联合卫星测高、GRACE和温盐资料研究海平面变化

发布时间：2020-11-12 21:31

　　 近100年来海平面不断处于上升状态,这对生活在沿海低海拔地区的人口生产生活产生了极大的挑战。导致海平面变化的主要因素是海水质量变化和温盐变化引起的比容海平面变化。卫星测高技术可以提供精确的总体海平面变化,GRACE数据可以反演海水质量变化,温盐资料可以计算比容海平面变化。本文联合卫星测高数据,GRACE卫星数据和温盐资料研究全球和南海海平面变化及其影响因素,主要研究内容及结果概括如下:(1)介绍海平面测量技术的发展历程,阐述了国内外对海平面变化的研究成果。详细分析了利用GRACE时变重力场模型反演海水质量以及温盐数据计算比容海平面变化的理论和方法,重点阐述了数据后处理过程中常用到的一些分析方法,包括时间序列分析,相关性分析和主成分分析。(2)用卫星测高数据,GRACE卫星重力数据和温盐资料来研究2005-2014年全球海平面变化情况,验证三种测量方式在全球范围内互相吻合的很好。结果显示,卫星测高、GRACE和温盐资料得到的总海平面变化、海水质量变化和比容海平面变化的长期趋势分别为2.4±0.8mm/a、1.4±0.2mm/a和0.9±0.4 mm/a,即十年间海水质量变化对全球海平面变化长期趋势起主导作用。利用GRACE计算得到两极冰盖消融对海平面的贡献约为0.7mm/a,是全球海水质量变化的重要因素。研究得出ENSO对全球海平面的年际变化有明显的的调节作用,尤其是在赤道太平洋地区。(3)联合卫星测高数据,GRACE卫星重力数据和温盐资料对南海海平面分析,得出在研究时段内南海海平面平均上升速度为9.4±1.2mm/a,远远超过同期全球海平面上升速率,且南海海平面变化长期变化趋势的主导因素是的比容海平面变化。利用主成分分析在南海年际信号中提取出了与ENSO相关的第一模态,在El Ni?o发生期间南海海平面下降,La Ni?a发生期间南海海平面上升。分析南海海平面和全球海平面变化的关系,发现全球海平面通过海水质量变化来调节南海海平面,南海海平面自身的特性主要来自自身温盐变化导致的比容海平面变化。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P731.23
【部分图文】：

西南交通大学硕士研究生学位论文 122210211111 nnnbbWWbnWebeWW赤道地球半径，1cos(/)ln2rab ，r 为滤波半径。可得，高斯滤波半径 r 相关。如图 2-1 一般来说选择的高斯滤波半径越大，高阶项是由于抑制高阶项误差的同时也会抑制研究所需的物理信号，所半径的取值时却并不是越大越好，因此，采用高斯滤波时，滤波

图 2-2 2005 年 1 月等效水高组合滤波效果对比图2.2.2 温盐数据计算比容海平面变化沿着任一海水柱体对海水的密度变化来求积分，可以计算任意位置处的比容海平面的变化[41]。zTSzTSdzhSSL[(,,,,)(,,,,)]1(,)00 (2.4)式中， -经度、z-深度、T-温度、S-盐度、T -平均温度、S -平均盐度。 ( , ,z,T,S)表示位置 ( , )处的实时密度， ( , ,z,T,S)表示位置 ( , )处的平均密度，10280 kg/m 是全球海水的平均密度，h 为选择积分的最大深度。以前的许多研究人员认为比容海平面变化的主要因素是上层海水温度盐度变化。当深度大于某个值时海水中的温度和盐分变化很小甚至不变化。但是，Dieng 等[42]发现事实上深层海水中的温度和盐分也在变化，对比容海平面也有一定的贡献。这证明深层海水对于比容海平面也是有

第 3 章 全球海平面变化以来由于环境变化，工业生产等人类活动原因。导致全球气候变暖、极层海水变热膨胀引起全球性海平面上升。根据研究发现，近百年来全球了 10～20 厘米，并且未来海平面依然呈现加速上升的趋势。本章将利用全球海平面变化，分析海水质量变化、比容海平面变化对全球海平面变一步研究两极冰盖消融和 ENSO 活动对全球海平面的影响。海平面变化球海平面季节变化对 2005-2014 十年间卫星测高数据，GRACE 重力卫星数据，温盐 Argo Argo+GRACE”的全球数据进行处理得到全球海平面变化，海水质量变面变化的时间序列。如图 3-1 可以看出三种测量方式在全球范围内吻合的明显的季节性周期变化项。
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