塘沽海洋站水位变化及其极值与海面风的相关关系研究

在海洋工程设计中,水位极值是一个重要的设计参数。对塘沽海洋站54a每小时的水位观测资料(1950—2003)和38a的海面风观测资料(1965—2003)进行了分析,探讨了该站水位的变化特征及海面风与水位极值的相关关系。分析结果表明,在水位时间序列中M2分潮占总能量的60%以上,六个主要分潮M2,S2,N2,K2,K1和O1占总能量的93%以上。年平均海平面的变化并不是简单的线性变化,而是存在3~5a的周期性波动,这可能与厄尔尼诺、太阳黑子活动和交点周期等周期性和准周期性变化过程有关。由54a实测资料计算得的年平均海平面的年变率为1.64mm/a。54a中最高水位为5.81m,发生在1992年9月;最低水位为-0.99m,发生在1968年11月。100a一遇的最高水位为6.02m,由偏东向风引起,而西向风引起塘沽海洋站减水。对于100a一遇的各向最大风速,北向偏东风的100a一遇的风速为最大,其值为26.78m/s,其可能引起的最大增水为2.06m。西风的100a一遇最大风速为20.5m/s,其可能引起的减水水位为2.28m。     

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。     

2017 年中国近海海温和气温气候特征分析

2017 年,全球平均海表温度较常年值偏高0.29~0.43 ℃,是自1960 年以来第三热的年份,仅次于2015 和2016 年,同时是没有厄尔尼诺事件影响的全球海洋最热年。1960-2017 年,中国近海年平均海表温度呈显著波动上升趋势,每十年升高0.16 ℃。2017 年中国近海年平均海表温度较常年值偏高0.64 ℃,是自1960 年以来的中国近海第二最热年份,仅次于1998 年。基于国家海洋局沿海海洋观测台站资料分析,1960-2017 年,中国沿海年平均海表温度以每十年0.15 ℃的速率上升（高于全球平均海表温度的升温速率每十年0.11 ℃）。2017 年中国沿海海表温度较常年值偏高0.8 ℃,是1960 年有记录以来的最高值,比2015 年所创的最高纪录高0.2 ℃。1965-2017 年,中国沿海年平均气温以每十年0.30 ℃的速率上升。2017年中国沿海气温较常年值偏高1.1 ℃,也是1965 年有记录以来的最高值,比2016 年高0.2 ℃。     

基于线性倾向估计和预测方法的渤海沿海暑期气候舒适度变化研究

对1965-2018年渤海沿海暑期(7月和8月)的气温、风、相对湿度及气候舒适度指数进行统计分析,并基于线性倾向估计和预测方法进行了变化趋势分析和预测,结果显示:渤海沿海暑期气候舒适度指数呈增大趋势,偏热的感觉逐渐加大。尤其最近6年气候舒适度指数明显偏高,其中有3年(2013年、2017年和2018年)达到了1级指数,超出了人体感觉舒适、最可接受的级别。文中针对著期舒适度变差的事实,提醒各方注意及早应对,并给出了部分建议。     

全球海平面观测系统现状及对我国海洋站观测的启示

全球海平面观测系统(GLOSS)代表了世界水位观测技术的前沿,通过对GLOSS现状的研究,了解其目前工作的重点、工作中的注意事项和要求,结合我国的海洋站观测现状,提出我国海洋站观测工作中的一些建议:海洋站观测工作中要注意加强水位观测基准的核定和连测,充分发挥全球导航卫星系统(GNSS)应有的作用,监测并确定观测站附近地面升降运动;以提高数据的可用性为目开展海洋站观测工作;各观测要素之间有着重要的相关,应该重视和加强各要素的同步观测以提高水位数据的准确性;尽量维护数据的均一、稳定,并正确填报数据文件;要加强元数据信息的记录和收集。     

