全球环境变化(第七章)

1、10/31/20211（Tel.E-mail: ）于亚军于亚军山西师范大学城市与环境科学学院山西师范大学城市与环境科学学院2011年年11月月 城市与环境科学学院课程城市与环境科学学院课程全球环境变化全球环境变化（Global Environment Change）海面：海面：海洋水体的真实表面，是有形的，处于永不停顿的海洋水体的真实表面，是有形的，处于永不停顿的 变化中。变化中。平均海面：平均海面：某一统计时段内特定区域海面的平均位置，是某一统计时段内特定区域海面的平均位置，是 假想的，静止的。假想的，静止的。 实际计算是以一定时期内每小时海面高度的算术平均值，实际

2、计算是以一定时期内每小时海面高度的算术平均值，1956年后我国统一以青岛验潮站（大港码头一号站）的年后我国统一以青岛验潮站（大港码头一号站）的19501956年潮汐观测资料算得的平均海面作为高程基准面，即年潮汐观测资料算得的平均海面作为高程基准面，即黄海平均海黄海平均海面面。一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（一）有关海面的几个概念（一）有关海面的几个概念1. 海面与平均海面海面与平均海面2. 大地水准面大地水准面大地水准面：大地水准面：平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续 的封闭曲面。的封闭曲面。该面是一个地球重力场的等位该面是一个地球重

3、力场的等位 面，所以海面的地形起伏本质上是受重力控面，所以海面的地形起伏本质上是受重力控 制的，不受地面形态的影响。制的，不受地面形态的影响。 （一）（一）有关海面的几个概念有关海面的几个概念一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念海面相对变化：海面相对变化：以设立在陆地上的标尺（验潮站的标尺）来以设立在陆地上的标尺（验潮站的标尺）来 测量海面相对于地面的升降变化。测量海面相对于地面的升降变化。海面绝对变化：海面绝对变化：在地心坐标系中度量海面与地心之间距离的在地心坐标系中度量海面与地心之间距离的 变化。变化。海面升降运动：海面升降运动：海面在地心坐标系中的升降变化。海面在地心坐标系中

4、的升降变化。一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（二）海面变化的几个概念（二）海面变化的几个概念1. 海面相对变化与绝对变化海面相对变化与绝对变化海面绝对变化：海面绝对变化：在地心坐标系中度量海面与地心之间距离在地心坐标系中度量海面与地心之间距离 的变化。的变化。海面相对变化：海面相对变化：以设立在陆地上的标尺（验潮站的标尺）以设立在陆地上的标尺（验潮站的标尺） 来测量海面相对于地面的升降变化。来测量海面相对于地面的升降变化。 相对海面变化（运动）相对海面变化（运动）是海面升降运动与地面升降运是海面升降运动与地面升降运动的合运动，所以动的合运动，所以相对海面变化量相对海面变化量等于

5、绝对海面升降量与等于绝对海面升降量与地面升降量的和。地面升降量的和。一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（二）海面变化的几个概念（二）海面变化的几个概念1. 海面相对变化与绝对变化海面相对变化与绝对变化一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（二）海面变化的几个概念（二）海面变化的几个概念2. 岸线升降与岸线摆动岸线升降与岸线摆动地面升降与海面升降的混合运动地面升降与海面升降的混合运动一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（三）海面变化的原因机制（三）海面变化的原因机制 1. 绝对海面变化基本机制绝对海面变化基本机制（1）海水体积变化）海水体积变化 当地球气候进入

6、冰期，大路上的冰川体积增加，即当地球气候进入冰期，大路上的冰川体积增加，即可造成海面下沉；反之，当地球气候进入间冰期（暖期），可造成海面下沉；反之，当地球气候进入间冰期（暖期），在水量不变的情况下，海面会因体积膨胀而上升。在水量不变的情况下，海面会因体积膨胀而上升。 这种受气候变化控制的大陆冰量和海洋水量变化引起的这种受气候变化控制的大陆冰量和海洋水量变化引起的海面变化称为海面变化称为冰川型海面升降运动冰川型海面升降运动。一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（三）海面变化的原因机制（三）海面变化的原因机制 1. 绝对海面变化基本机制绝对海面变化基本机制（2）洋盆容积变化）洋盆容积变

