分辨率的全球海洋地转流,如墨西哥湾暖流的细节和特征,并且与实测浮标结果基本一致。而基于1~4年GRACE观测资料的模型不能很好估计全球地转流特征,基于7年GRACE观测资料的重力场模型ITG-Grace2010s确定的全球地转流的精度仍低于18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3的结果,估计的全球地转流仍含有较大的噪声,不能很好地反应中小尺度地转流细节特征。并计算ITG_Grace2010s和GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的内符合精度,结果显示,在全球范围内,GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的精度都比ITG_Grace2010s结果的精度有着很大的改善,其中ITG_Grace2010s的稳态海面地形的精度为21.6cm,而GOCE_TIM3的结果则为7.45cm,ITG_Grace2010s的全球平均地转流的精度为40.7cm/s,而GOCE_TIM3的结果则为19.6cm/s。     

IPCC气候情景下全球海平面长期趋势变化

利用CCSM3 (Community Climate System Model version 3)气候系统模式模拟20世纪海平面变化,在IPCC SRES A2 (IPCC,2001)情景假设下预测21世纪全球海平面长期趋势变化。模拟显示20世纪海平面上升约4.0 cm,且存在0.004 8 mm/a2的加速度,这个结果仅为热盐比容的贡献。在A2情景假设下,21世纪海平面上升存在很大的区域特征,呈纬向带状分布;总体上北冰洋上升大,南大洋高纬度海区上升小,大西洋上升值比太平洋的大;整个21世纪全球平均比容海平面上升了约30 cm,且呈加速上升的趋势。同时发现,中深层水温度和盐度变化对区域比容海平面变化具有重要贡献。北太平洋增暖主要集中在上层700 m以内,而北大西洋的增暖可达2 500 m的深度,南大洋南极绕极流海区热盐变化则是发生在整个深度。     

Sea level variations in the regional seas around Taiwan

The patterns and trends of sea level rise in the regional seas around Taiwan have been investigated through the analyses of long-term tide-gauge and satellite altimetry data. Series of tide-gauge data extending over 50 years reveal decadal and interannual variations and spatially-inhomogeneous patterns of generally rising sea level. The East Asia tide-gauge stations around Taiwan show an average trend of +2.4 mm/yr from 1961–2003, which is larger than the reported global rate of +1.8 mm/yr for the same period. These stations also show significantly larger sea level rise rates (+5.7 mm/yr) than global values (+3.1 mm/yr) during the period from 1993–2003. Consistent with the coastal tide-gauge records, satellite altimetry data show similar increasing rates (+5.3 mm/yr) around Taiwan during the same period. Comparisons with temperature anomalies in the upper ocean suggest that thermal expansion and heat advection in the upper layer contribute significantly to the long-term sea level variations in this area with correlations >0.9 for observations after 1992. Thermosteric sea level variations may also explain the interannual and decadal variations of the observed sea level rises around Taiwan. Our analysis also indicates that the altimetry data are only part of a long-term, larger-scale signal. Finally, we have found that a non-linear smoother, LOESS, is more suitable for extracting long-term trends in sea level than the traditional linear regression approach.     

基于GRACE卫星重力数据估计格陵兰岛冰盖质量变化

重力场恢复与气候试验（GRACE）卫星为高分辨率地监测全球冰川质量变化提供了一种新的手段。本文利用2003年1月至2014年12月Level-2 RL05的GRACE产品,进行去相关误差滤波、高斯滤波和海洋-陆地信号泄漏改正后,得到了格陵兰岛冰盖质量变化的时间序列,分析了格陵兰岛冰盖质量变化的长期趋势项,并与ICESat的结果进行了比较验证。研究表明,在2003年1月至2014年12月之间,格陵兰岛冰盖质量减小速率约为（-260±43）Gt/a,对全球海平面的贡献约为（0.72±0.12）mm/a,对同时期海平面上升的贡献占25.8%,并且格陵兰岛冰盖消融有着很强的区域差异性,冰盖消融的区域主要集中在边缘区域,中部内陆地区的冰盖质量则有增加的趋势。并进一步和ICESat的结果进行了比较分析,ICESat的结果显示格陵兰岛冰盖质量减小速率约为（-174±43）~（-184.8±28.2）Gt/a,而GRACE的结果则为（-209.4±26.3）Gt/a,有着较好的一致性,并且区域分布特征也符合较好。     

Steric sea level changes estimated from historical ocean subsurface temperature and salinity analyses