南海沿海季节性海平面异常变化特征及成因分析

Based on sea level, air temperature, sea surface temperature(SST), air pressure and wind data during 1980–2014,this paper uses Morlet wavelet transform, Estuarine Coastal Ocean Model(ECOM) and so on to investigate the characteristics and possible causes of seasonal sea level anomalies along the South China Sea(SCS) coast. The research results show that:(1) Seasonal sea level anomalies often occur from January to February and from June to October. The frequency of sea level anomalies is the most in August, showing a growing trend in recent years. In addition, the occurring frequency of negative sea level anomaly accounts for 50% of the total abnormal number.(2) The seasonal sea level anomalies are closely related to ENSO events. The negative anomalies always occurred during the El Ni?o events, while the positive anomalies occurred during the La Ni?a(late El Ni?o) events. In addition, the seasonal sea level oscillation periods of 4–7 a associated with ENSO are the strongest in winter, with the amplitude over 2 cm.(3) Abnormal wind is an important factor to affect the seasonal sea level anomalies in the coastal region of the SCS. Wind-driven sea level height(SSH) is basically consistent with the seasonal sea level anomalies. Moreover, the influence of the tropical cyclone in the coastal region of the SCS is concentrated in summer and autumn, contributing to the seasonal sea level anomalies.(4) Seasonal variations of sea level, SST and air temperature are basically consistent along the coast of the SCS, but the seasonal sea level anomalies have no much correlation with the SST and air temperature.     

2019年中国近海海洋热浪特征研究

海洋热浪是指在一定海域内发生的海表温度异常偏高的现象,海洋热浪的发生会对海洋生态系统的功能与服务产生重大影响。近年来,中国近海海洋热浪频发,引起越来越多的关注。本文利用逐日海表温度观测资料对2019年中国近海海洋热浪特征进行研究分析,结果显示：2019年,在中国近海海南岛周边海域、长江口附近海域、渤海海域和江苏外海海域海洋热浪高发,频次为7～12次;北部湾附近海域海洋热浪发生时间最长,超过150 d。在此基础上,以北部湾海域2−4月经历的一次持续时间长达数月的海洋热浪事件为例,分析了事件期间对应的气温场、气压场以及风场的异常,并进一步分析了北部湾不同季节海洋热浪事件与各气象背景场的对应关系。总体而言,2019年北部湾海域2−4月海洋热浪期间,气温偏高,副热带高压面积偏大、位置偏西偏北,冬季风偏弱,是此海洋热浪发生与维持的重要原因。     

环渤海沿岸海表温度资料的均一性检验与订正

本文对环渤海沿岸具有代表性且资料完整的6个海洋观测站的月均海表温度(SST)序列作均一性检验和订正。我国海洋观测站密集度低,难以选择参考序列,本文首先采用不依赖参考序列的惩罚最大F检验(PMFT)方法对SST序列检验,利用详尽的元数据对检验结果进行确认,再对不连续点订正,该方法适用于元数据详尽的海洋观测站。对于元数据不详尽的观测站,使用惩罚最大T检验(PMT)方法,选取与海洋台站距离近且相关显著的气象观测站的均一化地面气温序列来制作参考序列,对SST序列进行检验和订正。结果表明,环渤海地区SST序列都存在一定非均一性,观测站较大距离迁移和观测系统变更(从人工观测到自动化观测)是造成非均一性的重要原因。订正后的环渤海地区年平均SST增温趋势更加明显。本文使用不同方法来检验SST序列的均一性,该思路对沿海其他海区观测站SST均一性检验和订正有一定参考价值和应用前景,可为沿海气候变化研究提供科学准确的第一手资料。     

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.     

2012年中国沿海海平面上升显著成因分析

2012年,中国沿海海平面变化最突出的特点是海平面升高显著。海平面总体比常年高122mm,较2011年偏高53mm,达1980年以来最高位。本文使用中国沿海及西北太平洋区域近30a的水位、海温、气温、气压和风等水文气象资料,详细分析了中国沿海海平面2012年异常偏高的成因。结果表明:2010-2012年中国沿海海平面处于2~3a、8~9a和准19a周期震荡的高位,几个周期震荡高位叠加,对海平面上升起了明显的影响;2012年,沿海气温和海温分别较常年偏高0.4℃和0.3℃,气压较常年低1.2hPa,气压达历史最低位;2012年,中国南海夏季风爆发时间较常年偏早,结束较常年偏晚,季风持续时间较常年偏长,导致2012年5-6月和8月,在黄海和东海海域,东北风持续偏强,南海海域南风偏强,风场的异常导致黄海、东海和南海沿海海水长时间堆积,是造成海平面升高的原因之一;2012年,热带气旋登陆时间集中,影响范围广,北上和影响东北地区的台风数量均为历史之最,特别是2012年8月,有6个热带气旋相继影响我国沿海,对当月海平面升高影响明显;另外,2012年副热带高压偏北、偏东、偏弱的特点对东海和南海的海平面上升也有一定影响。