7、化 地壳运动引起洋盆容积变化导致海面升降变化，如洋中地壳运动引起洋盆容积变化导致海面升降变化，如洋中脊隆起使洋盆容积减少，海底扩张使洋盆容积扩大等。这种脊隆起使洋盆容积减少，海底扩张使洋盆容积扩大等。这种海面变化往往是全球性的，并且是极其漫长的地质过程。海面变化往往是全球性的，并且是极其漫长的地质过程。一、海平面变化的基本概念一、海平面变化的基本概念（三）海面变化的原因机制（三）海面变化的原因机制 1. 绝对海面变化基本机制绝对海面变化基本机制（3）大地水准面变化）大地水准面变化 地球重力场的变化引起的，地球重力场的变化引起的，如地球自转速度变化造如地球自转速度变化造成海面变化，这一变化属全球

8、不一致的变化。成海面变化，这一变化属全球不一致的变化。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 1. 前第四纪海面变化前第四纪海面变化 古生代以来全球海面变化有过两个高海面和两个低海面古生代以来全球海面变化有过两个高海面和两个低海面阶段，分别是：阶段，分别是：寒武纪晚期高海面、侏罗纪早期低海面、寒武纪晚期高海面、侏罗纪早期低海面、白垩纪晚期高海面、晚新生代低海面，期间海面升降的最白垩纪晚期高海面、晚新生代低海面，期间海面升降的最大幅度为大幅度为300m以上。以上。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长

9、时段的海面变化（一）长时段的海面变化 1. 前第四纪海面变化前第四纪海面变化 新生代的新生代的65Ma总体属于低海面阶段，但期间有过总体属于低海面阶段，但期间有过3次次次级波动，即：古新世至始新世高海面、渐新世晚期低海次级波动，即：古新世至始新世高海面、渐新世晚期低海面、中新世中期高海面、中新世晚期低海面、上新世高海面、中新世中期高海面、中新世晚期低海面、上新世高海面、第四纪低海面。面、第四纪低海面。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 1. 前第四纪海面变化前第四纪海面变化图图 三叠纪三叠纪第四纪全球海面变化曲线第四纪全球海

10、面变化曲线三叠纪三叠纪侏罗纪侏罗纪白垩纪白垩纪第三纪第三纪二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 2. 第四纪海面变化第四纪海面变化（1）更新世海面变化）更新世海面变化 更新世全球海面变化主要受冰期更新世全球海面变化主要受冰期间冰期气候变化间冰期气候变化控制。其基本情况是海面随气候的冰期控制。其基本情况是海面随气候的冰期间冰期变化发间冰期变化发生过多次升降，冰期对应于低海面，间冰期对应于高海面。生过多次升降，冰期对应于低海面，间冰期对应于高海面。 研究表明，更新世冰期最低海面较现代海面低百米左研究表明，更新世冰期最低海面较现代海

11、面低百米左右，间冰期最高海面则与现代海面相差不过数米。右，间冰期最高海面则与现代海面相差不过数米。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 2. 第四纪海面变化第四纪海面变化（2）全新世（从）全新世（从10kaB.P.开始）海面变化开始）海面变化 全新世是地球气候史上最新的一个间冰期，该时期海面全新世是地球气候史上最新的一个间冰期，该时期海面变化主要呈现：变化主要呈现： 早全新世海面快速上升，早全新世海面快速上升，6kaB.P.前后已前后已接近现代高度。接近现代高度。 该期海面存在多次小幅波动。该期海面存在多次小幅波动。 目前，关

12、于全新世中期海面是否曾高于现代，仍存在广目前，关于全新世中期海面是否曾高于现代，仍存在广泛的争论。泛的争论。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 3. 最近两千年以来海面变化最近两千年以来海面变化（1）近两千年来海面变化研究的意义和难度）近两千年来海面变化研究的意义和难度 研究意义：研究意义：研究近两千年来海面变化规律，是进行研究近两千年来海面变化规律，是进行趋势外推趋势外推和和情景类比情景类比的重要基础，如过去两千年曾经出现过比现代更为温的重要基础，如过去两千年曾经出现过比现代更为温暖的气候（如公元暖的气候（如公元900年年

