王國(guó)棟,康建成,韓欽臣,Guoqi Han,閆國(guó)東

(1.上海師范大學(xué) 城市生態(tài)與環(huán)境研究中心,上海 200234;2.Fisheries and Oceans Department,Northwest Atlantic Fisheries Centre,Newfoundland,Canada;3.上海工程技術(shù)大學(xué) 管理學(xué)院,上海 201620 )

近代氣候變化的直接觀測(cè)表明,全球氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的[1]。最近100 a(1906～2005年)的全球平均氣溫升高了0.74℃(0.56～0.92℃),最近50 a的變暖趨勢(shì)是最近100 a的兩倍[2]。到2050 年,全球氣溫可能比 20世紀(jì)上升 1.4～3 ℃,其高值高于政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC)2007年分析報(bào)告給出的預(yù)測(cè)結(jié)果[2]。海平面對(duì)氣候變化的響應(yīng)非常敏感,是全球氣候變化過(guò)程中一個(gè)重要的氣候響應(yīng)參數(shù)[3]。近世紀(jì)來(lái),由于全球變暖導(dǎo)致的海平面在持續(xù)波動(dòng)上升[4-5]。

據(jù)統(tǒng)計(jì),目前世界上 60%的人口居住在距海岸100 km的地區(qū),10%的人口居住在海拔高度不足10 m的沿海地帶[5]。海平面上升增加了全球沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的脆弱性,導(dǎo)致這些地區(qū)經(jīng)常受到洪澇災(zāi)害,潮灘、濕地?fù)p失、鹽水入侵等自然災(zāi)害的侵襲。在全球變暖背景下,海平面上升已經(jīng)成為全球性重大環(huán)境問(wèn)題之一。有關(guān)海平面變化、變率、趨勢(shì)及預(yù)測(cè)的研究日益得到關(guān)注和重視,世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)、國(guó)際地圈-生物圈計(jì)劃(IGBP)、中國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要(2006～2020年)》等重大國(guó)際和國(guó)內(nèi)計(jì)劃和文件都將海平面變化作為重點(diǎn)研究支持領(lǐng)域。長(zhǎng)期發(fā)展來(lái)看,海平面上升影響到未來(lái)人類生存和活動(dòng)的環(huán)境,影響到沿海國(guó)家和區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,已經(jīng)成為各國(guó)政府在規(guī)劃沿海經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展時(shí)必須面對(duì)的重要問(wèn)題。

同時(shí),海平面變化研究與大洋環(huán)流變化研究密不可分,既是全球氣候變異研究的重要內(nèi)容,又是物理海洋和大氣科學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題[6],海平面變化機(jī)理的研究,一直是海洋領(lǐng)域應(yīng)對(duì)氣候變化積極探討和急需解決的科學(xué)問(wèn)題,可為長(zhǎng)期氣候預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)等奠定基礎(chǔ)。

前人[7]曾對(duì)全球及中國(guó)海海平面變化進(jìn)行綜述,但更多是從變化趨勢(shì)的角度,綜述全球及中國(guó)海海平面變化、比容海平面變化以及溫度、鹽度貢獻(xiàn)。本文將從變化趨勢(shì)、空間分異、影響因素等三個(gè)方面對(duì)近代全球及中國(guó)海海平面變化進(jìn)行綜述。

1 全球海平面變化研究

1.1 變化趨勢(shì)

前人基于驗(yàn)潮站、衛(wèi)星測(cè)高儀等海面高度數(shù)據(jù),對(duì)全球海平面變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析計(jì)算[1,3,4,7],由于計(jì)算方法及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度選擇的差異,結(jié)果也有所不同?？傮w上看,近百年以來(lái),全球海平面的上升與全球變暖趨勢(shì)相一致,自 1961年以來(lái),全球海平面上升的平均速率為1.8 mm/a,而從1993年以來(lái),全球海平面的上升速度已經(jīng)達(dá)到3.1 mm/a[1]。最新研究顯示,1993～2009年,平均海平面變化率上升至3.3 mm/a±0.4 mm/a,海平面在加速上升[8]。

