海平面变化及其对东中国海风暴潮的影响

发布时间：2020-09-12 10:32

　　本文分析西北太平洋区域海平面变化特征,并研究典型区域(黑潮延伸体海域和东中国海)海平面变化与海流的关系。结合IPCC AR4的A1B气候情景下21世纪东中国海海平面变化,利用Ecomsed数值模式,分析区域海平面变化对东中国海风暴潮的影响。西北太平洋海平面具有显著的季节变化、年际变化(3-5年)以及长期上升趋势(3.9 mm/yr)。西北太平洋海平面变化区域特征明显,黑潮及其延伸体流附近海域的海平面变化较显著。黑潮延伸体海域(Kuroshio Extension,简称KE)海平面变化的第一模态是季节模态,第二模态是黑潮大弯曲模态,存在27个月的准两年振荡。KE区海平面的年际变化与厄尔尼诺事件和海流变化密切相关。KE上游区,海平面变化受黑潮大弯曲影响显著。2002-04年的黑潮大弯曲期间,海平面与Nino3指数的相关系数为0.74。黑潮呈弯曲路径时,主轴南侧海平面较高,两侧海平面梯度大;非弯曲期间急流主轴偏南,主轴南侧海平面较低。东中国海海平面变化中季节和准两年变化较显著,东海黑潮流域海平面与东海黑潮的地转效应和Rossby波密切相关。在黑潮流量大的年份(1995-98),东海黑潮流域海平面与黑潮地转效应关系密切。2002-06年海平面主要为正异常,东海黑潮流量小且强度较弱,此时Rossby波引起海平面正异常西传至东海黑潮海域,对该区域海平面影响显著。 A1B气候情景下,21世纪区域海平面变化具有显著的季节、年际及年代际变化。2060年前后,西北太平洋海平面线性趋势由2.7 mm/yr的上升速率变为以4.8 mm/yr的速率下降,2060年海平面达到21世纪最大值。海平面4-8年的年际变化在世纪中期较为显著;21世纪初和世纪末具有显著的2-3年的变化周期。黑潮延伸体海域和东中国海海平面在21世纪中期之前,海平面持续上升;其中在2020年左右、2050-60年期间分别出现较高海平面;之后东中国海平面变化平缓,黑潮延伸体海平面显著下降。 21世纪海平面变化对风暴潮的增减水过程有显著影响。在A1B气候情景海平面变化影响下,0807#台风来临前夕,风暴潮增水发生在落潮期间;台风到达所在海域时,增水发生在高潮时刻。17个台风个例模拟结果表明,海平面变化可引起10cm的增减水差异,风暴增水提前将延长风暴潮增水时段;海平面变化影响下,增减水的变化特征可能与半日潮流的转向有关。并且,台风强度越大,海平面变化对风暴潮增水强度的影响越明显。在闽浙沿岸风暴潮引起的增水最大,辽东半岛沿岸次之。A1B气候情景下21世纪海平面变化对海岸带脆弱性具有很大影响。苏北浅滩及环渤海海岸带脆弱性将增强,华北平原、苏北平原将变为更脆弱的区域。21世纪的校核水位在东中国海将会增大,闽浙沿岸校核水位最高,可达5m左右;其次是辽东半岛东南沿岸。
【学位单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：P731.23
【部分图文】：

东中国海,绝对海平面,卫星高度计,广泛应用

海平面变化及其对东中国海风暴潮的影响课题。东中国海是典型的太平洋边缘海（图1.1），海平面不仅受来自太平洋海平面变化的影响，而且具有独特的变化特征。我国现代海平面变化的系统研究始于80年代前后，陈宗镛等老前辈就海平面变化规律、原因、计算方法等展开了广泛的研究。于道永（1986）对近20年来中国海平面变化进行了分析，认为地球自转角速率和降水量是影响我国海面变化的重要因子。于克俊（1985）分析渤、黄、东海22个验潮站的资料，给出了中国东部近海沿岸平均海面的一些定量的分析和计算结果，给出18.61年分潮的振幅和相位，并首次指出厄尔尼诺现象使我国海面下降。图 1.1 东中国海地形近些年随着TOPEX/Poseidon等卫星高度计资料的广泛应用

模块,湍封闭模型,水动力,时间差分

图 2.1 Ecomsed 模式框架Ecomsed 是一个集成的近海海洋模型，它包含水动力模块、粒子示踪模块、风浪模块、热通量模块、水质模块和沉积物输运模块。它可以根据实际需要调用某个模块，或者屏蔽某些模块。本文采用 Ecomsed 水动力模块对风暴潮模拟。Ecomsed 模式主要特点是：运用 2.5 阶湍封闭模型计算垂直混合系数；水平方向采用自然正交坐标系，垂向采用 σ-坐标系；完整地考虑了诸多热力学过程；水平方向采用显式时间差分，垂向采用隐式时间差分，后者减小了对垂向时间步长的限制，并允许对海面和海底边界使用较小的垂直分辨率；模型在计算上采用分裂算子法求解，使计算节省计算量，稳定性好、精度高。2.3.2 模式控制方程及湍封闭模型模式水动力模块从原始三维方程出发，以自由水位、三维速度分量、温度、

西北太平洋,平均分布,海平面

海平面变化及其对东中国海风暴潮的影响趋势，上升速率为 3.9 mm/yr。西北太平洋各个定点做功率谱分析，通过检验的显著周期（图 3.4，其域海平面变化周期未通过显著检验）。蓝色区域是 12 个月季节变化最为区，可见，西北太平洋的绝大部分海区海平面具有 12 个月的变化周期在低纬度海区，6 个月的变化周期占主导地位。在黑潮延伸体海域海平布着具有准两年变化周期的点，这与黑潮大弯曲变化有关。东中国海海是 12 个月的季节变化，局部海区具有 3 个月的变化周期。

【参考文献】