论文部分内容阅读
气候变化引起的海平面上升具有潜在的灾难性，已经成为人类主要的威胁。最近，IPCC第四次评估报告指出：到21世纪末，相对于20世纪最后二十年海平面将上升0.18-0.59米。中国沿海地区地势低平，生态环境极其敏感和脆弱，是中国自然灾害高危险区。由于气候变暖，全球海平面上升和区域地面沉降叠加所致的相对海平面上升速率存在加快趋势，这将加剧中国沿海地区土地淹没、风暴潮和洪涝灾害、水资源短缺等矛盾，并影响城市抗灾功能、沿海地区建筑物安全及生态资源。因此开展海平面变化研究，不仅具有重要理论意义，同时也具有重要现实意义。
本文介绍了海平面变化研究的重要意义，回顾了海平面研究的已有成果和发现的问题；对全球1993-2003年间的T/P海平面和比容海平面变化规律综合分析，从全球尺度上分析海平面变化特征、比容对海平面变化的贡献、热比容和盐比容对比容海平面不同的贡献以及其空间上不均匀的特征；利用POP模型模拟了全球海平面及比容海平面的季节变化特征，初步探讨海表风应力、热通量和淡水通量的共同强迫对海平面及比容海平面的季节变化影响；以东中国海和南海作为上述研究的个例，从不同时空尺度角度，探讨了海平面变化规律；讨论了海平面变化对东中国海潮波的影响，并进一步分析了对工程水位的影响。主要结论如下：
1．本文利用TOPEX/Poseidon资料和Ishii(2005)温盐资料，分析了全球海平面和比容海平面的变化特征。1993-2003年平均T/P海平面的线性上升速率为2.89mm/yr，热比容海平面的上升速率1.22mm/yr，盐比容海平面全球平均后接近0，即比容对T/P海平面上升的贡献为42％。在太平洋，比容变化是海平面变化的主要影响因子，其中热带太平洋比容的贡献最大(72％)；在北大西洋，热比容海平面的上升速率(2.49 mm/yr)同盐比容(-2.48 mm/yr)量级相当，但作用相反；非比容因素对海平面变化贡献在大西洋及印度洋的南半球海域要大于比容作用。从比容变化角度来看，除北大西洋外，热比容的作用比盐比容作用大得多。
2．对1993-2003年T/P高度计月均资料进行经验正交分解(EOF)的结果显示，海平面变化的第一模态是季节模态，方差贡献为24.4％，第二模态(18.1％)为ENSO模态，和同期的ENSO指数同步相关达0.79．对同期的月均比容海平面做EOF分解得到的第一模态(29.3％)同海平面变化的第一模态非常相似，说明比容海平面的季节变化对T/P海平面的季节变化起到决定作用。对过去50年的全球热比容海平面进行EOF分解发现，第一模态(29.5％)为ENSO模态，其时间系数和南方涛动指数(SOI)同步相关达-0.8，第二模态是PDO模态，与副热带环流的变化有关。
3．本文利用POP模型对全球和中国近海的海平面进行了数值试验来研究在海表风应力、热通量和淡水通量的共同强迫下海平面季节变化，发现海平面及比容海平面的季节变化较明显，和T/P高度以及Ishii(2005)计算的比容海平面的季节变化的空间分布较一致，但极值偏小；在中低纬度标准差和T/P海平面差异较大，在北太平洋和北大西洋的中高纬度两者近似一致。
4．海平面变化对东中国海的潮波有显著的影响，分潮振幅的变化与海平面的变化同相，但在部分区域，分潮振幅随着海平面上升而减小。长江口及以北海域是海平面上升后，中国沿岸分潮振幅变小的极少数典型海区之一。对应于分潮振幅变大的海区，其最大可能低潮位变低、高潮位变高，而设计水位和极端水位都会显著升高。由于中国海海平面的长期和季节变化都相当显著，海平面长期变化在中国近海平均速率为2.2mm/a，月均海面年较差最大可达60cm以上，且出现最高值的月份南北也不一致，北方一般在7月份，而南海出现在10月份。海平面变化对设计水位和极端水位的计算都有显著影响，平均说来在20-30cm左右，最大可达80cm以上。