21世紀(jì),海平面在加速上升,但總體來(lái)看其變化幅度并不確定,主要原因是格陵蘭冰蓋、西南極冰蓋融化的貢獻(xiàn)以及海平面區(qū)域變化的幅度并不十分清楚。但近年來(lái)新技術(shù)手段或?qū)嶒?yàn)(如 InSAR,GRACE)的出現(xiàn),為極地冰蓋的質(zhì)量平衡探測(cè)提供了更多較客觀的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)顯示,格陵蘭冰蓋和西南極冰蓋質(zhì)量損失在加速[5]。IPCC報(bào)告(2007)預(yù)測(cè),由于海溫升高和冰川融化等原因,到2100年全球海平面將上升 60 cm,之后有文獻(xiàn)[9-11]顯示,目前極地冰蓋在加速減少,到2100年未來(lái)海平面將上升1 m甚至更多,IPCC報(bào)告或許低估了海平面變化的風(fēng)險(xiǎn)。許多地區(qū),由于一些非氣候因素(如區(qū)域地面沉降)的影響導(dǎo)致相對(duì)海平面變化,同時(shí),由于區(qū)域地面沉降的影響,導(dǎo)致應(yīng)用驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)計(jì)算的海平面變化可能產(chǎn)生較大誤差[12]。

海平面具有顯著的年、年際、年代際變化特征。其季節(jié)變化主要受太陽(yáng)輻射季節(jié)變化引起的海表溫度(SST)變化的影響[13-14],其年信號(hào)和年際信號(hào)主要是由比容和海水總量的變化所引起[15-16],與大尺度的SST變化也有關(guān),與ENSO具有高度的相關(guān)性[17-19],海平面年代際周期與北太平洋年代際振蕩(PDO)關(guān)系密切[16]。在北太平洋地區(qū),PDO和NPGO(北太平洋渦旋振蕩)是兩個(gè)主要?dú)夂蚰B(tài),有著顯著的年代際變化特征,顯著地改變著北太平洋各海洋要素的分布態(tài)勢(shì)[20]。

1.2 區(qū)域分異特征

全球海平面變化具有明顯的區(qū)域差異[3,12,21],西太平洋和東印度洋地區(qū)的上升幅度最大,個(gè)別海域上升幅度超過(guò)全球平均值的10倍[12],而東太平洋和西印度洋海平面呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)[12,17,22]。太平洋海平面變化比較激烈的區(qū)域還包括黑潮延伸體附近海域和西南太平洋,近10 a的海平面上升異常加快,核心值可達(dá) 30 mm/a以上[23]。綜合研究發(fā)現(xiàn),20°～50°N 是全球的危險(xiǎn)海岸帶,這是由于該區(qū)域海平面季節(jié)變化大,海平面年較差可以達(dá)到 5～6 cm,最大季節(jié)差值可達(dá)12 cm,9～10月為其海平面的最高值時(shí)期。同時(shí),每年5～11月為上述區(qū)域熱帶-溫帶氣旋-風(fēng)暴潮的活動(dòng)期,8～10月為頻發(fā)期,二者疊加形成全球危險(xiǎn)海岸帶[24]。

全球比容海平面變化也存在著顯著的空間差異[12,25],其熱比容、鹽比容海平面變化幅度都呈現(xiàn)出空間分布上的差異[1,26]。在南北緯50°到極地海洋區(qū)域,熱比容的變化相對(duì)較小,而南北緯 50°之間的各個(gè)大洋對(duì)世界海洋熱比容海面變化的貢獻(xiàn)是不同的。在熱帶區(qū)域,太平洋變化是占主導(dǎo)的,而在大西洋和印度洋在亞熱帶海域占主導(dǎo)。1955～2003年,在全球大部分大洋海域,熱比容海平面顯著增長(zhǎng),而在北大西洋副極地環(huán)流和北太平洋副熱帶、副極地過(guò)渡區(qū)域,卻呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

