（物理海洋学专业论文）南海海平面变化及其与比容高度和风之间的关系.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得( 蓬；塑塑直基他益塞挂型重盟 的! 奎拦卫窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：丁棘 签字日期：2 d 四年占月3 1 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 翩替p 糊 签字日期：- 7 + f 月；1 日 ， 电话 邮编 南海海平面变化及其和比容高度和风场间的关系 南海海平面变化及其与比容高度和风之间的关系 摘要 海平面变化研究的目的在于掌握其变化规律，预测其未来变化及其可能对人 类生存生活环境产生的影响。本文使用t o p e x p o s e i d o n ( t p ) 卫星高度计资料、 i s h i i ( 2 0 0 5 ) 温盐资料、l e v i t u s ( 2 0 0 5 ) 温度资料和i c o a d s ( 2 0 0 5 ) 风场资料对南海海平 面高度( s s h ) ，比容高度( s s l ) 和风的变化进行研究。 结果表明，1 9 9 3 2 0 0 2 年南海s s h 平均以4 7 m m y r 的速度上升。南海的大部 分海域s s h 和s s l 都是上升的，东北部海区是典型的上升区，其核心值为 1 0 o m m y r ，而西南部上升较慢，尤其是s s l ，上升速率大多小于2 m m y r 。1 9 9 6 1 9 9 7 年，海平面距平出现异常高值，t p 海平面距平( s s h a ) 和比容高度距平( s s l a ) 都快速上升。 1 9 9 3 2 0 0 2 年，由于温度变化引起的s s l 变化趋势对s s h 上升起主导作用， 其对s s h 上升的贡献大约是8 9 4 。s s l 变化对s s h 上升的贡献在南海东北部约 为1 3 0 8 ，在南海西南部约为3 3 3 。南海东北部平均s s h 变化和s s l 变化的位 相基本一致，而西南部s s h 变化滞后s s l 变化4 个月。s s l 变化对s s h 变化的 影响在南海东北部比较大，西南部则比较小。 s s h 季节变化的年较差约4 c m ，而s s l 季节变化的年较差约6 c m ，比s s h 的 大。就整个南海的平均而言，s s l 的位相比s s h 大约提前2 个月。南海东北部s s h 和s s l 季节变化的年较差非常吻合，均为1 0 c m ，而西南部s s h 季节变化的年较 差约9 c m ，s s l 季节变化的年较差约4 c m 。 s s h 季节变化振幅较s s l 小的原因一方面是由于s s h 存在显著的空间变化 ( 甚至是反相变化) ，而s s l 的空间变化较弱，所以整个南海平均后，会使s s h 的振幅变小，而s s l 的振幅受影响较小。另一原因是南海西南部环流和气候特征 引起的s s h 的变化与s s l 变化对s s h 变化的影响反相。 1 9 5 5 2 0 0 3 年，南海平均s s l 具有明显的上升趋势，由i s h i ( 2 0 0 5 ) 和 l e v i t u s ( 2 0 0 5 ) 资料得到的南海平均s s l 的线性上升速率分别为0 4 m m y r 和 0 3 m m y r 。长期s s l 存在明显的年际和年代际变化。 1 9 5 5 2 0 0 3 年，南海平均s s l 变化具有明显的2 9 年波动周期，其线性变化 南海海平面变化及其和比容高度和风场问的关系 趋势空间分布也表现出显著的区域特征，且该区域特征是随着时间变化的。 冬、夏季时吕宋岛西侧的海区以及春、秋季时越南东岸的海区，非比容高度 受风应力旋度的影响比较明显。而1 8 。以北海区，这种影响比较弱。南海其他海区， 风应力旋度对非比容高度的影响也相对较弱，其主导因素变为环流的影响。南海 的非比容高度和经向风应力、纬向风应力均存在明显的季节变化。非比容高度和 经向风应力的同步相关系数达o ，7 。非比容高度的位相比经向风应力大约提前一个 月，相关系数达o 7 。 关键词：南海：1 佃海平面；比容高度；风应力旋度 2 南海海平面变化及其和比容高度和风场闻的关系 s e al e v e lc h a n g ei nt h es o u t hc h i n as e aa n di t sr e l a t i o n s t ot h et h es t e r i ch e i g h tv a r i a t i o na n dw i n d a b s t r a c t t h ep u r p o s eo ft h er e s e a r c ho ns e al e v e lc h a n g ei st og r a s pi t sd i s c i p l i n ea n d f o r e c a s ti t sv a r i a t i o ni nt h ef u