An historical objective analysis of subsurface temperature and salinity was carried out on a monthly basis from 1945 to 2003 using the latest observational databases and a sea surface temperature analysis. In addition, steric sea level changes were mainly examined using outputs of the objective analyses. The objective analysis is a revised version of Ishii et al. and is available at 16 levels in the upper 700 m depth. Artificial errors in the previous analysis during the 1990s have been worked out in the present analysis. The steric sea level computed from the temperature analysis has been verified with tide gauge observations and TOPEX/Poseidon sea surface height data. A correction for crustal movement is applied for tide gauge data along the Japanese coast. The new analysis is suitable for the discussion of global warming. Validation against the tide gauge reveals that the amplitude of thermosteric sea level becomes larger and the agreement improves in comparison with the previous analysis. A substantial part of local sea level rise along the Japanese coast appears to be explained by the thermosteric effect. The thermal expansion averaged in all longitudes from 60°S to 60°N explains at most half of recent sea level rise detected by satellite observation during the last decade. Considerable uncertainties remain in steric sea level, particularly over the southern oceans. Temperature changes within MLD make no effective contribution to steric sea level changes along the Antarctic Circumpolar Current. According to statistics using only reliable profiles of the temperature and salinity analyses, salinity variations are intrinsically important to steric sea level changes in high latitudes and in the Atlantic Ocean. Although data sparseness is severe even in the latest decade, linear trends of global mean thermosteric and halosteric sea level for 1955 to 2003 are estimated to be 0.31 ± 0.07 mm/yr and 0.04 ± 0.01 mm/yr, respectively. These estimates are comparable to those of the former studies.     

印尼贯穿流出流海域海表高度时空变化

采用经验正交分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)分析方法对印尼贯穿流出流海域卫星测高海面高度异常资料进行了分析,分析结果显示研究海域海面高度异常存在多时间尺度变化特征。1993—2013年期间,研究海域海面高度异常场存在明显的升高趋势,其升高速率为0.6 cm/a;研究海域海面高度异常存在显著的年际变化,其与Niño3.4指数的相关系数超前滞后相关最大可达0.65,且厄尔尼诺年偏高,拉尼娜年偏低;海面高度异常年周期变化显著海域主要受印尼贯穿流、印度洋南赤道流和Eastern Gyral Current(EGC)季节变化的影响,半年周期变化则对应于爪哇沿岸流与南赤道流共同作用下形成的涡旋的半年周期变化;另外,研究海域海面高度异常还存在显著的季节内变化特征。     

Evaluation of vertical crustal movements and sea level changes around Greenland from GPS and tide gauge observations

To better monitor the vertical crustal movements and sea level changes around Greenland, multiple data sources were used in this paper, including global positioning system(GPS), tide gauge, satellite gravimetry, satellite altimetry, glacial isostatic adjustment(GIA). First, the observations of more than 50 GPS stations from the international GNSS service(IGS) and Greenland network(GNET) in 2007–2018 were processed and the common mode error(CME) was eliminated with using the principal component a...     

带周期项的海平面变化灰色分析模型及广西海平面变化分析

提出了一种带周期项的海平面变化灰色分析模型.该模型保持了GM(1,1)模型能较好反应海平面变化趋势的优点,不仅能求出海平面变化速率,还能方便求出海平面变化的加速度,同时,该模型能较好的模拟海平面变化中的周期现象,从而克服了GM(1,1)不能预报周期性显著的月平均海面的缺点,并提高了预报精度.模型用于广西沿岸海平面变化分析,结果表明北海、涸洲、白龙尾3站的相对海平面上升速率分别为1.67、2.51、0.89mm/a;石头埠相对海平面呈下降趋势,下降速率为0.5～1.0mm/a;广西沿岸绝对海平面上升速率为2.0mm/a.和线性趋势项与周期项叠加的海平面分析模型相比,两者模拟精度相当.     

基于EOF法的长江口高潮位时空变化特征研究——长时间序列的高潮位EOF分析

根据长江口6个主要潮位站1993-2008年潮位资料,通过经验正交函数分析法(EOF法)分析了长时间序列和三峡工程前后月平均高潮位变化规律以及2000年的日高潮位变化规律,并探究其影响因素。结果表明:EOF分析前三个主成分贡献率为98.19%,可以反映潮位变化的主要过程。EOF1的影响因子是径流量,在空间上均为正值,呈上游至下游递减趋势,时间系数呈季节性变化;EOF2的影响因子是月平均海平面变化,在空间上有明显的分布差异,时间系数总体有上升趋势。三峡工程前后影响因子的作用有一定变化,径流量的影响增强,海平面减小。徐六泾以上河段的潮位站受径流丰枯影响,徐六泾以下高潮位受平均海平面控制更大。