北太平洋(1993～2006年)大部分海區(qū)海平面都在不同程度地上升,少數(shù)海區(qū)存在下降趨勢(shì)。上升區(qū)域基本位于洋盆西側(cè)的中低緯海區(qū),高緯度海區(qū)及中低緯度海區(qū)的大洋東岸地區(qū)海平面在下降,其中上升最快和下降最快的海區(qū)位于黑潮和親潮的交匯海域[27]。

1.3 影響因素

影響全球海平面變化的因素很多(圖 1),從中長(zhǎng)時(shí)間尺度上來(lái)看,海平面變化成因可概括為兩個(gè)方面[28],一是隨氣候變暖,與陸地冰融化以及陸地儲(chǔ)水量變化相關(guān)的水體質(zhì)量變化引起的海平面變化(Eustatic sea level);二是由海水密度變化導(dǎo)致的海平面變化,包括海水溫度、鹽度的變化,即比容海平面變化(Steric sea level)。

圖1 全球海平面變化影響因素一覽表

近幾十年的海水溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)證明,海水熱膨脹在增加[5],1960年以來(lái)海水熱膨脹對(duì)海平面變化的貢獻(xiàn)占 25%,基于 1993～2009年衛(wèi)星測(cè)高儀數(shù)據(jù)計(jì)算,海水溫度變化對(duì)全球平均海平面的貢獻(xiàn)率占到30%左右[29],而其中對(duì) 1993～2003年海平面變化貢獻(xiàn)率占 50%。由于全球變暖導(dǎo)致的陸地冰質(zhì)量損失在增加,雖然由于自然氣候變化和人類活動(dòng)引起的陸地水儲(chǔ)量的變化對(duì)當(dāng)前海平面變化的影響較小(＜10%),但20世紀(jì)后期沿河堤壩的建設(shè)減少海平面上升,貢獻(xiàn)度為–0.5 mm/a[5]。總體上估計(jì),1993～2009年,總的陸地冰質(zhì)量損失可以解釋海平面變化率的60%[29]。

斜壓Rossby波、比容(比容變化和海氣之間的熱量交換)以及海平面對(duì)風(fēng)應(yīng)力強(qiáng)迫的響應(yīng)[30]等是短期海平面變化的主要影響因素。冰川融化和海水熱膨脹、地殼垂直形變、地面沉降、厄爾尼諾與南方濤動(dòng)(ENSO)和海洋環(huán)流變化、降水量和河流入海徑流量等對(duì)區(qū)域海平面變化也有著重要的影響。

根據(jù)成因,海面高度變化也可分為比容高度變化和動(dòng)力高度變化兩部分,比容高度的變化對(duì)研究海平面的長(zhǎng)期變化特征有重要意義,而動(dòng)力海面高度場(chǎng)則是海洋環(huán)流的反應(yīng),代表了深度平均流的水平分布[31]。海面動(dòng)力高度的變化是指由環(huán)流引起的海水的堆積離散導(dǎo)致的海面高度變化,其季節(jié)變化與環(huán)流和風(fēng)引起的Ekman 輸運(yùn)密切相關(guān)。曹越男、左軍成等[31]對(duì)南海海面動(dòng)力高度進(jìn)行了計(jì)算和分析,認(rèn)為,近岸海區(qū)動(dòng)力高度對(duì)總的海面高度的貢獻(xiàn)非常大,貢獻(xiàn)可達(dá) 80%～90%。在深水海區(qū),動(dòng)力高度的貢獻(xiàn)有所減弱。在大部分區(qū)域,比容高度對(duì)總海面高度變化的貢獻(xiàn)與動(dòng)力高度的貢獻(xiàn)相當(dāng)。

