中国沿海海洋气候关键指标变化（英文）

基于中国沿海海洋站监测数据,详细探讨了能够表征气候变化的中国沿海海洋气候关键指标-海表温度、海平面和海冰。监测结果表明:(1)中国沿海海表温度持续升高。1980-2019年,中国沿海海表温度上升速率为0.25°C/10年,2011年之后升温趋势尤为显著,2015-2019年连续五年处于高位。2019年,中国沿海平均海表温度较常年(本文取1981-2010年为气候基准期)偏高1.1°C,为1980年以来最暖年份。此外,本文基于四个长期海洋站探讨了1960-2019年极端海表温度变化特征。(2)中国沿海海平面加速上升,且区域差异明显。中国沿海海平面上升速率为2.4毫米/年(1960-2019年)、 3.4毫米/年(1980-2019年)和3.9毫米/年(1993-2018年),其中渤莱湾、长江口、珠江口和海南沿海海平面上升较快。中国沿海极值水位总体呈明显上升趋势,且区域特征明显。1980-2019年,中国沿海年极值高水位上升速率为4.4毫米/年,其中山东烟台沿海上升速率最大,为9.9毫米/年。(3)渤海海冰冰期和冰量均呈明显下降趋势。1963-2018年,渤海沿海年度海冰冰期和冰量下降速率分别为0.7～1.3天/年和4.5～5.9成/年,其中冰量下降速率北部大于南部。2019年渤海冰情较常年偏轻。     

华南海平面变化及其对水位极值估计的影响

应用奇异谱(SSA)分析方法,预测了华南海平面的变化.应用海门站31a的最高潮水位资料,求作了P-Ⅲ型和Gumbel型极值水位频率曲线,比较分析了海平面上升对极值水位推算的影响,表明由于海平面上升,导致多年一遇高水位增高.     

中国近海海平面变化与ENSO的关系

利用中国沿海台站潮位和中国近海及赤道太平洋的卫星测高、海表温度、风及气压资料,分析了中国近海海平面变化与ENSO的关系。分析结果表明:中国沿海海平面季节变化受ENSO影响明显,在厄尔尼诺事件期间,中国沿海海平面Sa分潮的振幅明显减小,其中年振幅的历史极小值均出现厄尔尼诺年,不同区域历史极小值出现的年份不同;另外,中国沿海Sa分潮的振幅对厄尔尼诺事件的响应与其强弱有关,在强事件中,响应区域和幅度较大,弱事件中,响应区域和幅度偏小。在厄尔尼诺年,中国沿海海平面多低于相邻年份,并且其年际变化存在明显的2~3a、4~7a、准9a、11a和准19a的周期,其中4~7a的周期在冬春季节震荡最显著,其震荡幅度接近2cm。中国近海海平面与赤道东太平洋区域的海表温度年际变化之间存在反相关关系,其相关系数为-0.42;同时与Nio4和Nio3.4指数序列也呈现反相关关系。针对典型的1997/1998年尼诺事件发生前后的风场和气压场分析发现,尼诺发生前的冬半年,冬季风偏强,气压梯度加强,中国沿海海平面偏低;到了厄尔尼诺的盛期,出现较强的南风异常,气压梯度反向,季风转向,过渡到了厄尔尼诺事件的衰减期,为拉尼娜事件做准备,此时海平面偏高。     

2016年中国沿海海平面上升显著成因分析及影响

使用中国沿海及西北太平洋区域的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了2016年中国沿海海平面显著升高的成因及影响。分析结果表明:（1）2012-2016年,中国沿海海平面处于准2 a、4 a、准9 a和准19 a周期振荡的高位,几个周期振荡高位叠加,对该时段海平面上升起了一定的作用;（2）2016年,中国沿海气温和海温较1993-2011年的平均值分别高0.7℃与0.5℃,均处于1980年以来高位;气压较1993-2011年的平均值低0.2 hPa;（3）2016年4月、9月、10月和11月,中国沿海海平面均达到1980年以来同期高位,这4个月的风场距平值在东海以南均明显偏大,且以偏南向和向岸风为主,风生流使得海水向岸堆积,沿海长时间以增水为主,对当月局部海平面上升的贡献率达到40%~80%;（4）2016年,中国沿海降水总体偏多,局部区域降水量达到历史同期最高,加上沿海径流量的增加,对沿海局部海平面升高有一定贡献;（5）2016年9-10月,有5个台风相继影响我国南部沿海,持续的风暴潮增水导致台风影响期间的海平面高于当月平均海平面70~360 mm,风暴潮和洪涝灾害给当地造成直接经济损失超过30亿元。     