t u r ea n de v a l u a t ei t si n f l u e n c eo nt h el i v i n ge n v i r o n m e n t o fh u m a nb e i n g s i nt h i sp a p e r , t h ev a r i a t i o n so fs e as u r f a c eh e i g h t ( s s h ) ，s t e r i cs e a l e v e l ( s s l ) a n dw i n di nt h es o u t hc h i n as e aa r ea n a l y z e db a s e do nt h ea l t i m e t e rd a t a o ft o p e x p o s e i d o n ( t p ) s a t e l l i t e ，t e m p e r a t u r ea n ds a l i n i t yd a t ao fi s h i ia n dw i n dd a t a o mi c o a d sd a t a b a s e t h er e s u l ts h o w st h a tt h es s ho f t h es c sr i s e sa tar a t eo f 4 7 m m y rf r o m1 9 9 3t o 2 0 0 2 i nm o s ta r e a , b o t ht h es s ha n ds s la r er i s i n gb u tt h er i s i n gr a t ei sd i f f e r e n tf r o m p l a c et op l a c e i nt h en o r t h e a s tw h e r et h es s h r i s e sv e r yf a s t ，t h er i s i n gr a t ec a nr e a c h 1 0 0 m m y rw h i l ei nt h es o u t h w e s t ，t h er a t ei sv e r ys m a l la n dt h er i s i n gr a t eo ft h es s h t h e r ei sl e s st h a n2m m y r d u r i n g1 9 9 6 1 9 9 7 ，b o t ht h es s ha n ds s li nt h es c sh a v ea s i g n i f i c a n tr i s i n g d u r i n g 1 9 9 3 - - - 2 0 0 2 ，t h es s lc h a n g ea s s o c i a t e dw i t ht e m p e r a t u r ev a r i a t i o n d o m i n a t e st h ec h a n g eo ft h es s h t l lac o n t r i b u t i o no f8 9 4 i nt h en o r t h e a s t ，t h e s s lc h a n g e si np h a s ew i t ht h es s hw i t hac o n t r i b u t i o no f13 0 8 t ot h el a t t e rw h i l ei n t h es o u t h w e s t t h es s ll e a d st h es s hb ya b o u tf o u rm o n t h sw i 也ac o n t r i b u t i o no f 3 3 3 t h ee f f e c to ft h es t e r i cv a r i a b i l i t yo nt h es s hi nt h en o r t h e a s t e ms c si s s t r o n g e rt h a nt h a ti nt h es o u t h w e s t e r ns c s t h er a n g eo f t h es e a s o n a lv a r i a b i l i t yo f t h es s hi sa b o u t4c m ，s m a l l e rt h a nt h a to f t h es s lw h i c hi sa b o u t6c m ，t h ep h a s eo f t h es s ll e a d st h es s hb ya b o u tt w om o n t h s i nt h en o r t h e a s t e r ns c s ，t h er a n g eo ft h es e a s o n a lv a r i a b i l i t yo ft h es s ha n dt h es s l a r eb o t ha b o u t1 0c m ；i i lt h