13、1300年的中世纪温暖期），这与年的中世纪温暖期），这与21世纪世纪温室效应变暖类似，温室效应变暖类似，所以，若能弄清当时海面上升幅度和对沿地所以，若能弄清当时海面上升幅度和对沿地区的影响程度，这对预测未来气候变暖导致的海面上升情景是十区的影响程度，这对预测未来气候变暖导致的海面上升情景是十分有用的。分有用的。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 3. 最近两千年海面变化最近两千年海面变化（1）近两千年来海面变化研究的意义和难度）近两千年来海面变化研究的意义和难度 研究的难度：研究的难度： 由于两千年期间的海面变化属于以百年为

14、单位的小尺度由于两千年期间的海面变化属于以百年为单位的小尺度变化，用海面变化研究的变化，用海面变化研究的常规方法难以检测到此类微小的变常规方法难以检测到此类微小的变化信号。化信号。二、海面在历史时期和近期的变化二、海面在历史时期和近期的变化（一）长时段的海面变化（一）长时段的海面变化 3. 最近两千年海面变化最近两千年海面变化（2）近两千年来海面变化研究的初步结论）近两千年来海面变化研究的初步结论 中国学者研究结果表明：中国学者研究结果表明：中世纪温暖期中国东部海面可中世纪温暖期中国东部海面可能比现在高能比现在高0.4m0.7m，而小冰期的最低海面至少比现在，而小冰期的最低海面至少比现在低低0

15、.2m0.3m。尽管这些数据具有很大的不确定性，但其所尽管这些数据具有很大的不确定性，但其所显示的两千年来中国东部历次海面波动中的相对高海面位置显示的两千年来中国东部历次海面波动中的相对高海面位置趋于下降、波动趋势趋于减小的基本特征是较为可信的。趋于下降、波动趋势趋于减小的基本特征是较为可信的。三、未来海面上升的影响三、未来海面上升的影响 1. 海岸湿地和低地被淹没海岸湿地和低地被淹没 当海面上升速率大于湿地堆积速率时，将导致湿地损当海面上升速率大于湿地堆积速率时，将导致湿地损失，按预测的失，按预测的21世纪海面上升速率，美国现有海岸湿地可世纪海面上升速率，美国现有海岸湿地可能会有一半以上被海

16、水淹没，我国长江三角洲及毗邻地区能会有一半以上被海水淹没，我国长江三角洲及毗邻地区到到2050年潮滩和湿地将损失年潮滩和湿地将损失13.7%44.3%。三、未来海面上升的影响三、未来海面上升的影响2. 海岸侵蚀加剧海岸侵蚀加剧 海面上升不仅直接导致土地淹没，还可通过侵蚀作用海面上升不仅直接导致土地淹没，还可通过侵蚀作用引起陆地损失。引起陆地损失。研究表明，当海面上升研究表明，当海面上升50cm时，长江三时，长江三角洲地区侵蚀岸线占岸线总长度的比例将从现在的角洲地区侵蚀岸线占岸线总长度的比例将从现在的36%增增加到加到50%左右，一些目前相对稳定的岸线将陆续演变成侵左右，一些目前相对稳定的岸线将

17、陆续演变成侵蚀岸线，用于防护海岸和海堤的费用将成倍增加。蚀岸线，用于防护海岸和海堤的费用将成倍增加。三、未来海面上升的影响三、未来海面上升的影响3. 风暴潮灾加剧风暴潮灾加剧 海面上升将会使风暴潮位增高，带来严重后果。过去海面上升将会使风暴潮位增高，带来严重后果。过去几十年海面上升已使我国沿海的风暴潮灾呈现出加剧趋势，几十年海面上升已使我国沿海的风暴潮灾呈现出加剧趋势，如以如以1951年年1970年和年和1971年年1990年两个时段比较，年两个时段比较，中国台中国台风风暴潮的出现次数和成灾次数后一时段较前一时段增加了风风暴潮的出现次数和成灾次数后一时段较前一时段增加了28%，同时，同时，随着海面的进一步上升，许多地方以前随着海面的进一步上升，许多地方以前100年年一遇的最高潮位将变成一遇的最高潮位将变成50年一遇，甚