山东半岛北部沿海表层水温、海冰与海平面对应分析

与气候长期变化有关海冰、海水温度以及由此引起的海平面上升是世界各海洋国家关注的热点之一,大气温度的缓慢回升,使海水变暖,南北极的融化,以至引起的海平面上升在二十一世纪所引起的破坏,可能要远远趋过人们的想象,但对岽地岛北部沿海表层海水温度的升高、海冰趋势的减弱,在一定的范围内又是十分有利的,如海洋运输、海洋石油开发、海洋渔业生产等等,为此我们对山东半岛东部和北部沿海各站近四十年平面上升产生的影响。     

广东沿海表层海温的统计分析

根据闸坡、云澳、硇洲3个海洋站的表层海水温度观测资料，统计了3个站的多年月平均海水温度、极值水温及月平均水温分布规律；通过对月平均温度进行能谱分析，得出水温的变化具有显著的年周期；对旬平均温度进行能谱分析，得出水温变化还具有显著的2a周期和2．8个旬的周期变化。     

东海沿海季节性海平面异常成因

Based on the analysis of sea level, air temperature, sea surface temperature(SST), air pressure and wind data during 1980–2013, the causes of seasonal sea level anomalies in the coastal region of the East China Sea(ECS) are investigated. The research results show:(1) sea level along the coastal region of the ECS takes on strong seasonal variation. The annual range is 30–45 cm, larger in the north than in the south. From north to south, the phase of sea level changes from 140° to 231°, with a difference of nearly 3 months.(2) Monthly mean sea level(MSL)anomalies often occur from August to next February along the coast region of the ECS. The number of sea level anomalies is at most from January to February and from August to October, showing a growing trend in recent years.(3) Anomalous wind field is an important factor to affect the sea level variation in the coastal region of the ECS. Monthly MSL anomaly is closely related to wind field anomaly and air pressure field anomaly. Wind-driven current is essentially consistent with sea surface height. In August 2012, the sea surface heights at the coastal stations driven by wind field have contributed 50%–80% of MSL anomalies.(4) The annual variations for sea level,SST and air temperature along the coastal region of the ECS are mainly caused by solar radiation with a period of12 months. But the correlation coefficients of sea level anomalies with SST anomalies and air temperature anomalies are all less than 0.1.(5) Seasonal sea level variations contain the long-term trends and all kinds of periodic changes. Sea level oscillations vary in different seasons in the coastal region of the ECS. In winter and spring, the oscillation of 4–7 a related to El Ni?o is stronger and its amplitude exceeds 2 cm. In summer and autumn, the oscillations of 2–3 a and quasi 9 a are most significant, and their amplitudes also exceed 2 cm. The height of sea level is lifted up when the different oscillations superposed. On the other hand, the height of sea level is fallen down.     

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。     

福建沿海全新世海平面变化

本文通过对严格筛选的61个海平面标志物进行研究,建立了福建沿海3个岸段的全新世海平面曲线。结果表明,在全新世海进过程中,海平面有过多次波动并且在6100,3100和1800a,B.P.前左右形成3次海平面高峰,但其高度分别不超过+3m,+2m和+1m;3个岸段海平面波动总趋势一致,但海平面的高度和变动幅度存在差异:闽东北沿海6100a,B.P.前左右的高海面比3100a,B.P.前左右的为高,闽中沿海则相反,其6100a,B.P.前左右的高海面比3100a,B.P.前的为低。     