es o u t h w e s t e r ns c s t h er a n g eo f t h et w oa r e9c ma n d4c m r e s p e c t i v e l y o n er e a s o nf o rt h er a n g eo ft h es s hb e i n gs m a l l e rt h a nt h a to ft h es s li st h a t t h e r ee x i s tp r o m i n e n ts p a t i a lc h a n g e s ( m a y b er e v e r s ei np h a s ef r o mo n ep l a c et o 3 南海海平面变化及其和比容高度和风场问的关系 a n o t h e r ) i ns s h ，w h i c hi sm u c hw e a k e ri ns s l s ot h er a n g eo ft h es s hb e c o m e s m a l l e ra f t e ra v e r a g e do v e rt h ew h o l es c s a n o t h e rr e a s o ni st h a ti nt h es o u t h w e s t e r n s c s ，t h ep a r to ft h es s hc h a n g ec a u s e db yt h ec i r c u l a t i o n sa n dc h a r a c t e r so fc l i m a t ei s o p p o s i t ei np h a s ew i t ht h es t e r i ce f f e c t t h es s ld u r i n g19 5 5 - 2 0 0 3s h o w so b v i o u sa s c e n d i n gt r e n d ，t h ea s c e n d i n gr a t e c a l c u l a t e df r o mi s h i i ( 2 0 0 5 ) a n dl e v i t u s ( 2 0 0 5 ) d a t aa r e0 4m m y ra n d0 3m m y r r e s p e c t i v e l y m o r e o v e r , t h es s l s h o w ss t r i k i n gi n t e r a n n u a la n dd e c a d a lv a r i a b i l i t y , w i t h t h em o s ts i g n i f i c a n tp e r i o d so f1 2y e a r sa n d3 巧y e a r s t h es s li nt h es c sd u r i n g1 9 5 5 2 0 0 3h a sa v a r i a b i l i t yo f 2 0 - y e a rp e r i o da n dt h e s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fi t sl i n e a rv a r i a t i o nt r e n dp r e s e n t sp r o m i n e n tt i m e - d e p e n d e n t r e g o n a lc h a r a c t e r i s t i c s b ya n a l y z i n gt h er e l a t i o nb e t w e e n t h ew i n ds t r e s sc u r la n dt h en o n - s t c r i cs e al e v e l w ef o u n dt h a ti na r e ao fw e s tt ol u z o ni nw i n t e ra n ds u m m e r , a n de a s tt ov i e t n a mi n s p r i n ga n da u t u m n ，t h ee f f e c to f t h ew i n ds t r e s sc u f fo nt h en o n s t e r i ch e i g h ti so b v i o u s b u to nt h en o r t ho f18 。