当代海平面变化现状与发展趋势

一、引言全球性的环境变化,是当代人们共同关注的问题。影响环境变化的因素很多,其中带有全局性、普遍性的有气候变化、海平面变化、火山活动以及气候变化中的厄尔尼诺现象等。它们对人类生存环境的影响最直接、最严重,特别是对人口比较稠密、经济发达的沿海地区构成的...     

未来中国沿海海平面上升趋势估计

根据IPCC工作组对全球海平面上升的估计、全新世沿海地区地壳垂直形变速率和中国沿海海平面变化规律，列出了中国沿海海平面上升速率和2030年及2050年前后中国沿海海平面上升的估计。文中对沿海三角洲地区因为地面下沉引起的海平面上升进行了讨论。这些地区海平面上升将是非常显著的。文中对如何利用月平均海平面信息，分析海平面的趋势性和周期性变化进行了讨论。     

利用卫星测高技术监测海平面变化

利用 1 993～ 1 999年期间的 T/ P测高数据计算了东中国海 1 1个潮汐调和常数值 ,其振幅精度优于± 4cm;利用 Topex卫星测高数据 ,以优于± 7cm的精度监测了 1 997年太平洋的厄尔尼诺过程 ;利用 T/ P数据分析了全球和中国海海平面季节性变化 ,全球海平面季节变化趋势是第一、四季度上升 ,第二、三季度下降 ;而中国海则相反 ,第一、四季度下降 ,第二、三季度上升     

基于T/P卫星测高数据的海平面变化研究

本文以T/P系列卫星测高数据为研究基础,对各月份数据进行共线处理,对各交叉点进行平差,从而得到海面高,然后对海面高程异常值进行计算,通过对T/P卫星同时在轨阶段测高数据进行综合分析分析,得到中国近海及邻域的平均偏差数据,分别是T/P与Jason-1的差值为-11.76 cm,Jason-1与Jason-2的差值为9.60 cm,Jason-2与Jason-3的差值为2.42 cm,并进行海面高异常改正,建立了研究海域25年的海面高异常序列.对得到海面高异常序列进行分析,得到黄海、东海的海平面上升速率分别为2.68、2.88 mm/a.     

未来中国沿海海平面上升趋势估计

根据 IPCC工作组对全球海平面上升的估计、全新世沿海地区地壳垂直形变速率和中国沿海海平面变化规律 ,列出了中国沿海海平面上升速率和 2 0 3 0年及 2 0 5 0年前后中国沿海海平面上升的估计。文中对沿海三角洲地区因为地面下沉引起的海平面上升进行了讨论。这些地区海平面上升将是非常显著的。文中对如何利用月平均海平面信息 ,分析海平面的趋势性和周期性变化进行了讨论。     

近海海平面变化成因分析

近海海平面上升直接威胁人类生存,分析其成因不仅具有重要科学意义,而且能够为应对海平面上升提供相应策略。使用卫星测高、时变重力以及浮标观测研究2002—2020年近海300 km内海平面变化成因。由于时变重力在近海受到较为严重的泄漏误差影响,使用时变重力约束解模拟陆地质量变化对海洋质量的泄漏,其线性趋势约为0.68 mm/a。在季节和非季节尺度上,时变重力和浮标观测解释了卫星测高的结果,证明近海海平面平衡方程在季节和非季节时间尺度上能够被闭合。在长期变化趋势方面,卫星测高显示近海海平面上升速率为3.32±0.45 mm/a,而时变重力与浮标观测之和的速率为2.25±0.51 mm/a,两者之间存在约1 mm/a的速率差。鉴于该速率差高于估计的不确定度,认为当前在闭合近海海平面平衡方程长期趋势方面仍存在不小挑战,一方面近海比容实测数据较为稀少,很可能低估了长期趋势变化;另一方面,不完善的泄漏误差改正和陆地垂直运动改正也会影响近海海平面长期趋势变化。     

联合Jason-1与GRACE卫星数据研究全球海平面变化

海平面变化主要由海水质量变化和比容海平面变化组成。联合GRACE时变重力场与Jason-1卫星测高数据分别研究了全球平均海平面及其质量分量与比容分量的季节性变化(2002-09—2008-04),联合两种卫星数据所得平均海平面变化在周年振幅和相位上与WOA05海洋模型结果具有一致性。估算出研究时间段内全球平均海平面变化及其两个主要分量的长期性趋势,在超过6.5a的时间尺度上,全球平均海平面以+2.0±0.4mm/a的速率上升,其中海水质量变化分量的贡献为+1.4±0.4mm/a,比容变化分量的贡献为+0.5±0.3mm/a。     

全球海平面高度异常的时空变化分析

利用法国AVISO数据分发中心提供的2014多卫星融合数据中海面高度异常数据,研究了1992年12月~2013年12月,空间范围为82°S~82°N,0°E~360°E全球海平面的变化趋势及分布,分析了全球海面高度异常的季节性变化,再使用经验正交函数分析方法(EOF)进行分析。结果表明,南北半球海平面高度存在年周期的反向相关特性,太平洋存在东西反向相关特性,极值区域在东太平洋暖池区域。     

