基本信息
- 项目名称：
- 基于卫星高度计资料的全球海平面变化预测
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 基于AVISO提供的最新卫星高度计观测资料，采用最小二乘法、频谱分析等方式统计分析了全球海平面的变化趋势。结果表明，在93-09年之间，全球平均海平面上升速率约为2.9mm/a，该趋势近几年来有明显增大现象。到2050年，全球海平面将比10年上升约117.4mm。其变化分布是不均匀的，具有区域差异性。继而初步探究了海平面异常与ENSO的关系，并用经验模态分解法计算了太平洋海平面变化趋势。
- 详细介绍：
- 由于高度计资料获得的是相对于理想椭球体而言的绝对海平面，不受构造运动影响，故本作品基于AVISO提供的最新卫星高度计观测资料，采用最小二乘法、频谱分析等方式统计分析了全球海平面的变化趋势。结果表明，在1993-2009年之间，全球平均海平面上升速率约为2.9 mm/a，并且由于全球变暖等因素的影响，该趋势近几年来有明显增大的现象。根据此数据，到2050年，全球海平面将比2010年上升约117.4 mm。全球海平面高度同时具有明显的年周期变化，变化振幅约为20 mm。其最高值发生在每年的10月份，最低值发生在每年的4月份。全球海平面的变化分布是不均匀的，具有区域差异性，西太平洋赤道两侧上升趋势最为显著，而美洲西海岸等地区却出现了负增长。本文继而初步探究了海平面异常（SLA）与El Nino的关系，并用经验模态分解法（EMD）计算了太平洋海平面变化趋势。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本作品主要基于卫星高度计的观测资料，采用最小二乘法、频谱分析、经验模态分解法（EMD）等方法统计分析全球海平面变化的趋势，结合理论模型结果，较为准确地得出全球及区域海平面的变化速率，并分析了厄尔尼诺现象对全球海平面变化的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 本文基于到目前为止最完整的卫星高度计数据，采用目前关于海平面变化的前沿理论模型与先进完善的数据处理方法，系统地对全球海平面变化趋势进行定量分析及预测，研究结果比之前同类课题的研究更为准确。
应用价值和现实意义
- 海洋是全球气候系统的核心组成部分，全球气候变化会直接导致海平面变化，因此海平面作为全球气候变化的一个重要指标，其变化对海洋大气系统以及人类的生产生活都有着重要影响，本作品针对海平面变化的研究也为深入了解气候变化提供了重要依据。
学术论文摘要
- 本文基于AVISO提供的最新卫星高度计观测资料，采用最小二乘法、频谱分析等方式统计分析了全球海平面的变化趋势。结果表明，在1993-2009年之间，全球平均海平面上升速率约为2.9 mm/a，并且由于全球变暖等因素的影响，该趋势近几年来有明显增大的现象。根据此数据，到2050年，全球海平面将比2010年上升约117.4 mm。全球海平面高度同时具有明显的年周期变化，变化振幅约为20mm。其最高值发生在每年的10月份，最低值发生在每年的4月份。全球海平面的变化分布是不均匀的，具有区域差异性，西太平洋赤道两侧上升趋势最为显著，而美洲西海岸等地区却出现了负增长。本文继而初步探究了海平面异常（SLA）与El Nino的关系，并用经验模态分解法（EMD）计算了太平洋海平面变化趋势。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 作品结论符合政府间气候变化专业委员会（IPCC）在2007年发布的第四次气候变化评估报告中指出的全球海平面近十几年呈加速上升趋势的结论。
参考文献
- [1]顾小丽, 李培良 (2009): 太平洋海平面变化特征及影响因素分析. 海洋学报, 31, 28-36.[2]吕春花 (1991): 海平面上升在威胁人类. 海洋世界, 11, 8-9. [3]荣增瑞, 刘玉光, 宗海波, 修 鹏, 文 凡, 陈满春 (2008): 全球和南海海平面变化及其与厄尔尼诺的关系. 海洋通报, 27, 1-8. [4]Cabanes, C., A. Cazenave and C. Leprovost (2001): Sea level rise during past 40 years determined from satellite and in situ observations. J. Science, 294, 840-842. [5]Chambers, D., J. Wahr, and R. Nerem (2004): Preliminary observations of global ocean mass variations with GRACE. Geophys. Res. Letts., 31, doi:10.1029/2004GL020461. [6]IPCC (2007): IPCC Fourth Assessment Report. Climate Change 2007. Summary for Policymakers. Observed changes in climate and their effects. [7]Holgate, S. J. and P. L. Woodworth (2004): Evidence for enhanced coastal sea level rise during the 1990s. Geophysical Research Letters, 31, p. L07305. [8]Huang, N. E., et. al. (1998): The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis. Proc. R. Soc. Lond. A., 454, 903-995.
同类课题研究水平概述
- 上个世纪九十年代以前，海平面变化的观测主要来源于验潮站资料。全球两千多个验潮站采集的数据从几十年到几百年不等，验潮站提供的海平面资料具有精确度高、时间长等优点。Peltier（1999）利用冰川均衡订正模型（Glacial Isostatic Adjustment, GIA）得到20世纪全球海平面总上升速率为2.4mm/a。基于稳定的陆地区域中25个高质量验潮仪记录，Douglas ( 1997)估计出过去70年海平面上升的速率约为1.8 mm/yr；Miller 等(2004)从9个稳定的验潮仪站得到20世纪的海平面上升速率在1.5至2.0 mm/yr的范围。Holgate and Woodworth (2004)在分析了13个区域的177个站点的数据后，得到1948年至2002年间全球沿海岸线平均的海平面变化速率为1.7±0.4 mm/yr。Church 等(2004)认为在1950年至2000年间，全球平均海平面上升速率为1.8±0.3 mm/yr，而整个20世纪为1.7±0.3 mm/yr（Church and White, 2006）。IPCC 在2007的报告中指出全球海平面在1961年至2003年的速率为1.8±0.5 mm/yr，20世纪为1.7±0.5 mm/yr。 然而，验潮站空间覆盖率有限，分布不均匀，且验潮站海平面受气候无关的陆地沉降影响。随着Topex/Poseidon和Jason-1等卫星资料的积累，高度计资料为研究全球绝对海平面变化提供了全新高效的观测手段，并在大尺度海平面变化的研究中得到了广泛应用，对人们更加准确了解海平面变化和响应发挥重要作用。Cabanes 等（2001）的研究认为1993-1998年间的海平面上升速率为2.7 mm/yr。Cazenave and Nerem（2004）和 Leul 等（2004）年的结果表明1993-2003年间的海平面上升速率为3.1±0.7 mm/yr。Cazenave 等（2008）利用十五年卫星高度计资料得到1993-2008年海平面上升速率3.4±0.4 mm/yr。