n ，t h i se f f e c ti sm u c hw e a k e ri nt h eo t h e ra r e ao fs c s ，t h e e f f e c ti sa l s ow e a k e r t h ec i r c u l a t i o nb e c o m e sd o m i n a n t b e s i d e st h es s l ，t h e l o n g i t u d i n a l a n dz o n a l 谢n ds t r e s sa r eb o t h i m p o r t a n tt os s h t h ec o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n tb e t w e e l ln o n s t e r i ch e i g h ta n dl o n g i t u d i n a lw i n ds t r e s si sa b o u t0 7w i t h c o n s i s t e n tp h a s e t h ep h a s eo ft h en o n - s t e r i ch e i g h tl e a d st h ez o n a lw i n ds t r e s sb y a b o u tt w om o n t h s a n dt h ee o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n ti s0 7 k e yw o r d s ：t h es o u t hc h i n as e a ；t p s e al e v e l ；s t e r i ch e i g h t ；w i n ds t r e s sc u r l 4 南海海平面变化及其和比窖高度和风场间的关系 刖置 海平面( s s h ) 变化除自身的变化规律外，还受人类活动的影响，温室效应 的加剧造成了海平面的持续上升。s s h 变化是全球海洋、气象学家和各国政府共 同关注的热点。 海水温度和盐度变化引起的海水比容变化会直接引起s s h 变化，称为比容海 平面( s s l ) 变化。比容变化是引起s s h 变化的重要因素之一，尤其在中纬度海域 s s l 变化占s s h 变化的7 0 以上。 本文所指的s s h ，系指某一时间段s s h 的平均值，可以是月均值、年均值或 其他时间尺度内的s s h 平均值。由于海平面地形的存在，平均海平面与大地水准 面并不完全重合，而是存在一定偏差。 s s h 可分为相对s s h 和绝对s s h 。验潮站数据是以固定在陆地上的水准点为 基准，而这些水准点随陆地的运动发生垂直升降运动，因此分析验潮站资料得到 的s s h 为相对s s h 。而绝对s s h 是指相对于理想的地球椭球体而言的s s h ，跟 全球海水质量和体积变化相关，利用卫星高度计资料我们可以研究绝对s s h 的变 化。相对s s h 变化在区域性开发建设规划中有重要应用价值；绝对s s h 变化与气 候变化密切相关，是当今海洋与气候研究中的重要科学问题。 s s h 变化包含全球变化和区域特征，本文主要针对区域的s s h 变化进行探讨。 从研究的时间尺度来说，s s h 变化主要有从月、年、年际和年代际，本文主要侧 重于研究季节尺度和年际尺度的变化。 本文首先利用t p 高度计资料和验潮资料分析了南海s s h 的变化规律，并运 用i s h i i ( 2 0 0 5 ) 和l e v i t u s ( 2 0 0 5 ) 两套海温资料计算分析了不同空间和时间尺度 上的比容高度( s s l ) 变化，运用i c o a d s ( 2 0 0 5 ) 风应力数据分析了南海风场变 化，初步探讨了南海s s h 的变化规律及其和s s l 和风场间的关系。 0 1 海平面变化的研究意义 在全球变暖背景下，s s h 上升已是全球性重大环境问题之一。为了能合理应 对，世界气象组织( w m o ) 和联合国环境署( u n e p ) 于1 9 8 8 年专门成立政府间气候 南海海平面变化及其和比容高度和风场间的关系 变化专业委员会( i p c c ) ，分析、预测全球温室气体的变化、气温变化和海平面变 化，为联合国制定各协约国的共同协议提供科技支撑。 2 0 世纪以来s s h 上升已经引起科学家和各国政府的高度关注，是当今世界最 被关注的研究课题之一。i p c c 报告统计结果表明：在过去的1 0 0 年间，全球气温和 s s h 分别上升t ( o 6 士0 2 ) 和( 1 0 2 0 ) c m ，预计至u 2 1 0 0 年全球气温将上升( 1 4 5 8 ) ，全球平均s s h 也将上升( 9 n 8 8 ) c m 。 s s h 上升在我国沿海地区已引起一系列环境效应和灾害，加剧了这些地区的 风暴潮灾、海岸侵蚀、盐水入侵和滩涂损失。根据中国海洋灾害公报数据统计， 2 0 0 0 2 0 0 4 年我国受风暴潮影响所造成的直接经济损失就高达4 8 3 4 3 亿，死亡3 9 1 人( c h i n e s e o c e a n b u r e a u ，2 0 0 5 ) 。2 0 0 5 年是我国风暴潮重灾年，7 月到1 0 月共发生 1 1 次台风风暴潮，其中以“海棠( h a i t a n g ) ”、“麦莎( m a t s a ) ”等为代表的9 次造成了灾 害。 作为海洋与大气的交界面，s s h 对气候的变化做出相应的响应。因此研究s s h 的变化特征具有十分重要的意义。