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。     

1993—2012年中国海海平面上升趋势

利用AVISO高度计数据计算了1993—2012年中国海海平面上升趋势,结果表明:(1)中国海平均海平面的上升速率为4.3mm/a,高于全球平均水平;渤、黄、东和南海的上升速率依次为3.1、2.9、3.0和4.6mm/a;渤黄东海平均为3.0mm/a;(2)首次同时计算了中国沿岸、中国海整体及中国海边界平均海平面的上升速率,分别为3.2、4.3、4.6mm/a;中国海边界的上升速率明显高于中国海沿岸及渤、黄和东海。初步认为:(1)渤、黄和东海及中国沿岸的平均海平面均与同期全球平均水平相当,而南海对整个中国海上升率贡献较大;(2)1993—2012年来中国海外围海域的上升可能是中国海上升的主导因素,建议在监测中国沿海海平面变化的同时,必须研究、监测相邻边界海域的海平面变化机制及变化趋势。     

中国近海海平面变化研究进展

通过对近10年来中国近海海平面变化研究成果的分析得出:(1)中国海域海平面变化时空差异明显,沿海海平面高值出现在8—9月,最低值出现在2—3月,季节最大差值可达20.75 cm;黄海和东海海区东南高、西北低;南海夏季西低东高,冬季东低西高;从辽宁到广西海平面上升速率差异大,范围在-2.1~10 mm/a之间;相对海平面上升较快区域主要是黄河三角洲、长江三角洲和珠江三角洲,2050年3个地区海平面预计分别上升980、720、520 mm。(2)地面沉降已经成为中国东部沿海相对海平面上升速率高的重要影响因素,在黄河三角洲和长江三角洲人口密集地区尤为突出。(3)每年8—9月为我国一年中的海平面最高月份,此时也正是热带气旋影响中国东南沿海的高峰时段,在季风、热带气旋等共同作用下,东南沿海高海平面将对东南沿海城市安全构成严重威胁。     

南海北部全新世以来海平面变化特征及未来趋势预测

南海北部是南海向陆地过渡的前锋关键地带和全球变化的敏感地区之一,受海平面变化的影响,该地区海平面标志物广泛发育,是开展过去海平面变化研究的理想区域。目前关于南海北部全新世海平面变化历史的认识依然存在一定分歧。基于此,通过新增6个珊瑚礁数据,并对南海北部已发表的海平面数据进行年代和高程校正,然后进行相互验证和可靠性分析。同时对监测记录较为连续的12个验潮站的现代海平面观测资料进行整理和进一步验证重建结果的可靠性。最后,根据汇编的679个校正和可靠性评估后的海平面数据,重建了南海北部全新世以来,尤其是最近2 000 a的海平面变化历史和变化特征。校正和评估后的数据显示：南海北部海平面从早全新世（8 211 ±128）cal a BP的−16.16 m快速上升到6 000～7 000 cal a BP的1.5 ～ 2.5 m,之后波动下降到现今海平面高度。其中在中全新世海平面保持高位震荡约2 600 a,而晚全新世南海北部过去2 000 a海平面整体呈现出阶段变化过程。首先,在公元0—350年呈下降趋势,然后在公元350—850年海平面快速上升,并在公元880年,海平面处于过去2 000 a的最高点（1.05±0.35）m,随后海平面继续下降至公元1850年的（−0.18±0.05） m。之后半个世纪保持水平窄幅波动,直到公元1897年（−0.19 ± 0.05）m后,海平面持续震荡逐渐上升至公元2020年的0.076 m。若以过去百年（公元1925—2020年）和40 a（公元1980—2020年）上升速度（分别为2.35 mm/a和3.55 mm/a）估算,公元2100年南海北部海平面将比现今海平面高0.19～0.28 m。因此,在南海北部沿海低洼地区开展大型工程建设时,需要考虑未来海平面上升因素带来的不利影响。此外,分析发现,基于不同海平面标志物和采用不同重建方法是南海北部全新世以来海平面重建结果区域差异的主要原因。总体上,南海北部中全新世以来海平面呈现出波动下降的趋势。尽管不同地区海平面在时间与高度上存有差异,但是南海北部地区与周边海岸的海平面记录一致,这说明中全新世南海北部高海平面与南海周边地区基本同步,极可能具有全球背景。     