中国沿海增减水的变化特征及与海平面变化的关系

本文通过对中国沿海25个观测站水位资料的分析,初步探讨了中国沿海1980-2012年增减水的变化特征及与海平面变化的关系。结果表明:（1）中国沿海增减水的季节变化特征明显,相邻站由于受到的气象状况相同,其沿海增减水变化的过程相近,但是变化幅度存在较大差异。从空间分布看,沿海增减水的变化幅度呈现中间大南北小的区域特征,自长江口至广东沿海,增减水的年变化幅度最大,年变幅平均为5.0~7.5 cm;南海周边及北部湾沿海,增减水的年变化幅度次之,年变幅平均为4.0~5.5 cm;自渤海至黄海沿海,增减水的年变化幅度较小,年变幅平均为3.3~3.5 cm。（2）从时间变化看,1980-2012年中国沿海年平均增减水长期基本没有趋势性变化,但明显存在2至5年的周期性变化信号,该信号的震荡幅度为0.1 cm。经过高频滤波后,对沿海月平均增减水序列与Niño3.4指数进行相关性分析,相关系数为-0.5,该相关系数通过了显著性检验,说明中国沿海的增减水变化与ENSO事件呈现负相关关系。（3）中国沿海增减水的长期变化及空间分布特征均与海平面变化不同。1980-2012年,中国沿海海平面的上升速率为2.9 mm/a,而增减水长期基本无趋势性变化;另外,其季节变化与海平面的季节变化从时间和区域上均不存在一致性。（4）但是,短期海平面的变化与增减水有关,并且增减水对短期海平面的贡献根据其具体情况而定,增水幅度大且持续时间长的过程对短期海平面有抬升作用,其贡献率最大可达65%;反之,减水幅度大且持续时间长的过程则对短期海平面有降低的作用。     

好望角航道的海况和海冰的季节变化

西方详细分析了好望角航道的海洋状况,包括海流,海温,海雾和海冰。     

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。     

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。     

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）平均相对海平面变化特点，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ｍ＾３，各分流口门的年平均水位相应变化４－６ｃｍ。     

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。     

气候变暖背景下中国沿海降水变化特征

IPCC第六次评估报告指出,随着全球变暖,强降水事件通常会变得更加频繁和强烈。暴雨是我国主要气象灾害之一,是引发洪涝的最主要原因。目前洪涝灾害已成为影响滨海城市公共安全和经济社会发展的重要因素,了解降水的变化特征对于科学应对气候变化和防灾减灾具有重要意义。本文研究结果显示,1966-2020年中国沿海降水量和暴雨及以上级别降水日数（日降水量≥50 mm的日数）总体均呈增多趋势,但变化趋势不显著;降水日数（日降水量≥0.1 mm的日数）总体呈减少趋势,且变化趋势显著。降水量和暴雨及以上级别降水日数在长江口至福建北部沿海和海南沿海增加趋势明显,山东省及以北沿海、广东省东部沿海呈减少趋势;降水日数除在长江口附近呈增多趋势外,其他沿海地区均以减少为主。降水日数总体减少,降水量总体增多,表明降水过程中降水强度有增加趋势。中国沿海总体暴雨及以上级别强降水主要集中在5-9月,出现频率占全年81.7%。多地出现最大日降水量超过250 mm情况,局部最大日降水量超过500 mm。强降水过程期间往往伴随高海平面,影响滨海城市行洪排涝,增加淹没风险。     

基于海洋气候数据集的区域海平面变化非线性预测

本文基于中国首套长时间序列、高精度、高时空一致性的全球海洋气候数据集产品, 利用1993年1月至2015年12月的山东半岛近海海平面异常数据, 构建了基于集合经验模式分解(EEMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的海平面非线性变化组合预测模型。EEMD可以得到海平面异常的各周期项、线性趋势及残差部分, LSTM模型可对其进行逐个预测并重构得到最终的海平面异常预测结果。EEMD-LSTM组合模型海平面异常预测的均方根误差仅为25.87 mm, 取得了令人满意的效果。基于该组合模型预测2016-2025年山东半岛近海海平面上升速率将达到3.54 mm·a^-1。     

南极气候和海冰的时空变化特征及其与太平洋海温场的关系

应用1973～1999年南极气温和海冰资料,分别对它们进行了统计分析,结果表明,南极的最低温度中心位于东南极大陆(东方站),这种分布特征是与南极地形相对应的.南极东方站的年平均地面气温是-55.3℃;地面最高气温出现在12月至翌1月,其温度为-32.1℃;地面最低气温出现在8月,其温度为-68.2℃.南极各地区的地面气温具有不同的变化特征.根据温度的变化特征,将南极的气候分为4种类型:南极大陆型、南极半岛型、东南极沿岸型和海湾型.近年来南极半岛的气温有明显升高的趋势,而东南极沿岸的气温有明显下降的趋势,它们的变化呈明显的反位相.南极海冰与南极气温变化有较好的对应关系,气温升高的南极半岛的海冰有减少的趋势,而气温下降的东南极的海冰有增加的趋势.这种结果很难用温室效应来解释南极与全球气候变化的差异.东南极海冰变化与南太平洋的海温场存在密切关系,其影响过程是通过南极海冰范围的异常增加或减少,直接影响南极绕极流的冷暖结构及其异常冷暖水的经向输送,从而导致热带和副热带太平洋上层海温场的异常变化.