前人對(duì)影響海平面變化不同因素的貢獻(xiàn)度進(jìn)行了探討[17,30,32-34],研究顯示,比容海面高度與動(dòng)力海面高度在不同的區(qū)域、不同季節(jié)其貢獻(xiàn)比例有所不同。海水比容變化可分為熱比容海面變化和鹽比容海面變化。熱比容海平面是指由于溫度變化引起海水體積的熱膨脹或縮小,從而導(dǎo)致的海面高度變化[26,35-36]。1955～2003 年,世界大洋 0～700 m 層熱膨脹對(duì)全球海平面的貢獻(xiàn)為0.33 mm/a,大約熱比容趨勢(shì)的一半是由于大西洋的變暖[37]。1993～2003年,總比容海平面(0～700 m)的線性變化趨勢(shì)為 1.23 mm/a,其中60%源于太平洋變化趨勢(shì)。對(duì)于整個(gè)大洋(0～3 000 m),其 1955～1998年的線性變化趨勢(shì)為 0.40 mm/a±0.05 mm/a。Ishii等[33]分析了 1955～2003 年熱比容和鹽比容海平面變化對(duì)全球海平面上升的貢獻(xiàn),得出,1993～2003年,南北緯60o范圍內(nèi)按緯度帶平均的熱比容海面變化貢獻(xiàn)約占整個(gè)海平面變化的50%。

Levitus等[38]分析了 500多萬(wàn)個(gè)溫度數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),20世紀(jì)下半葉全球平均海面溫度在增長(zhǎng),該變化伴隨著海水的淡化[26]。Antonov等[26]對(duì) 1957～1994年比容海平面變化的貢獻(xiàn)進(jìn)行了探討,得出在50oS～65oN,0～3 000 m層海域,溫度和鹽度變化導(dǎo)致的海平面上升速率為0.55 mm/a,其中10%是由于平均鹽度的減少。從全球尺度上來(lái)看,基于當(dāng)前的歷史鹽度數(shù)據(jù),全球平均鹽度在減少,除了浮冰以外的淡水的增加導(dǎo)致海平面以1.3 mm/a±0.5 mm/a的速度增長(zhǎng)。鹽比容在區(qū)域比容高度年周期中起到重要的作用,但目前對(duì)于全球海平面上升,鹽度變化的效應(yīng)被假設(shè)是很小的[39],因?yàn)樵谌蛩h(huán)沒(méi)有出現(xiàn)大的變化時(shí),長(zhǎng)時(shí)間尺度上分析全球平均海水鹽度量被假定為常數(shù)。在海水質(zhì)量和溫度恒定的情況下,應(yīng)該更加關(guān)注鹽度的變化。

2 中國(guó)海海平面變化研究

2.1 變化趨勢(shì)

近30 a來(lái),中國(guó)沿海海平面總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì),平均上升速率為2.6 mm/a。2001～2010年,中國(guó)沿海的平均海平面總體處于歷史高位,平均海平面比 1991～2000年的平均海平面高 25 mm,比 1981～1990年的平均海平面高55 mm。受氣候變暖及其他因素的影響,2010年中國(guó)沿海海平面變化存在明顯的空間差異,渤海和黃海沿海海平面分別上升 11 mm和10 mm,東海沿海略有上升,南海沿海下降24 mm[40]。未來(lái)中國(guó)沿海海平面將長(zhǎng)期保持上升趨勢(shì),海平面上升及其帶來(lái)的各種海洋災(zāi)害威脅也將嚴(yán)重制約中國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

Han等[41]利用 1992～2002年衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)及部分驗(yàn)潮站數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)渤海、黃海和東海海平面變化與 PDO的關(guān)系進(jìn)行了探討,得出,基于衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)得到的1992～2002年海平面變化有10～30 cm的變化幅度,最高值出現(xiàn)在夏季。經(jīng)過(guò)逆氣壓校正后,海平面變化年周期可以近似認(rèn)為是由比容高度變化所引起的。年際海平面變化有著10 cm的變化幅度,年代際或更長(zhǎng)時(shí)間尺度上的海平面變化與PDO呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的特征。