近年来全球s s h 持续上升( c a z e n a v e 等，1 9 9 8 ； c a i m a n 等，1 9 8 7 ) ，温室气体效应是其中一个重要因素，另外厄尔尼诺现象及季风、 海流等因素也影响着s s h 的变化规律。s s h 变化研究的目的在于掌握其变化规律， 预测s s h 的未来变化及其可能对人类生存生活环境产生的影响。南海是全球海洋 的重要组成部分，它的变化具有其独特的区域特点，同时又会对全球大洋s s h 变 化产生影响。 0 2 全球及区域海平面变化研究的历史及现状 国际政府间气候变化专门委员会( m c c ) 报告p ( c h u r c h 等，2 0 0 1 ) 指出自从上 一个冰川期( 大约2 0 0 0 0 年以前) ，因格陵兰和南极洲陆地冰川的大量融化，海平 面开始上升；而在1 5 0 0 0 6 0 0 0 年前这段时间内上升更快，平均速率为1 0 0 m m y r ； 在过去的6 0 0 0 年中全球平均s s h 的平均上升速率为0 5 n u r d y r ；而在过去3 0 0 0 年里 s s h 上升速率为0 1 n 0 2 m m y r ； 下面我们将从s s h 变化趋势的分析预测，s s h 变化的规律和机制，以及影响 s s h 变化的因素等几个方面回顾以下国内外海平面变化的研究进展。 3 南海海平面变化及其和比容高度和风场问的关系 0 2 1 海平面变化研究 0 2 1 1 海平面变化趋势 研究s s h 变化所用方法有统计方法和海气耦合环流数值模拟方法。所用的数 据大致可分为两类：验潮站资料和卫星高度计资料，另外还有模式方法，下面介 绍一下利用这些资料和模式得到的s s h 变化趋势分析结果。 一、验潮站观测及研究成果 验潮站提供的s s h 资料具有精确度高、时间长等优点。验潮站测量法是s s h 数据收集的基本方法，具有较长的历史，目前全球分布有2 0 0 0 多个验潮站( e b o l ， 2 0 0 5 ) 。2 0 世纪9 0 年代前后，发表了一系列利用全球长期验潮数据分析得到的 s s h 变化趋势研究成果。 由验潮资料得出全球s s h 在过去5 0 1 0 0 年间的上升速率大约为( 1 2 ) m m y r ( c h u r c h 等，2 0 0 1 ) 。d o u g l a s ( 1 9 9 7 ) 对d o u g l a s ( 1 9 9 1 ) 运用t u s h i n 曲a n l 等( 1 9 9 1 ) 的冰后期回弹模型( p g r ) 进行修正，选择了2 4 个长期验潮站资料， 分为九个不同的地理区域，得到全球平均s s h 上升速率为( 1 8 士0 1 ) m m y r ，与 d o u g l a s ( 1 9 9 1 ) 的结果相似。p e l t i e r ( 1 9 9 9 ) 利用自己开发的一个冰川均衡订正模型 ( g i a ) 研究了全球s s h 上升，得到2 0 世纪全球s s h 的总上升速率为2 4 m m y r 。 c a r t o n 等( 2 0 0 5 ) 基于验潮资料得出2 0 世纪全球s s h 上升速率约( 1 o 2 o ) m m y r 。 张建立( 2 0 0 6 ) 利用随即动态模型计算出了1 3 3 个验潮站的月平均海平面资料在 1 9 9 3 2 0 0 3 年的线性变化趋势，发现多数站的海平面变化速率在0 0 1 0 0 m m y r ， 占总数的5 5 。 验潮资料是研究s s h 变化规律的基本数据，但将它用来研究全球s s h 的变化 特征则难以实现足够的空间覆盖率。而且验潮资料记录的都是相对s s h 的变化过 程，其分析结果将受地壳垂直运动等局地性因素的显著影响，因此单纯利用验潮 资料进行分析无法弄清绝对s s h 的真实变化。 二、卫星高程监测及研究成果 卫星高度计资料的空间覆盖面积大，空间分辨率高，因而在大尺度全球s s h 变化的研究中得到了广泛应用，是近l o 年来s s h 数据的主要获取方式。精确的海 南海海平面变化及其和比容高度和风场问的关系 洋卫星高程监测法始于1 9 9 2 年美国发射的t p 卫星和2 0 0 2 年发射的j a s 0 n 卫星。从 此卫星监测海平面技术成为研究s s h 变化的一个重要手段和数据来源。卫星测量 技术的出现彻底解决了验潮站分布的地域局限，扩大了数据采集的区域，使数据 获取得时间序列更加规范和连续，并且能够收集到以前数据极度缺乏的南大洋地 区资料。 n e r e m ( 1 9 9 5 ) 和m i n i s t e r ( 1 9 9 5 ) 利用1 9 9 3 1 9 9 5 年的t p 高度计资料分析了 全球s s h i 筝j 变化特征，分别指出全球s s h i 拘上升速率为( 5 8 士0 7 ) m m y r 和 ( 4 1 士1 ) m r n y r 。l e u l i e r e 等( 2 0 0 4 ) 分析1 9 9 3 2 0 0 3 年间的t p 和j a s o n 卫星高度计 数据，指出全球平均s s h 的上升速率为( 2 8 士0 4 ) m m y r 。