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。     

海平面上升对海岸侵蚀影响评估:平衡剖面模型（英文）

评估了海平面上升情景和共享社会经济发展路径下辽东湾砂质海岸潜在侵蚀状况及其社会经济影响。结果显示,2100年辽东湾海平面将上升20～43厘米。在所有海平面上升情景下土地损失均增加,2100年RCP8.5情景下土地损失最大达到32.1平方千米。受海岸侵蚀影响,沿海人口将被迫迁移,SSP3情景下人口增长较快且迁移人数最多,2100年SSP3/RCP8.5情景下将达到3.1万人。2050年后,不同情景下的迁移人口差别将增大,在RCP2.6和RCP4.5情景下人口迁移速率将逐渐减小。2100年,SSP5/RCP8.5情景下海岸侵蚀经济损失最大将达到80.5亿元,而在海岸侵蚀造成的经济损失中,土地损失比人口迁移损失小两个数量级。在所有情景下,海岸侵蚀经济损失占当地GDP的份额约为1.12‰～4.76‰,这值得当地管理部门关注,并采取减缓海岸侵蚀的措施,尤其是加强对旅游沙滩的保护。建议采取最优的海岸防护方案,重点对价值较高的沙滩进行养护,在海岸侵蚀影响较小的区域可不采取养护措施。     

浙江沿岸海平面研究和变化预测

用统计学的方法对浙江沿岸海平面进行了研究, 采用多种海平面上升预测模式进行了计算和预测, 结果表明: 浙江沿岸的海平面存在明显的季节变化, 其变化曲线浙北、浙中沿岸为单峰型, 而浙南沿岸为双峰型, 南北地域差异较大。浙江沿岸过去30 a 间海平面平均上升速率为(2.63±0.06) m m /a。研究还表明, 未来浙江沿岸海平面还将上升, 按模式计算, 至2050年上升29 cm , 到2100 年估计上升值为60 cm 。     

未来相对海平面变化对山东沿海港口的影响

以山东省沿海港口为研究对象,采用基于IPCC第五次评价中RCP8.5情景的渤海、黄海海平面上升速率数据和山东省沿海地区地壳垂直运动速率数据,估算各港区自2019年到2100年相对海平面上升数据,获得以下研究结果:滨州港为0.956 m,东营港为0.794m,潍坊港为0.47 m,龙口港为0.308 m,日照港为0.18...     

中国沿海近31年冬季海平面变化特征

利用29个海洋观测站的31年（1980－2010年）水文气象观测资料,分析了中国沿海近31年冬季海平面的时空分布特征与长期变化趋势。结果表明：①中国沿海冬季海平面近31年呈现明显的上升趋势,平均上升速率为3.1 mm/a,高于全年的上升速率,渤海、黄海、东海和南海沿海冬季海平面变化呈现明显的区域特征;②中国沿海冬季海平面存在显著的年际和年代际变化,其主要显著变化周期有准2 a,4～7 a,9 a左右及18.6 a。由于受西太平洋暖池和黑潮与我国近海之间的水体交换影响,东中国海4～7 a的周期明显,其振幅最高,并且其周期性震荡的高位时期与赤道西太平洋暖池区的厄尔尼诺发生期间相吻合;③以浙江坎门（121°17′E , 28°05′N）为界,中国沿海冬季海平面还呈现出南北变化反相的跷跷板特征,该现象反映了中国沿海冬季海平面的气候性特征。受季风、海流、气压以及降水等因素的影响,冬季海平面的变化区域特征明显;④近31年, 中国沿海冬季气温、海温与海平面均呈显著上升趋势,上升幅度分别为1.8 ℃、1.4 ℃和135 mm,高于全年上升幅度。     

