东中国海海平面高度的时空变化特征研究

摘要

随着全球气候变暖，海平面在不断上升。在全球海平面上升的背景下，中国沿海海平面高度同样处于快速上升趋势。受到海平面升高的影响，海水位的不断升高加剧了风暴潮、海岸侵蚀、海水入侵等海洋灾害性事件发生的可能性，给沿海地区经济发展和人类生存环境造成威胁。通过开展海平面变化研究，探究其主要影响因子，进一步预测海平面的变化趋势可有效预防海洋灾害性事件的发生。因此，开展海平面变化研究，对于灾害评估具有十分重要的意义。本文基于AVISO卫星高度计数据，采用小波分析和EOF分析方法，对1993-2016年东中国海海平面高度的时空变化进行分析，结合海水温度比容效应和ENSO过程探讨了海平面高度变化成因。 东中国海海平面高度具有明显的季节变化，冬春季较低，夏秋季较高。空间分布整体为北低南高，由于海区水深和水文动力过程的影响，不同季节SSH空间分布区域性强。同时，SSH变化具有1a、2.2a的特征变化周期。不同海区SSH年际变化的周期特性总体相近，年际震荡最为明显且超过95％信度水平基本处于1.5-3年之间。各海区谱峰值具有一定差异，其中渤海谱峰值对应的年际变化周期为1.8年，黄海和东海则分别为2.3和2.0年。东中国海SSH在24年间的线性上升速率为3.16mm/a，在2000年之后受全球变暖停滞的影响，海平面上升速率下降为2.8mm/a。ECS海平面上升速率的空间差异性较大，黄渤海沿岸海域海平面上升速率较大，最大值为7mm/a，而宽阔海域海平面上升速率则在2-4mm/a，在台湾海峡附近海域上升速率为2mm/a左右。EOF分析三个主要模态依次反映了海水温度比容效应的季节变化、水动力过程的季节变化和ENSO事件的年际变化对中国海海平面高度的影响。 东中国海热比容海平面与SSH变化类似，季节变化显著，季节空间分布两者类似，TSL年较差略低于SSH，同时SSH季节变化相比TSL存在一定滞后性。EOF分析结果显示，前两个模态都为季节模态，累积贡献率为77.5％，第三模态为ENSO模态，累计贡献率为12.2％。分析TSL与SSH的相关系数空间分布。渤黄东海的相关系数比较高，达到0.7以上，台湾岛东部及南部相关系数在0.4～0.6之间，在台湾海峡呈负相关，相关系数低于0.2。 东中国海大部分海域海平面高度和海表面温度相关性均大于0.6，相关性水平较高，并与SSH距平EOF第一模态正异常高值区相对应。结果显示，东中国海海平面季节变化主要受到海水表面温度和海面风场的季节变化所影响，台湾岛附近海域包括闵浙沿岸海平面季节变化主要受季风影响，其他海域海平面季节变化受SST季节变化影响。SSH年变化振幅受ENSO事件显著影响，在厄尔尼诺事件期间，海平面年变化振幅下降，而拉尼娜事件时则会增大;同时，东中国海SSH年际变化对ENSO事件有较好的响应。东中国海SSH与SOI的最大相关系数为-0.40，SOI超前SSH异常3个月。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1研究背景和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1海平面数据资料及研究方法、模型

1．2．2海平面变化时空变化研究现状

1．2．3海平面变化影响机制研究现状

1．3海区概况

1．3．1海区地理特征

1．3．2海区气候特征

1．4本文研究内容

2数据与方法

2．1数据资料

2．1．3 Ishii数据

2．1．4 ENSO指数

2．1．5 OISST最优插值海表面温度

2．1．7 Jcope2模式

2．2研究方法

2．2．1滤波

2．2．2小波分析方法

2．2．3线性拟合

2．2．4经验正交函数分解(EOF)

2．2．5比容高度异常计算

2．2．6相关性分析

2．3数据校验

3 东中国海海平面高度时空变化特征

3．1东中国海海平面高度时空变化特征

3．1．1东中国海海平面高度变化规律

3．1．2海平面高度时空特征

3．2东中国海热比容海平面高度时空变化特征

3．2．1热比容海平面高度变化规律

3．2．2热比容海平面高度时空特征

3．2．3 AVISO数据与热比容海平面相关性

4东中国海海平面影响因素分析

4．1 SST对东中国海平面高度变化的影响

4．1．1东中国海SST变化规律

4．1．2东中国海海平面高度与SST的相互关系

4．2表面风场对东中国海平面高度变化的影响

4．2．1东中国海表面风场变化规律

4．2．2东中国海海平面高度与表面风场的相互关系

4．3 ENSO事件对东中国海平面高度变化的影响

5结论和展望

5．1全文总结

5．2论文创新点

5．3论文不足之处

5．4展望

参考文献

7攻读研究生学位期间发表论文情况

致谢