《海平面变动更新》PPT课件.ppt

第二章 海平面变动及其影响,一 海平面与海平面变化,1 海平面的内涵,第一节 海平面与海平面变动,“海平面”的全称叫平均海平面。原本意会在相当长的时间内，海水表面的平均高程是静止不动的，可用它作为大地测量高程的零点。平均海平面的“高程”，是验潮仪自动记录专用测潮井内，浮体高程连续多年每小时读数的平均值计算出来的。事实上，由于各国各地验潮站观测时限及观测方法技术的不同，所以产生的平均海平面高程，普遍存在一定的差异。,海平面的内涵,如1963年多佛尔海峡两岸大地水准网联测，发现设在纽林的英国国家高程基准，比设在马赛的法国国家高程基准竟低了20cm。水文学上的平均海平面(MSL)是据30天内每小时读数推算，精确定义要求有18.6年的读数。,海平面的内涵,平均海平面是个计算值而不是一个直接实测值。 平均海平面的综合指示意义，其一在于它是洋盆容积与海洋水量的函数。海洋水量从属全球性的水文循环及其变化。洋盆容积从属于全球性的与区域性构造运动及其发展变化； 其二在于海洋平面是地球表层系统中，大气与海洋水之间物质与能量交换的界面与基面，陆地地貌发育的基面； 其三在于它是地球形状的显示，与平均海平面重合并伸展到大陆以下的水准面称大地水准面，它接近于一个旋转椭球体。,海平面的内涵,2 海面变化的证据,高于现代海面的证据：大陆上发现贝壳堤、海滩岩、珊瑚礁、以及生物遗迹标本。 低于现代海面的证据：埋藏于海水下的贝壳堤、海滩、村落遗址、河口三角洲等。,3 海面变化的空间尺度,局部地区海岸线变化叠加了地壳形变因素的影响。全球范围的海平面变化是全球气候变化的反映：冰期与间冰期海面的升降。,4 海面变化的时间尺度,从秒、分、小时为时间单位到地质历史上以亿万年为时间单位，不同时间尺度有不同的海平面变化特征及其升降规律，引起海平面变化的主要因素也不相一致。与此同时，一些主要因素引起的海平面变化的型式也不相同。,不同时间尺度的海平面变化与海平面变化主要因素,海平面变化的时间尺度,一、 7万年来的海平面变化,第三纪以前地质历史时期的海平面变化研究，依赖于不同地质历史时期的世界古陆分布图，部分学者认为存在早寒武世、中奥陶世、早泥盆世晚石炭世、晚白垩世几次全球性高海平面与大海侵。,1 第三纪以前的海平面变化,第二节 历史上海平面的变动,冰期时各圈层的界面不同程度下降,CCD 深海碳酸盐 溶解补偿面,我国东部海岸变迁,7万年前 海侵 44000年前 海退 25000年前 海侵 23000年前 海退 15000年前 海退达最大 10000年前 海侵 8000-7500年前 海侵达到接近现代高度 6500-6000年前 最高海面,主要表现为冰期低海面海退与间冰期高海面海侵的交替。一些学者分别根据珊瑚礁、滨海洞穴沉积与海成阶地、生物化石组合类型的变化等方面的资料编制海平面变化曲线。多数认为历次第四纪间冰期海平面与现代海平面位置比较接近，高低不超过20m；末次冰期海面明显下降始于70ka.BP.前后，冰期鼎盛时期8ka.BP.)的最低海面比今低约12020m左右，大陆架在当时几乎全部裸露，直到晚更新世末期全新世初，世界海平面又回升到比今低约25m左右的位置，详见下图。,2 第四纪海平面变化,第四纪海平面变化曲线,6ka.BP.以来的海平面变化总趋势是在波动中渐趋稳定。但据古海面遗迹的分布编绘的世界各地的相对海面变化曲线依然有较大的差别，表现为有的地方存在比今海面高2-4m以上的中全新世高海面，另有一些地方不存在比今海面更高的中全新世高海面，还有一些地方全新世最高海面出现在3-2ka.BP.前后，主要原因在于由构造运动、均衡运动、压实沉降等使各地的古海面遗迹不同程度地发生了变位，还有的则把风暴潮沉积视为古海平面遗迹了。