近20年海平面变化成因研究进展及挑战

揭示海平面变化成因有助于深入认识当前的全球气候变化,并做出积极应对。空间大地测量技术及海洋浮标观测极大地促进了对全球及区域海平面变化成因的研究,有效弥补了海洋模式对长期趋势估计不准确的缺点,有助于理解海平面长期趋势及年际变化的驱动因素。本文系统回顾了近20年关于海平面上升成因的研究进展,分析了陆地质量迁移不同成分对海平面上升的贡献。多源观测数据表明,海水质量增加贡献了2/3的海平面上升,其余1/3由海水热膨胀引起。由于气候变暖趋势没有减弱,陆地冰川消融和海水热膨胀均伴随加速度变化。这些研究成果不仅极大地提升了对当前海平面变化的认识,而且有助于约束对未来海平面上升的预测。最后,讨论了海平面变化成因研究中面临的困难与挑战:①在局部尺度上,使用观测数据尚不能完全揭示海平面长期趋势变化成因;②2016年后,全球平均海平面平衡方程的闭合差显著增大。     

全球大气变暖使海平面升高

由于全球大气变暖，海平面有升高的趋势，对住在海岸两边的居民造成不良的影响。因此对它的预测能帮助人类制定宏观的政策。但是最新的天气变化对海平面上升的分析显示：20世纪对海平面上升预测出的平均值，低于实际观察得到的值。影响海平面高度的因素很多，20、21世纪，最重要的影响来自随大气变暖引起的热膨胀，另外起作用的还有融化的冰山、北冰洋及格陵兰冰层质量的变化，地面贮水的高度不确定性。     

机极冰盖部分消融对海平面的影响

本文假设地球具球对称，完全弹性和各向同性，推导了冰融相对海平面变化方程，采用汪汉胜等根据ＰＲＥＭ模型计算的地表弹性负荷勒夫数，估算了在今后５０年内，当南极冰盖消融１０米时所产生的全球海平面变化。     

联合时变重力数据与测高数据反演全球海平面变化及其分量贡献

理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。     

南极冰盖部分消融对海平面的影响

本文假设地球具球对称、完全弹性和各向同性，推导了冰融相对海平面变化方程，采用汪汉胜等（１９９６）根据ＰＲＥＭ（１９８１）模型计算的地表弹性负荷勒夫数，估算了在今后５０年内，当南极冰盖消融１０米时所产生的全球海平面变化     

利用测高卫星观测数据计算全球海平面季变化

利用了美国宇航局和法国空间局联合公布的Jason-1第1周期至第129周期卫星测高数据,采用共线平差的方法计算了2002年至2005年全球海平面的季变化。计算结果表明,全球海平面高第一、四季度上升,第二、三季度下降,且第三季度下降明显。     

中国南海及东海近海测高海平面变化监测与预测

卫星测高在开阔海域的回波信号符合Brown模型,其测距和求得的海面高精度较高。由于受多种因素的影响,在非开阔海域(如中国近海、南极海域等)求得的海面高精度偏低,限制了测高在这些区域的应用。本研究从波形理论出发,在系统分析不同类型反射面的波形重构算法基础上提出了基于波形分类的波形重构数据处理流程,探讨了适合不同反射面的波形重构算法;分别对南极Amery冰架近海、中国近海Envisat测高波形数据进行了重构处理;利用重构后的测高海平面变化数据,分析了中国近海海平面变化上升速率与周期特性;构建了神经网络模型对中国近海海域未来10~15年的海平面变化非线性趋势进行了预测。     

潮汐模型对利用卫星测高数据研究海平面变化的影响

利用T/P测高数据反演了中国近海及西北太平洋海域的潮汐参数,构造了CSR3.0、FES95.2和T/P反演的海潮模型改正下的海面高时间序列,通过海面高变化曲线及功率谱的比较确定了利用测高数据发现的海平面季节内变化主要是潮汐模型误差的贡献。     

GNSS多径反射探测海平面变化初探

随着GNSS研究与应用的不断深入,GNSS多径反射技术用于地表环境监测已成为一种新兴的遥感手段。针对目前国内对GNSS多径反射技术开展海平面变化探测研究较少的现状,该文通过分析信噪比值的变化特性,详细给出了基于信噪比观测值的GNSS多径反射技术探测海平面变化的基本原理。利用布设在美国华盛顿州Friday Harbor岸边的GPS连续运行跟踪站SC02观测数据反演了海平面变化,并与该站相距359m的Friday Harbor验潮站的监测数据进行了对比分析,误差均值为0.091m,相关系数为0.99。实验结果进一步验证了基于大地测量型GPS接收机用于海平面变化监测的有效性。