河北省黄骅沿海海平面变化分析及预测

河北省黄骅沿海海平面时间序列资料短,难以据此对海平面变化做出全面分析评价。本文用回归分析方法,对黄骅现有海平面实测资料与邻近的塘沽沿海相对应的海平面资料进行相关分析,建立回归方程,并用已建立的回归方程及塘沽历史实测海平面时间序列,推算出黄骅历史海平面时间序列,进而分析了黄骅海平面变化特征,预测了未来海平面可能达到的高度。分析结果表明:黄骅沿海海平面1951-2013年呈长期波动上升趋势,变化速率为3.3 mm/a;1980-2013年上升加快,变化年速率为7.0 mm/a;20世纪90年代至2013年上升更进一步加快。可为黄骅沿海城市规划、滨岸工程设计和防灾减灾提供参考。     

渤黄海海平面的变化及其与ENSO的关系

利用1992年12月至2007年5月的高度计资料,研究了渤黄海海平面的变化特征。统计分析表明,近14a间渤海及北黄海、中央黄海海平面的平均上升高度分别为45.9mm和34.7mm,各海域的海平面上升速度不完全相同。研究发现,南方涛动指数(SOI)、纬向风应力距平都与渤海及北黄海、中央黄海的SLA呈负相关性,渤黄海海平面显著受SOI、纬向风应力调制,并且,SOI与渤黄海海域的风场之间有良好相关。将坐标系进行旋转后,获得与当地海平面异常相关最大的风应力方向。对SLA与新坐标系下风应力距平u的低频分量分析发现,渤海及北黄海海区、中央黄海对海平面影响最大的风应力距平u方向分别为东偏南20°方向、东偏南8°方向,风应力距平u分量与SLA、SOI的低频分量呈现更好的相关性。ENSO通过大气环流过程对渤黄海海域的风场产生影响,当地风场通过纬向风应力对渤黄海海平面的年际变化产生调制作用。因此,ENSO可以通过风应力对渤黄海海平面产生影响。     

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。     

ENSO对中国近海海平面影响的区域特征研究

使用卫星测高、海表温度以及中国沿海台站水位等数据,分析研究了ENSO对中国近海海平面影响的区域特征。结果表明:（1）赤道东太平洋海表温度与我国近海海平面存在显著的遥相关关系。相关系数自北至南呈梯度递增,分为3个影响明显的区域,分别是渤、黄海、东海和南海海域。南海海平面异常与赤道东太平洋区域的海表温度异常相关性最强,大部分区域的相关系数超过了0.6;东海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数弱于南海,强于渤、黄海,大部分海域的遥相关系数超过了0.4;渤、黄海海域海平面异常与赤道东太平洋海表温度的遥相关系数最弱,但是大部分海域的遥相关系数超过了0.3,通过了显著性检验。（2）中国沿海海平面的季节变化与ENSO有明显的相关关系,且影响范围具有明显的区域特征,以长江口和台湾海峡为分界线分为长江口以北、长江口到台湾海峡以及台湾海峡以南3个区域。海平面的年振幅在厄尔尼诺年均出现偏低的现象,并且年振幅的极小值均出现在厄尔尼诺年。另外,海平面的年振幅对厄尔尼诺事件的响应与其强弱有关,在强厄尔尼诺事件中,响应区域和幅度较大,弱事件中,响应区域和幅度偏小。（3）南海、东海和渤、黄海这3个区域沿海的海平面变化均存在4~7 a的显著振荡周期,说明这3个区域的海平面均受ENSO的影响。其中,南海7 a周期的振荡幅度最大,约为1.5 cm;东海7 a周期的振荡幅度次之,约为1.3 cm;渤、黄海6 a周期的振荡幅度最小,不到1 cm。     