研究顯示,目前長(zhǎng)江三角洲等沿海地區(qū)正面臨著地面下陷、海平面上升的雙重威脅,并處于極度危險(xiǎn)中[42]。中國(guó)東海,是位于中國(guó)大陸與九州島、琉球群島和臺(tái)灣島之間的西太平洋邊緣海,其持續(xù)上升的趨勢(shì)對(duì)長(zhǎng)江三角洲及其毗鄰地區(qū)的生態(tài)、環(huán)境安全帶來(lái)巨大的威脅[11,43]。1993～2009年中國(guó)東海海平面平均上升速率為 3.9 mm/a[44],高于全球及中國(guó)沿海海平面變化速率。海平面上升加重了沿海地區(qū)洪澇威脅、咸潮上溯、海岸侵蝕等災(zāi)害的發(fā)生概率。每年秋季,尤其是 10月份,長(zhǎng)江三角洲地區(qū)海平面處于中國(guó)東海海平面極大值,而秋季又是風(fēng)暴潮的多發(fā)時(shí)節(jié),若海平面上升疊加風(fēng)暴潮的影響,長(zhǎng)江三角洲及其毗鄰地區(qū)將面臨巨大的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。

但是,前人計(jì)算海平面變化率基本采用均值計(jì)算,而本文基于經(jīng)過(guò)逆氣壓校正后的 1992～2009年中國(guó)東海衛(wèi)星測(cè)高儀數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)融合了Topex/Poseidon,Jason-1,Jason-2,ERS-1,ERS-2,Geosat-follow-on與Envisat等測(cè)高衛(wèi)星資料),提取逐年逐月峰值和平均值,并計(jì)算月峰值年變化率和月平均值年變化率,對(duì)比發(fā)現(xiàn)(圖 2),其峰值變化率均高于對(duì)應(yīng)月平均變化率,以 3～4月(春季),10月份(秋季)差距最大?？梢?jiàn),運(yùn)用均值變化率來(lái)描述海平面變化的速率,降低了海平面變化對(duì)沿海城市影響的風(fēng)險(xiǎn),難以完全反映海平面峰谷值的變化程度和特點(diǎn)[45],因此,應(yīng)加強(qiáng)海平面峰值變化規(guī)律和趨勢(shì)的研究。

圖2 海平面月峰值年變化率和月平均值年變化率比較圖

2.2 區(qū)域分異特征

在南海,海面高度存在著明顯的時(shí)空差異特征[45],在沿海和大陸架海域,海平面秋冬季為最高;在東部深海海域,夏秋季為最高;南海中心深度超過(guò)2 000 m,平均海面變化幅度為4.5 cm,海平面變化高值在8月,可近似認(rèn)為該變化是由于比容海面高度變化的貢獻(xiàn)。

在東海,海平面上升時(shí)空差異顯著[27],本文基于 1992～2009年海面高度數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)東海海平面季節(jié)空間分布特征進(jìn)行了研究,得出,東海海平面變化峰值出現(xiàn)在夏、秋季節(jié),以秋季為最高;谷值出現(xiàn)在冬、春季節(jié),以春季為最低。受到東海黑潮水和東亞季風(fēng)的影響,春季海平面,總體上南部高于北部,西部海平面低于東部,峰值主要分布在臺(tái)灣東部海域。受到臺(tái)灣東北部暖渦和溫州沿海暖渦的影響,冬季海平面呈現(xiàn)西南部海域海平面高于東部海平面,其峰值主要出現(xiàn)在臺(tái)灣東北部海域和溫州沿海海域。夏季海平面整體偏高,其中,西部海平面低于東部,最低值位于福建東部沿海海域,峰值位于日本海南部東海海域。秋季平均海平面達(dá)到全年最高值,受到東亞季風(fēng)的影響,東海北部海域海平面高于南部,海平面出現(xiàn)南北空間差異。

由1992～2009年衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)計(jì)算可得,近50 a來(lái),長(zhǎng)江口附近海平面年增長(zhǎng)速率為 5.45 mm/a,高于基于衛(wèi)星測(cè)高儀數(shù)據(jù)得到的3.6 mm/a的年平均變化率;夏秋季節(jié),特別是 9～10月份,由于受到長(zhǎng)江徑流量增大等因素的影響,中國(guó)東海高海平面峰值區(qū)位于長(zhǎng)江口附近海域。長(zhǎng)期上漲的海平面,若疊加風(fēng)暴潮和天文大潮的影響,必將對(duì)長(zhǎng)江三角洲及其毗鄰地區(qū)的生態(tài)環(huán)境及生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的威脅。長(zhǎng)江三角洲尤其是上海地區(qū)是海平面上升影響的脆弱區(qū)域,而每年9～10月份是該地區(qū)海洋災(zāi)害的易發(fā)月份。

