海平面长期变化对推算多年一遇极值水位的影响

利用乳山口24a的年极值高、低水位和年平均海平面,分析讨论了平均海平面长期变化对推算多年一遇极值水位的影响.同时讨论了消除平均海平面中长期变化的途径.比较了消除平均海平面长期变化和保留这种变化情况下推算出的两种多年一遇极值水位,可以发现,对多年一遇高水位来说,保留平均海平面长期变化所得结果高于消除了的,而对多年一遇低水位而言,情况正好相反.     

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.     

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...     

江苏滨海海域海上风电场的极值波高推算

为了给江苏滨海海域海上风电场的结构设计提供更为合理的设计参数,本文利用定量分析法对比分析了采用不同推算方法推算得到的工程海域极值波高,讨论了不同推算方法的差异及影响。结果表明：采用年极值法、条件极值法（包括风暴统计法、阈值上限法）和组合法推算出的工程海域极值波高受理论频率曲线、热带风暴年均频次、极端设计风速和特定水位的影响较大。其中,热带风暴年均频次主要影响风暴统计法推算的结果,当热带风暴年均频次不小于1时,推算的结果趋于稳定,相对偏差小于5%;极端设计风速和特定水位主要影响组合法推算的结果,极端设计风速的选择主要影响极值波高在各个方向上的分布,特定水位的叠加主要影响极值波高的幅值;对于非特定水位下的极值波高,利用条件极值法中的风暴统计法推算的结果最大,为6.55 m;利用年极值法中P-Ⅲ型曲线推算的结果最小,为5.48 m;两者相对偏差约20%;对于特定水位下的极值波高,利用组合法推算出的NW—SE方向极值波高与水位呈正相关,即叠加正水位时,极值波高增大,叠加负水位时,极值波高减小,幅值变化可达±15%;且极值波高的方向分布与所采用的极端设计风速的方向分布相同,利用极值波高对应的设计...     

基于动态极值理论和Copula函数的极端海平面高度预测建模

全球气候变化背景下,海平面上升是一个潜在的重大风险,为防范气候灾害,应对极端气象海洋事件,需客观、定量地对未来极端海平面变化进行科学预测。为此,基于Copula函数和动态极值分析理论,综合考虑平均海平面变化(包括垂直陆地运动和基准的局地变化)与潮、涌、浪等其他气候变化的增水对极端海平面高度的影响,采用DREAM方法改进Bayes推断对动态极值模型的参数空间估计问题,提出一种新的模型对未来极端海平面高度变化进行预测,旨在改进传统模型存在的不确定性问题,并运用该模型对气候变化背景下厦门地区未来35年的海平面变化情景进行了模型应用和实验模拟。     

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。     

南沙永暑海区潮汐特征分析

文中对永暑礁海域1988—2011年逐时潮位、风速、气压等观测资料进行统计分析,讨论该海区的潮汐特征。结果表明,南沙海区全日分潮大于半日潮,属不规则日潮,9月平均海平面最高,1月最低,该海区年平均海平面具有上升趋势,上升率为0.16 cm/a,月平均海平面与气压具有显著相关性,月平均潮差与风速具有显著相关性,平均海平面具有1 a的季节变化周期。采用M-K检验法分析该海域年平均海平面的突变特征,突变点为2001年和2008年。功率谱方法得出月平均海平面变化的显著周期为1 a,表明海平面的季节变化是该海域潮汐的主要特征。此外,利用潮位频率分布得到海区设计高水位为75 cm,设计低水位为-85 cm,同时第一型极值分布曲线较好地拟合了南沙海区年最高水位的分布,50 a一遇高水位为120 cm,低水位为-152 cm,给海洋工程设计提供了可参考的设计参数。     

长江口极端增水非平稳变化特征研究

本文基于ADCIRC构建适用于长江口的台风暴潮模型,对1979–2019年间长江口台风增水过程进行数值重构;结合非平稳广义极值分布和状态空间模型,构建适用于刻画长江口极端增水非平稳变化的频率统计模型,研判非平稳变化引起的极端增水量值调整情况。结果表明,长江口各验潮站处极端增水的非平稳广义极值分布时变位置参数在2008年前表现为波动特征,2008年后呈现逐渐增大趋势。2008–2019年间各验潮站处极端增水时变位置参数的线性上升率介于0.8～1.2 cm/a之间。基于上述变化趋势,考虑极端增水非平稳变化时长江口各验潮站处百年一遇增水均大于基于平稳假定的推算结果,二者差值介于8～15 cm之间。经分析,2008年后北上到长江口附近海域再转向外海的热带气旋强度有明显增强趋势,致使长江口各验潮站处年第二和第三大值增水增大,这是导致各验潮站处风暴增水极值分布位置参数出现趋势性增大的主要原因。     

极值分布的推算方法及其在黄河口海区的应用

本文介绍了以两种不同类型的样本求取多年一遇极值的推算方法。第一种类型是用长期资料的年极值为样本,分别依耿贝尔极值分市(矩法估算参数和最小二乘法估算参数)、第一极值分布、皮尔逊Ⅲ型分布,推算了多年一遇的风暴增水和水位;对所有这些分布的推算结果,用柯尔莫哥洛夫方法进行了测适度检验,给出了95%的可信度。第二种类型用短期连续资料力样本,以三个月的实测水位资料用Weibull分布推算了不同重现期的水位。用两种类型推算的结果是相同的。     