z u o 等( 2 0 0 5 ) 利用1 仰卫 星高度计数据得出1 9 9 2 2 0 0 2 年，白令海平均s s h 上升速率为2 4 7 m m y r 。c a r t o n 等p ( 2 0 0 5 ) 和a n t d n o v 等p ( 2 0 0 5 ) 多位研究学者都指出根据卫星高度计的观测资料 得出在过去的十多年里s s h 的平均线性上升速率达n 3 2 m m y r ，该值比整个2 0 世 纪上升的平均速率要大的多。 三、气候模式预报的未来s s h 变化 2 0 世纪8 0 年代后期，耦合的全球海洋大气海冰陆地气候模式( 全球大气一 海洋环流模式a o g c m s ) 正式建成，其研究成果开始出现在1 9 9 0 年国际政府间气 候变化专门委员会( i p c c ) 的评估报告中( c u b a s c h 等，2 0 0 1 ) 。在2 0 0 1 年i p c c 第 三次综合报告中，选取了1 1 个a o g c m s 模式试验小组的研究成果，综合分析得 出1 9 9 0 2 0 9 0 年1 0 0 年间全球海平面的平均上升速率为01 1 o 7 7 m ：其中，热膨 胀使海平面上升0 0 9 o 3 7m ，山岳冰川融化使s s h 升高0 ，0 6 o 1 5 m ，格陵兰冰盖 使s s h 上升0 0 l o 0 3 m ，南极冰盖使s s h 上升一o 0 7 o 0 1 m ( c h u r c h 等，2 0 0 1 ) 。 0 2 1 2 海平面变化规律 全球s s h 变化包含了很多过程，v i v i e r 等( 2 0 0 5 ) 将他们总体分为两类：一类是 与陆地冰融化以及陆地贮水量变化相关的流体质量变化引起的s s h 变化，另一类 是质量恒定的情况下海水温盐结构的改变引起的的体积变化引起的s s h 变化。第 一类包含了海洋对风强迫和气压变化的正压响应，第二类包含t s s l 变化和斜压过 程。 1 0 南海海平面变化及其和比容高度和风场间的关系 一、海平面变化规律 c a z e n a v e 等( 2 0 0 4 ) 运用t p 资料分析了1 9 9 3 2 0 0 3 年间s s h 变化趋势的 空间分布，指出s s h 变化具有显著的区域特征。利用t p 高度计资料，c a b a n e s 等 ( 2 0 0 1 ) 分析了1 9 9 3 1 9 9 9 全球和洋盆尺度上的s s h 年际变化特征。结果表明， 热带太平洋( 3 0 s 3 0 n ) 是全球s s h 在1 9 9 7 年春季迅速上升的主要贡献者，并 指出s s h 变化和海表面温度存在良好的相关性，尤其在1 9 9 7 1 9 9 8 年e n s o 事 件中。c h e n 等( 2 0 0 0 ) 利用t p 资料分析了s s h 的季节变化特征，指出在南、北 半球中纬度海区s s h 存在显著的季节变化，二者的位相相反，全球平均s s h 季节 变化和北半球同步。胡瑞金等( 2 0 0 2 ) 利用小波分析方法，分析了热带太平洋年 变化和季节内变化特征，发现海平面高度存在明显的年变化，5 8 1 3 9 天振荡和 2 9 3 5 天振荡，其中年变化主要存在于0 0 _ 1 5 。1 , 4 ，1 3 5 0 e 9 5 。w ，传播不明显。 卢军治等( 2 0 0 3 ) 利用1 9 9 2 年1 0 月至2 0 0 0 年2 月t p 高度计观测图像资料， 研究了我国近海特别是渤海、东海、台湾海峡、南海北部的平均s s h ，发现存在 比较明显的年际变化规律。发现s s h 最低一般在冬春，最高值在夏秋，即s s h 上 半年低于下半年，具有最大4 2 c m 组左右的振幅。 二、比容海平面( s s l ) 变化及其对海平面上升的影响 s s l 变化及对海平面上升的影响一直是国际上海平面变化研究的重要内容。 关于s s l 变化研究，w i l l s 等( 2 0 0 4 ) 运用卫星高度计资料结合现场观测海温 资料导出1 9 9 3 2 0 0 3 年全球平均s s l 的上升速率为( 1 6 士0 2 ) m m y r 。l o m b a r d 等 ( 2 0 0 5 ) 用e o f 方法分析了s s l 变化的年际变化，发现年际变化主要受e n s o 、 p d o 、北大西洋涛动周期信号影响，s s l 长期变化趋势在百年尺度上并不稳定， 有一个典型的1 0 年左右的周期。a n o t o n o v 等( 2 0 0 5 ) 指出1 9 5 5 2 0 0 3 年海洋上 7 0 0 m 内由于热膨胀造成的海平面线性上升速率大约0 3 3 m m y r ，造成这个趋势大 约一半的贡献来自大西洋，约1 3 的贡献来自太平洋。1 佃周期内( 1 9 9 3 2 0 0 3 ) 海洋上7 0 0 m 海水膨胀造成的海平面线性上升趋势是1 2 3 m m y r ，造成这个趋势大 约有6 0 的贡献来自太平洋。 