2.3 影響因素

中國(guó)海海平面變化主要受到比容、長(zhǎng)江沖淡水和降水等淡水通量、海表風(fēng)應(yīng)力、ENSO、PDO、東海黑潮等的影響(圖 3),本文分別對(duì)其影響機(jī)理進(jìn)行簡(jiǎn)單的綜述和分析。

中國(guó)海海域比容海平面變化具有顯著的時(shí)空差異,受黑潮影響顯著。在中緯度海域,比容對(duì)海平面變化影響起主導(dǎo)作用[30,32]。在東海區(qū)域,比容對(duì)海平面趨勢(shì)變化的貢獻(xiàn)為50%～80%[41,46];比容海面的趨勢(shì)分布與海平面的趨勢(shì)分布相比,離黑潮較近區(qū)域差異較大,較遠(yuǎn)區(qū)域非常相似。比容海面也有顯著的季節(jié)變化,其季節(jié)變化對(duì)海平面季節(jié)變化的貢獻(xiàn)大約為81.3%[27]。南海區(qū)域,1993～2001年南海海平面變化速率為 10～10.5 mm/a,基本為比容海面高度(9 mm/a)的貢獻(xiàn)。

圖3 中國(guó)海平面變化影響因素一覽表

ENSO和PDO對(duì)中國(guó)海海平面年際和年代際變化有著重要的影響。研究發(fā)現(xiàn),ENSO和PDO位相為正時(shí),北太平洋出現(xiàn)較低的海平面,ENSO和PDO位相為負(fù)時(shí),北太平洋出現(xiàn)較高的海平面;海平面與ENSO及PDO信號(hào)的變化位相相反。當(dāng)ENSO和PDO發(fā)生位相轉(zhuǎn)變時(shí),海平面變化幅度較大,將引起劇烈的海平面振蕩[27]。在年際時(shí)間尺度上,南海海域海平面變化與 ENSO變化呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的特征,總體上海平面變化是溫度上升和鹽度降低的結(jié)果。

Arnold等[47]通過(guò)1992～2002年衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)得出,日本和東中國(guó)海海平面年變化幅度約為 15 cm,其海平面低頻變化與PDO指數(shù)相關(guān),當(dāng)PDO處于冷位相時(shí),海平面處于高值,表層海面溫度相對(duì)較高,反之,海平面處于低值,表層海面溫度相對(duì)較低;1998年后,PDO顯示已經(jīng)進(jìn)入冷位相時(shí)期。而東海海面高度與 PDO相關(guān)的原因可能是由于黑潮水運(yùn)輸,PDO處于冷位相時(shí),黑潮運(yùn)輸較弱,對(duì)馬暖流和韓國(guó)海峽流增強(qiáng);反之則黑潮運(yùn)輸較強(qiáng),對(duì)馬暖流和韓國(guó)海峽流減弱。

東海緯向風(fēng)應(yīng)力與當(dāng)?shù)睾Ｆ矫娈惓！⒛戏綕齽?dòng)具有很好的相關(guān)性;大氣環(huán)流的輻散帶在30oN兩側(cè)風(fēng)場(chǎng)的差異,導(dǎo)致兩側(cè)海域平均 SLA與緯向風(fēng)應(yīng)力距平的低頻分量之間的相關(guān)關(guān)系不同,其中在長(zhǎng)江口附近海域呈正相關(guān)性。而 ENSO通過(guò)大氣環(huán)流過(guò)程對(duì)東海海域的風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)生影響,當(dāng)?shù)仫L(fēng)場(chǎng)通過(guò)緯向風(fēng)應(yīng)力對(duì)東海海平面的年際變化產(chǎn)生調(diào)制作用[48]。