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。     

基于11年高度计数据的中国海海平面变化初步研究

利用1992年10月~2004年1月共11 a的TOPEX/Poseidon(T/P)和Jason-1高度计数据,对中国海海平面的时空变化变化做了初步分析,并且对11 a间海平面的上升速率进行了分析。研究发现中国海海平面11 a间的一些基本的变化特征:(1)11 a间中国海海平面变化被两次厄尔尼诺-拉尼娜现象分成了5个阶段;(2)中国海海平面变化以1 a周期为主,其中黄海和东海变化较为相似,以1 a周期信号为主,而渤海则还有2个月的周期信号,南海还有0.5 a信号;(3)11 a间,渤海海平面变化振幅最大,黄海和东海次之,南海变化最小,南海海平面变化受厄尔尼诺-拉尼娜事件影响程度最大,黄海和东海次之,渤海最小;(4)中国海海平面的上升速率为0.593 cm/a,渤海、黄海、东海、南海的上升速率依次为0.365,0.517,0.683,0.611 cm/a。分析结果为中国海海平面的变化规律、厄尔尼诺现象对中国海海平面变化的影响以及对未来海平面上升趋势的预测提供了有力的依据。     

南海现代海平面变化研究的进展

本文根据笔者近年对广东海平面变化的研究,并参考前人的研究结果,对南海现代海平面研究的进展进行了较系统的评述.认为数十年来南海相对海平面总体上呈上升趋势,上升速率一般小于2.5mm/a.1.8mm/a或1.9mm/a可以近似地作为绝对海平面上升速率.预测2030年或2025年相对海平面上升幅度为20～25cm.     

气候变暖与海平面上升

本文通过大量实际资料分析认为,现代全球变暖与海平面上升,源于200多年前小冰期冷峰出现后的气候返暖、海平面回升过程演变的结果。近30年的世界海平面上升的速率,有着上世纪80、90年代和本世纪前10年世界平均气温每10年以0．2F°（0．11℃）为梯度的连续抬升为背景。在此以CO。含量为气候指标,划分出了公元200年以来的八个暖段（暖期）。若按冷暖极值距200年或250年计算,则由目前正在发展的暖期,将在公元2050年或2100年前后结束,而后开始降温。作者依据最近30年同一时段国内外验潮资料计算获得的绝对海平面升降速率为＋1．52±0．27mm／a及相对海平面升降速率为＋1．39±0．26mm/a。按照2010年坎昆气候大会决议要求,在对前人有关研究成果进行考量时,对将来的2050和2100年世界海平面预测及我国地面沉降较明显的沿海城市如天津、上海、厦门、海口等相对海平面升降值,进行了测算与评估。     

CMIP6模式对中国近海气象要素模拟评估与预测

为了研究第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中新提出的“情景模式比较计划”(ScenarioMIP)下中国近海气象要素的变化情况,本文选取了其中6个海气耦合模型,对其模拟的风速、气温、降水进行评估与预测。评估结果表明选取的模式对中国近海模拟效果整体都不错,但在菲律宾群岛附近模拟结果相对欠佳。模型平均预估结果表明未来21世纪中叶4个情景下渤黄海风速夏季增加、冬季减弱;至21世纪末,研究海域夏季15°N以北(南)风速主要呈增加(减小)的趋势,冬季25°N以北(南)风速主要呈减小(增加)的趋势。4个未来情景下的中国近海气温都将持续升高,高纬区域增幅大于低纬。可持续发展情景(SSP1-2.6)能有效减缓升温,其他放任温室气体大量排放的情景(如SSP5-8.5),则会加剧升温。未来中国近海降水变化总体上呈增加趋势,渤黄海与东海降水增幅在SSP5-8.5情景下最大,世纪末分别增加约15.87%与5.61%;南海降水增幅在SSP2-4.5情景下最大,世纪末增加约4.84%。     

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     

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。