,全新世海平面变化曲线,6千年以来的海平面变化,6千年以来的海平面变化,主要是根据验潮站仪测数据计算出来的。世界上最早的验潮站是建于1682年的阿姆斯特丹站。百多个验潮站的数据表明近百年来全球海平面保持着断断续续的上升，平均上升速率为10 -15cm/100a , 少数验潮站数据表明该地存在相对的海面下降。值得注意的是20世纪40年代以来曾出现全球平均温度的下降，但海平面依然保持断续上升，它可能与海洋水温变化滞后于气温变化、20世纪40年代以来海洋水温持续上升有关。估计表层与浅层海洋水温增温1，相应的海平面上升量为11cm。,二、 近百年来的海平面变化,近百年来的海平面变化,近年来我国近海的海平面变化,2003年我国沿海海平面比常年平均高了60毫米，而山东省高了67毫米。与2000年相比，2003年山东沿海海平面上升幅度为16毫米。 未来数年，沿海海平面总体上将继续保持上升趋势，预计2006年和2013年中国沿海海平面将比2000年平均海平面分别高10毫米和28毫米，山东省2006年高25毫米，2013年高33毫米。,1906年，奥地利地质学家E.修斯提出了全球性海面变动的概念。他认为地史上主要的海侵和海退是由海洋盆地容积变化引起的。1930年代，R.A.戴利发展了“冰川控制”概念，并对冰川消长引起的海平面升降值作了估算。1960年代,提出板块扩张速率变动可导致洋盆容积的变化,进而控制海平面的升降。1970年代,一些学者把地壳和水体当作统一的平衡体系，用地球流变观点研究地球各区域之间海平面升降的关系。1974年“国际地质对比计划”(IGCP)设立了海平面研究组织，加强了全球海面变化的对比研究。当前研究重点是关于世界海面变化的起因与未来发展的趋势问题。,第三节 海平面变动的原因分析,一、 海平面变动原因 海平面变动受多种因素的控制和影响，主要有：冰川-海平面变动,构造-海平面变动,大地水准面-海平面变动，水压均衡作用,冰川均衡作用和流变均衡作用等。, 冰川-海平面变动。在气候寒冷的地质时期,极地周围形成冰盖,海洋中的海水量减少,海平面降低。当气候转暖，冰盖融化，冰水流回大洋，海平面升高。不同学者估计全球现代冰川的总面积约1627.7万平方公里，如果全部融化，将使海面升高5085米（未考虑因海水增多而发生的海底均衡下沉）。按第四纪末次冰期冰盖的体积估算，当时的海平面比目前低 135米。这种海面升降的幅度各学者估计不尽相同，主要看如何估计南极大陆的冰盖厚度。尽管如此，第四纪以来海平面变动主要是由冰川消长所引起的论点已基本上得到公认。,第三节 海平面变动的原因分析, 构造-海平面变动。 因构造而引起的海平面变动有的是全球性的，有的是局部地区性的。引起全球性海平面升降变动的构造作用是洋盆容积的变化、洋底下沉或新洋盆形成。世界洋盆的总容积增大，导致海平面降低。相反，洋底抬升，某些洋盆消失，可使海平面升高。板块构造学说认为海平面变动与海底扩张速率有关。,第三节 海平面变动的原因分析,大洋上增生的物质是热的，随着时间的推移而逐渐冷却，变得致密，因而洋底岩石圈在横向扩张移动过程中随时间而下沉。如果海底扩张速率很快，距中脊顶部一定距离的洋底没有足够时间以冷却到“正常”程度，洋底就比正常情况下高，因而即使海水量不变，由于洋盆容积减小，海面也会升高。相反，海底扩张速率很慢，海面降低。海底扩张速率变化引起的海平面变动，周期长达数百万年，变化幅度可达 300500米。,第三节 海平面变动的原因分析,另外,还有人认为大洋中脊的长度变化会影响洋盆的容积。在大陆分裂期大洋中脊发展，导致世界范围的海侵，而在大陆汇聚形成超大陆时，则造成海退。 局部性的地壳升降运动，引起区域性的海平面变动。