黑潮作為北太平洋副熱帶環(huán)流的西邊界流,對(duì)中國(guó)近海環(huán)流和海平面有著重要的影響。黑潮海域海表溫度異常是影響我國(guó)夏季大氣環(huán)流和降水的重要因素。研究表明,黑潮流量的變化與黑潮左右兩側(cè)海平面、左右兩側(cè)海面高度差以及整個(gè)黑潮流域的海平面變化都存在著很密切的關(guān)系[27]。黑潮流量增大時(shí),左側(cè)海平面下降,右側(cè)海平面上升,左右兩側(cè)海面高度差增加,整體海平面上升,反之則否,海平面變化滯后黑潮流量變化大約半年左右。另外,前人研究發(fā)現(xiàn)[48],當(dāng)黑潮出現(xiàn)大彎曲時(shí),由于黑潮流量的增大,也可能導(dǎo)致海平面出現(xiàn)異常。但是,黑潮流量導(dǎo)致海平面變化的幅度、貢獻(xiàn)度為多少？黑潮主軸位置的擺動(dòng)對(duì)海平面變化有什么影響？這些問(wèn)題尚不明晰。

東海長(zhǎng)江沖淡水注入和降水也是影響中國(guó)東海和黃海海平面變化的重要原因。 近20 a來(lái),我國(guó)東海區(qū)域降水呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),降水的季節(jié)變化對(duì)海平面季節(jié)變化的貢獻(xiàn)較弱,降水對(duì)海平面變化的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)在年際尺度上。東海區(qū)域降水的年際信號(hào)大于蒸發(fā),且兩者呈現(xiàn)反位相變化[27]。

3 結(jié)論與討論

1)目前,海平面變化趨勢(shì)研究大多采用海平面變化均值的變化率來(lái)描述,海平面年平均變化率未能全面反映海平面變化的峰谷值變化規(guī)律和特點(diǎn),且降低了海平面變化對(duì)沿海地區(qū)影響的風(fēng)險(xiǎn)值,因此,應(yīng)加強(qiáng)海平面峰值變化的研究。在前人的研究中,由于選用數(shù)據(jù)或方法技術(shù)的不同,海平面變化趨勢(shì)的計(jì)算結(jié)果也有所不同。

2)從大尺度上來(lái)看,全球海平面變化具有顯著的空間分異特征,全球比容海平面變化以及熱比容、鹽比容海平面變化也具有較強(qiáng)的空間分異特征。然而在局地尺度上海平面變化空間分異的研究不容忽視,如中國(guó)東海、中國(guó)南海等海域海平面變化趨勢(shì)和空間分異規(guī)律等的研究,能夠?qū)χ袊?guó)長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲地區(qū)沿海城市及時(shí)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、制訂防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

3)近幾十年的海水溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)證明,海水熱膨脹在增加,海水溫度變化對(duì)全球平均海平面的貢獻(xiàn)率為 25%～50%;總的陸地冰質(zhì)量損失可以解釋海平面變化率的60%左右。長(zhǎng)期的鹽度觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,鹽比容在區(qū)域比容高度年周期中起到重要的作用,但對(duì)于全球海平面變化,鹽度變化的效應(yīng)是很小的,但海水溫度的升高,陸地冰融化導(dǎo)致鹽度的減小和海水的淡化。因此,在海水質(zhì)量和溫度恒定的情況下,也應(yīng)關(guān)注鹽度的變化。

4)中國(guó)海海平面變化主要受比容、長(zhǎng)江沖淡水和降水等淡水通量、海表風(fēng)應(yīng)力、ENSO、PDO、東海黑潮等因素的影響,其中黑潮對(duì)中國(guó)海平面變化影響的研究還不夠深入,黑潮流量、流速對(duì)黑潮海域海平面變化的影響程度,黑潮主軸位置的變化對(duì)海平面變化的具體影響,還有待深入研究。此外,局地海平面變化機(jī)理的研究還應(yīng)考慮局地氣候環(huán)境及大洋環(huán)流的影響以及其他影響因素的區(qū)域差異。

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