关于s s l 变化对s s h 上升的影响，c h e n 等( 2 0 0 0 ) 分析了s s h 和s s l 的季 节变化特征，指出在中纬度海域s s h 季节变化主要受海水s s l 变化的影响。v i v e r 南海海平面变化及其和比容高度和风场间的关系 等( 2 0 0 5 ) 指出影响南海s s h 变化的因素主要有：斜压r o s s b y 波、s s l 以及s s h 对风应力强迫的响应，s s l 作用在中纬度是主导的。z u o 等( 2 0 0 5 ) 研究了白令 海中s s l 对s s h 变化的贡献，指出s s l 对s s h 的贡献大约是3 5 ，s s l 的位相 比s s l 平均大约提前3 个月。 0 2 1 3 海平面变化原因 影响季节及l o 年际s s h 变化的因素主要有海水温度、盐度等。 一、海水温度升高对s s h 变化的作用 海水热膨胀是s s h 上升的主要影响因素。c a b a n e s 等( 2 0 0 1 ) 发现在1 9 9 3 1 9 9 8 年由于热膨胀使s s h 上升了( 3 1 士0 4 ) m m y r 。但是全球的热膨胀变化并不一 致，在长的时间尺度和大的空间尺度上都有很大的差异( l o m b a r b 等，2 0 0 5 ) ，如印 度洋自2 0 世纪6 0 年代就开始升温，而大西洋明显的升温过程却发生在9 0 年代 以后。这些差异的原因至今仍然无法给出合理解释( c a z e n a v e 等，2 0 0 4 ) 。i p c c ( 2 0 0 1 ) 根据全球大气一海洋环流模式( a o g c m s ) 得出热膨胀使s s h 上升了大 约o 3 o 7 m m y r 。自i p c c 的报告后，关于热膨胀的研究又取得了许多新的突破， 其中a n t o n o v 等( 2 0 0 2 ) 利用海洋历史观测资料( l e v i t u s 等，2 0 0 0 ) 算出海水热膨胀 使s s h 上升( 0 5 士0 0 5 ) m m y r 。l o m b a r d 等( 2 0 0 5 ) 最近利用l e v i t u s 等( 2 0 0 2 ) 和i s h i i 等( 2 0 0 3 ) 数据相结合分析发现，1 9 9 0 1 9 9 8 年间热膨胀使s s h 上升了 但6 士o 4 ) n u r g y r ，两组数据的热膨胀曲线在1 9 5 0 1 9 9 0 年间值都是十分吻合的， 但是在1 9 9 0 1 9 9 8 年之间，计算得出的i s h i i 的数据曲线值要比l e v i t u s 曲线值 偏低，并且证实了c a b a n e s 等( 2 0 0 1 ) 所说的全球s s h 变化具有区域性的特征。同 样海水热膨胀曲线呈现出1 0 年变化周期，这一变化周期的真实性一直是讨论的焦 点，因为从气候模型无法显示这种周期变化，所以还“不清楚它是否揭示了模型的 不足”。 二、盐度对s s h 变化的影响 大洋盐度变化对局部海域海水密度和s s h 变化有着重要的意义，但对全球平 均s s h 变化的影响却很微弱( a n d r e y 等，2 0 0 1 ) 。近年来有研究者指出，过去5 0 年盐度 的变化对s s h 上升的影响大约为0 0 5 m m y r ( c a z e n a v e 等，2 0 0 4 ) ，这比热膨胀的影响 1 2 南海海平蟊交化及箕和比容高度和风场闽的关系 明显要小得多。由于大洋盐度的变化可以反映注入海洋的淡水量的变化，因此通 过模型可以把盐度的变化与注入海洋的淡水量进行转化。a n t o n o v 等( 2 0 0 5 ) 对盐度 变化与注入海洋的淡水量按比例作了换算，发现海洋淡化过程相当于使s s h 上升 y ( i 3 5 1 - 0 5 ) m m y r 。需要指出的是，海冰和冰山的融化会使盐度降低，但并不会 使海平面增高，在计算时要考虑它们的影响，并且它们最近的融化速度在加快 ( j a c o b s 等，2 0 0 2 ) 。 0 2 2 南海海平面变化研究 0 2 2 1 南海海平面变化趋势 黄振国等( 2 0 0 4 ) 认为，数十年来南海相对s s h 总体呈上升趋势，上升速率 一般小于2 5 m m y r 。1 8 m m y r 或1 9 m m y r 可近似地作为绝对s s h 上升速率。预测 2 0 3 0 年或2 0 2 5 年相对s s h 上升幅度为( 2 0 2 5 ) c m 。通过卫星高度计的测量结果还得 到，1 9 9 3 1 9 9 9 这7 年间，南海的s s h ，按月平均s s h 的时间距平计算，上升速率 达( 9 7 l o 3 ) m m y r 。另外，据西沙和南沙测站的同期月平均潮位资料( 经气压校 正) ，采用常规的线性回归方法进行计算，其结果与卫星高度计的观测结果对照， 误差仅为：e 4 m m y r 。 李立等( 2 0 0 2 ) 利用7 年的t p 卫星高度计资料，发现在1 9 9 3 年1 月至1 9 9 9 年1 2 月间南海s s h 总体呈现上升趋势，就整个海盆所估算的总体上升速率约 i c m y r 。