这种变动不是海平面与地心之间的距离变化，而是由于地壳升降，导致海面相对于陆面之间的距离发生变化。这种变动往往叠加在全球性海平面变动之上。,第三节 海平面变动的原因分析, 大地水准面-海平面变动。 大地水准面受地球重力控制。由于地球内部物质分布不均匀，由此引起重力的变化，大地水准面的形态也随之变化。这种海平面变动表现为有些海区海平面升高，另一些海区海平面降低,从而使全球各地海平面升降既不一致,也不规则。如1976年N.A.默纳尔指出，新几内亚的高海平面与马尔代夫群岛附近的低海平面高差约180米。,第三节 海平面变动的原因分析, 水压均衡作用。当冰盖融化,冰水回流入海,海底因水负载增加而下沉，直到新的平衡建立为止。有人估计近7000年来因负载影响洋盆下沉了 8米，大陆上升了16米。其对陆架区的影响更显著。 冰川均衡作用。在覆冰区巨大的冰盖使下伏的地壳下沉，因岩石圈具有弹性，下沉范围远超过覆冰区；而在冰前沉陷区外侧，地壳向上弹性隆起。当冰盖消融后,地壳又因弹性恢复到原来的状态。末次冰期以来,在斯堪的纳维亚地区均衡上升了约 300米，现仍以每百年一米的速度继续上升。,第三节 海平面变动的原因分析, 流变均衡作用。地球流变论认为在各种因素作用下的弹性地球和其上的水体一起调整达到平衡状态。因此上述的冰川及水压均衡的影响不是局部性的，它波及全球，形成若干海面上升区和下降区。J.A.克拉克提出了全新世 (15000年)以来全球海平面变化的数学模式，他把世界大洋分为 6个海面升降各不相同的地带，指出由冰川作用引起的海平面变动，在各地是不一致的。这一模式已得到全球13个地点观测资料的证实。,第三节 海平面变动的原因分析,上述各种因素中，全球性构造运动对整个地史时期的海平面变动起决定性作用。第四纪以来，冰川作用对海平面变动影响最大。其他诸因素由这两个因素派生出来。此外，影响海平面变化的因素还有：海洋中沉积物的堆积，地球内部的水通过海底火山作用进入大洋，河流湖泊的变化等。,第三节 海平面变动的原因分析,对近百年海平面上升贡献因素的不同估计,海平面上升贡献因素的估计,第四节 海平面变动的影响,海平面上升70米后的世界地图,海平面上升的影响,侵蚀海岸范围扩大 海滨城市面临被海水淹没的危险 风暴潮频率与强度增加（海啸灾害） 河湖排水能力下降,洪涝灾害加剧 造成了沿海湿地的损失和动物的迁徙 入海口海水倒灌,土地盐渍化 例：1998年到2000年的三年间，由于海平面较高，加剧了辽东湾、莱州湾、海州湾等岸段的海岸侵蚀，也加重了其它沿海低洼地区土地盐渍化和洪涝灾害，对当地经济和环境造成了一定影响。,海平面上升有多快？,IPCC： 20世紀，全球平均海平面每年約升高1.02.0厘米（100年10 20公分）；若增溫趋势不變，則預計到2100年，海平面還會上升21 105公分。,21世纪海平面上升预测 1.IPCC的预测 （1）如果21世纪CO2 不受限制照常排放， 21世纪海平面上升速度为20世纪的35倍。 （2）如果 A.能源供应转向低碳燃烧； B.可再生能源与核能取代矿物燃料； C.2050年CO2排放量降到1985年的一半； 那么，2050年全球海平面上升2031cm。如下图所示：,2100年海平面上升4英尺,IPCC1990年的21世纪海平面上升量估算,海平面上升50米 中国版图有大变 山东烟台变成第三大岛 鲁中变成大岛 黄海西括 华北平原变成华北海峡 珠三 长三消失 湖北 湖南 江西形成一个大海湾 长江变短入海口变成宜昌 北京有望沿海 天津等沿海城市杯具 武汉等内陆城市杯具,海平面上升50米 中国版图有大变,海平面上升50米 中国版图有大变,海平面上升60米后中国被淹的区域,宋英杰微博中发的海平面上升60米后的地图,2.1992年，一批欧洲学者与中国学者合作，依据IPCC1992年的温室气体排放方案（IS92a）提出2050年海平面上升最佳估计值为22cm，2100年为48cm。 