东亚沿岸近期相对海平面的升降趋势

根据东亚沿岸４５个水位观测站的长序列水位资料，用不同的计算区域平均海平面升降的方法，估计了该区海平面升降趋势。结果表明，从本世纪５０年代初至９０年代初，整个海区平均而言海平面呈上升趋势。海平面升降的区域性变化较大，中国沿岸除山东半岛外，其他海区平均是上升的；在日本群岛南部和朝鲜南部沿岸，由几种方法得出的结果多数是上升的，但上升幅度很小。本文对东亚沿岸海平面升降的估计结果与Ｂａｒｎｅｔｔ的相应估计差     

用Gumbel极值分布推算气候极值的方法

介绍了用Gumbel极值分布理论推算气候极值的矩法、Thomas曲线公式和最小二乘法。并计算多年一遇的年最高气温、年最大均风速、年最大日降雨量和年最大波高。指出,变率小的要素极值再现期短;变率大的要素极值再现期长;Thomas曲线公式的计算结果较其它两种方法接近历史实况,且计算简便。     

环日本岛沿岸海平面长期变化特征与机制的研究

利用环日本岛沿岸38个验潮站连续36 a的实测水位资料,分析了环日本岛沿岸平均海平面的长期变化特征,结果表明平均海平面的异常变化在1984年前后发生较大转折,近20多年来主要呈现持续上升趋势,部分站位在1997年前后也有较明显的下降趋势,表明海平面的长期变化中存在较长周期的波动情况。通过对所有验潮站的日平均海平面序列进行平均,发现与西北太平洋SST异常变化呈正相关,相关系数为0.908;与太平洋年代际变化(PDO)指数呈负相关,相关系数为-0.6;与西北太平洋风旋度场的异常变化呈正相关,相关系数为0.402。结果表明环日本岛沿岸平均海平面的长期变化受到海水热膨胀效应、太平洋年代际变化以及风应力引起的海水堆积和流失等因素的影响。同时,发现从2000年开始西北太平洋的SST开始下降,而平均海平面仍然在持续上升,其上升原因还需作进一步研究与探讨。     

年极值重现期波高的探讨

本文对以前使用的推算重现期波高的几种概率分布进行了评述。根据WMO标绘法,标绘在Weibull概率纸上的年极值波高都具有由两条直线组成折线的特点,提出用复合型Weibull分布律推算重现期波高的方法。     

珠江磨刀门河口水位与海平面、上游流量的联合分布关系异变研究

河口的水位变化是径潮动力相互作用的结果,但近30年来,强人类活动对河口环境的影响已远超环境自我修复能力,导致水位发生异变。为研究这种变化,本文选取人类活动影响剧烈的珠江磨刀门河口作为研究区域,采用Copula方法定量分析在同一上下边界(上游流量和口外海平面)下由强人类活动引起的水位异变。结果表明:1)强人类活动后,河道地形下切显著,外海海平面对沿程各站水位的线性影响增强,上游马口流量对水位的线性影响减弱。2)强人类活动后甘竹至灯笼山站同概率水位事件明显降低;三灶海平面呈上升趋势;马口流量分布特性变化不明显。3)水位与海平面、流量的联合依赖关系发生明显改变,低水位与海平面关系的敏感度增加,而高水位与海平面关系的敏感度下降。低水位与流量关系的敏感度基本不变,而高水位与珠江流量关系的敏感度明显下降。4)强人类活动后各站水位变化幅度变窄,在相同概率海平面及流量驱动下,强人类活动后各站水位均有明显下降,水位与海平面、流量遭遇概率为0.1—0.9时,其月均水位下降幅度达0.01—1.24m。低海平面和低流量联合驱动下各站水位的下降幅度明显小于高海平面和高流量联合驱动下月均水位的变幅,而且上游站位的...     

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3.2mm/a;1980—2013年上升加快,变化年速率为6.6mm/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11.1mm/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。     

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。     

台风诱发暴潮极端潮位的预测方法

以杭州湾为例,根据水文站历史潮位资料,采用改进的灰色马尔可夫预测模型对台风诱发暴潮的极端潮位进行预测.同时采用复合极值分布理论对可能出现的极端潮位进行概率预测,使预测结果更为接近真实数值.     

中国近海近50年海平面变化速度及预测

由验潮资料求得的平均海平面变化包括绝对海平面变化和地壳垂直变化两部分。采用沿海符合均衡原理布设的验潮站资料 ,经各站取平均后 ,基本消除了地壳垂直变化对平均海平面变化的影响。得出中国近海 5 0年平均的海平面变化速度为 (1 3± 0 2 5 )mm/a,最近时间段海平面变化速度已上升为 3 5 9mm/a。同时给出了海平面变化速度最佳拟合的预测方法     

渤、黄海天文潮—风暴潮相互作用及其对极值水位的贡献

基于Delft3D模型建立了中国渤、黄海风暴潮数值模型,选取1979—2020年影响该海域的93场风暴过程（包括台风、寒潮和温带气旋）,模拟了所产生的风暴增水和风暴潮总水位。采用泊松—皮尔逊复合极值分布理论,推算了渤、黄海对应不同重现期的极值水位;通过数值试验,对天文潮—风暴潮非线性相互作用对极值水位的贡献进行了量化分析。研究结果表明,渤海的莱州湾、渤海湾,以及黄海的江华湾、西朝鲜湾风暴增水最大,其中江华湾北侧和渤海湾西南侧的百年一遇风暴增水可达4 m;天文潮—风暴潮非线性相互作用在潮差较大、水深较浅的河口、湾顶区域更为显著,与耦合模型结果相比,非线性作用使极值水位值偏小,天文潮、风暴潮增水的线性叠加可显著高估极值水位,高估的幅值可达0.5~0.8 m。考虑重现期极值水位是海岸灾害防护工程的关键设计参数之一,对海岸构筑物的安全和建造成本影响极大,应重视天文潮—风暴潮非线性相互作用对重现期水位的影响。