s s h 的上升在空间上并不均匀，在吕宋岛西侧的深水海盆处上升速率高 达2 。7 c m y r ，在浅水陆架区上升速率则多较低( 甚至为负值) 。 王海瑛等( 2 0 0 0 ) 利用t o p e r dp o s e i d o n 和e r s 1 卫星测高资料采用“共线”法 计算出1 9 9 2 1 0 1 9 9 8 ，0 6 中国近海海域s s h 及其变化，发现南海的s s h 年变化 率为( - i 4 l 士0 4 8 ) m m y r 。 上海市海洋局2 0 0 6 年中国s s h 公报指出：南海s s h 平均上升速率为 2 4 r n m y r 。2 0 0 4 2 0 0 6 年，南海s s h 都高于常年，其中2 0 0 6 年比常年高7 9 毫米。 与2 0 0 3 年相比，2 0 0 4 2 0 0 6 年南海s s h 变化呈起伏上升趋势。预计未来3 1 0 年，南海s s h 将比2 0 0 6 年上升1 0 3 1 毫米。 南海海平面变 及其和比客高度和风场问的关系 0 2 2 2 南海海平面变化规律 刘克修等( 2 0 0 2 ) 指出：南海冬、夏季季风强盛期海面高度距平( b s h a ) 位 相相反，南海中部夏季为正距平，有两个正距平中心，冬季为负距平，有两个负 距平中心；春、秋季是季风过渡期，距平中心的数目减少为一个且位置发生偏移。 l i u 等( 2 0 0 1 ) 发现1 月，3 月和5 月南海s s h 的异常值分别与7 月，9 月，1 1 月的异常值相反。王海瑛等( 2 0 0 0 ) 计算了1 9 9 2 1 0 1 9 9 8 0 6 南海s s h 及其变化， 发现南海存在着明显的两个月( 6 2 d ) 周期的变化。 李燕初等( 2 0 0 4 ) 对1 9 9 3 年1 月至2 0 0 1 年1 2 月t p 卫星高度计测得的s s h a 的分析表明，在吕宋海峡两侧各有一个海面高度波动高能区，季节变化是南海东 北海域s s h 波动的重要分量，吕宋海峡西侧海域中尺度过程活动频繁，程芦颖等 ( 2 0 0 4 ) 由测高卫星升、降弧段海面高交叉点约束方法，用t ，p 测商数据计算了 南海海域的海平面变化，指出南海海域的s s h 主要表现为年周期变化。 樊孝鹏等0 0 0 6 ) 利用希尔伯特黄变换( h h t ) 对南海卫星高度计资料进行了分 析，发现在南海有一个偶极子存在，它的两极分别位于海南岛西南侧和吕未岛西侧。 冬季海南岛西南的s s h a 为正值约1 0c m , 而在吕宋岛的西侧为负值约。1 0 c m ；夏季 前者具有负的水位距平约1 0 c r n ，而后者为正值约1 0 c m 。 0 2 2 3 南海海平面变化原因 刘秦玉等( 2 0 0 2 ) 利用p o m 模式对南海环流进行了数值模拟和数值试验，对 南海s s h 的变化原因进行了初步分析后认为，南海北部s s h 的变化应归因于南海 局地的动力、热力强迫和黑潮的影响，黑潮对南海北部s s h 平均态的影响要大于 对s s h 异常场台勺影响；冬季南海北部深水区局地风应力与浮力通量对s s h 的作 用相反且量级相同，黑潮对南海北部s s h 的控制作用在冬季显得最重要。魏泽勋 等( 2 0 0 2 ) 发现黑潮在冬、春和秋季均通过吕宋海峡入侵南海，夏季则表层没有入侵， 但对于整个海水而言，全年均有海水从太平洋通过吕宋海峡进入南海，这一差异表 明，在夏季，太平洋的海水是在次表层和中层入侵南海的。 l i u 等( 2 0 0 1 ) 指出风的季节变化是南海s s h 季节变化的主要原因。刘秦玉 1 4 南海海平面变化及其和比容高度和风场阃的关系 等( 2 0 0 1 ) 比较了p o m 模式模拟与观测( t p ) 的南海s s h 的季节变化在空间分布 上的一致性和差异，发现除春季以外，在南海绝大部分海域，s s h 的季节变化主 要受风力的控制，南海海面热量通量对s s h 的季节变化贡献约为2 0 ，风应力对 s s h 的季节变化的贡献约为8 0 。 李立等( 2 0 0 2 ) 认为所观测到的南海s s h 快速上升是一种地区性现象，主要 因南海上层变暖所至。分析还表明所观测到的上升趋势主要是一种年代信号，可 能与太平洋暖池海域的年代尺度变化相联系。钱永甫等( 1 9 9 9 ) 利用美国普林斯顿入 学海洋模式( p o m ) 的南海版本( s c s p o m ) ，研究了南海海底地形对南海海流、s s h 和海温的影响。发现海底地形对海水质量输送和海温分布有重要的影响，对表层 和次表层流以及海面自由高度的影响较小，它们的分布主要由海岸线和风应力决 定。 o 3 海平面变化研究存在的问题 以往对南海s s h 的研究成果，主要存在以下几个方面的问题： 一、由于采用t p 插值网格数据，所以不能更精确的描述s s h 变化规律。 二、虽然近年来有关南海s s h 的研究很多，但大多集中在风场，环流，海温 等影响因素上有关s s l 对南海s s h 的影响的研究并不多见。 目前关于s s l 变