3.1993年中国科学院地学部以全球海平面2050年上升20到30cm为依据，估计我国珠江三角洲海面将上升4060cm，上海地区5070cm，天津地区70100cm，同时考虑了上述各地区地面下沉幅度的。,全球海平面上升44厘米后 2080年受影响的人群数量,近50年来中国沿海海平面平均每年上升2.6毫米，预计到2100年中国沿海海平面将上升幅度30至70厘米将对中国的社会经济产生严重影响，中国海岸线集中了70%以上的大城市、50%以上的人口和60%的国民经济。,长期海平面变动引起的最直接后果是海侵或海退。它导致海岸线移动,海陆变迁,对海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大影响，使港湾建筑遭受侵袭或废弃，河道由于基准面变化或淤或冲。因此研究海平面变化规律，预测其发展趋势，对研究第四纪地质、新构造运动、探索气候变化规律以及对于人类生活和生产都极为重要。,地壳上升，海水面下降，形成海蚀阶地,海南三亚海岸侵蚀导致的建筑物倒塌,印度世界遺產島嶼面臨滅頂威脅, 2006/12/21 由於海平面上升，印度 恆河三角洲的兩座島嶼已經遭淹沒，另外，還有10多座島嶼也面臨滅頂的威脅。,恆河三角洲在哪裡？,地中海,南非,熱帶沙漠,美國加州,熱帶沙漠,澳洲西南,熱帶沙漠,熱帶沙漠,熱帶沙漠,珊瑚三角帶,歐洲,亞洲,恆河三角洲,馬爾地夫,太平洋,印度洋,大西洋,印度洋馬爾代夫群島2050淹沒,馬爾代夫群島共有 1,190多個珊瑚礁島 ，全國平均海拔 卻只有 0.9公尺 ， 百年內終將被海水 滅頂 ，成為因大自 然災害而 全國撤離 的難民國 。,计划搬迁的马尔代夫,太平洋岛国吐瓦魯 吉里巴斯將滅頂,我家門前有大海（吐瓦魯 ）,吐瓦魯 吉里巴斯在哪？,地中海,南非,熱帶沙漠,美國加州,熱帶沙漠,澳洲西南,熱帶沙漠,熱帶沙漠,熱帶沙漠,珊瑚三角帶,歐洲,亞洲,恆河三角洲,北美洲,大洋洲,大洋洲,非洲,南美洲,格陵蘭,南極大陸,吉里巴斯,2001年，太平洋岛国图瓦卢决定举国迁往新西兰，成为世界上第一个因海平面上升而计划放弃自己家园的国家。 处于淹没危险中的图瓦卢,極端天災事件連連 直指北美氣候暖化,2008/07/08美國聯邦政府氣候變遷科學計畫（CCSP）： 因為人類活動不斷提升大氣中的溫室氣體濃度，北美地區的天氣和極端氣候，像乾旱、暴雨、過熱、劇烈的颶風等現象可能變得越來越常見。,2008年之內通通都發生了,亞特蘭大市渴了、紐約市太熱了、第蒙市洪水氾濫 2008/06/20 500年罕見洪水 ，愛 荷華州首府第蒙市的 河水決堤，讓第蒙市 變成了一片水鄉澤國。,暖化 海水升溫 強烈風暴威力更猛,2008/09/04美國國家海洋暨大氣總署： 海水每升溫攝氏1 ，會導致每年的 強烈氣旋數 目從13個增為 17個，增幅達 31。,成为一片泽国的新奥尔良,第五节 减缓海平面变动的对策,印度專家獻妙計 用人類排泄物抗暖化, 2007/10/16印度新德里 環保專家巴札克在世界廁所組織上推出他設計的一套廉價的廁所系統，除了可讓全球26億尚無廁所可用的人有廁所可上； 同時將人類的排泄物回收製成沼氣，用以提供烹飪的燃料與電力 ；並且能將尿液轉變為肥料；更可降低全球暖化。,世界廁所組織是什麼組織？,創立於2001年的 世界廁所組織 為一非營利組織， 其目的在於讓衛生 問題成為主要全球 議題 。,波斯灣油國承諾捐巨款因應氣候暖化, 2007/11/19利雅德 石油輸出國家組織的 波斯灣國家已經承諾 ，將投入總額7億5千 萬美元，成