王慧,劉克修,張琪,范文靜,高志剛,張?jiān)鼋ǎ铉?/p>
(1.國家海洋信息中心,天津 300171;2.天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站,天津 300457)
中國近海海平面變化與ENSO的關(guān)系
王慧1,劉克修1,張琪2,范文靜1,高志剛1,張?jiān)鼋?,李琰1
(1.國家海洋信息中心,天津 300171;2.天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站,天津 300457)
利用中國沿海臺(tái)站潮位和中國近海及赤道太平洋的衛(wèi)星測高、海表溫度、風(fēng)及氣壓資料,分析了中國近海海平面變化與ENSO的關(guān)系。分析結(jié)果表明:中國沿海海平面季節(jié)變化受ENSO影響明顯,在厄爾尼諾事件期間,中國沿海海平面Sa分潮的振幅明顯減小,其中年振幅的歷史極小值均出現(xiàn)厄爾尼諾年,不同區(qū)域歷史極小值出現(xiàn)的年份不同;另外,中國沿海Sa分潮的振幅對厄爾尼諾事件的響應(yīng)與其強(qiáng)弱有關(guān),在強(qiáng)事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度較大,弱事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度偏小。在厄爾尼諾年,中國沿海海平面多低于相鄰年份,并且其年際變化存在明顯的2~3 a、4~7 a、準(zhǔn)9 a、11 a和準(zhǔn)19 a的周期,其中4~7 a的周期在冬春季節(jié)震蕩最顯著,其震蕩幅度接近2 cm。中國近海海平面與赤道東太平洋區(qū)域的海表溫度年際變化之間存在反相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為-0.42;同時(shí)與Ni?o4和Ni?o3.4指數(shù)序列也呈現(xiàn)反相關(guān)關(guān)系。針對典型的1997/1998年尼諾事件發(fā)生前后的風(fēng)場和氣壓場分析發(fā)現(xiàn),尼諾發(fā)生前的冬半年,冬季風(fēng)偏強(qiáng),氣壓梯度加強(qiáng),中國沿海海平面偏低;到了厄爾尼諾的盛期,出現(xiàn)較強(qiáng)的南風(fēng)異常,氣壓梯度反向,季風(fēng)轉(zhuǎn)向,過渡到了厄爾尼諾事件的衰減期,為拉尼娜事件做準(zhǔn)備,此時(shí)海平面偏高。
海平面;海溫;ENSO;季風(fēng)
目前,全球氣候變暖和海平面上升已成為全球性的重大環(huán)境問題。全球變暖導(dǎo)致的海水增溫膨脹、極地冰蓋和陸源冰川融化是引起全球海平面上升的主要原因[1]。區(qū)域海平面變化除了受全球海平面變化的影響,還受局地海溫、海流、風(fēng)、氣溫、氣壓和降水等水文氣象要素的影響[2]。
當(dāng)海平面減去線性趨勢項(xiàng)和平均季節(jié)周期后,剩余部分代表了海平面的年際變化部分。在近岸,其周期反映了由海溫、鹽度、風(fēng)、氣壓、流或者河口徑流引起的異常狀況[3]。在太平洋海域,形成異常高低水位的首要因素是ENSO,正常情況下,赤道東風(fēng)在西太平洋維持較高的水位,偶爾,這種赤道風(fēng)每隔3~5 a減弱,導(dǎo)致西太平洋水位降低,赤道東太平洋和中太平洋區(qū)域水位和海溫升高,當(dāng)赤道東太平洋的風(fēng)比正常情況強(qiáng)時(shí),發(fā)生相反的拉尼娜現(xiàn)象。在ENSO活動(dòng)強(qiáng)烈期間,其影響不僅局限在太平洋,還可以通過大氣遠(yuǎn)程傳播到其他區(qū)域[4—5]。
近年來,隨著極端天氣、氣候事件的頻發(fā),導(dǎo)致季節(jié)性海平面異常出現(xiàn)的次數(shù)明顯增多,異常值明顯增大[6]。東亞季風(fēng)的變化是影響中國近海和鄰近海域海洋環(huán)境要素(如海流、海水溫鹽、海平面高度等)變化的重要原因。冬季在我國渤海、黃海和東海盛行西北偏北季風(fēng),氣壓較高,水位降低;夏季盛行西南偏南季風(fēng),氣壓較低,水位升高[7]。強(qiáng)冬季風(fēng)將引起赤道西太平洋地面信風(fēng)的減弱,造成赤道太平洋地區(qū)海洋異常Kelvin波和大氣季節(jié)內(nèi)震蕩的異常,最終在海氣耦合相互作用下,導(dǎo)致厄爾尼諾事件的發(fā)生。另一方面,厄爾尼諾的發(fā)生又將通過大氣遙相關(guān)等過程影響東亞季風(fēng)的活動(dòng)[8—10]。
中國近海區(qū)域位于太平洋西岸,已有很多研究對該區(qū)域海平面的變化趨勢及變化周期進(jìn)行了分析和討論[11]。周天華等[12]提出中國沿岸海平面3~7 a的周期變化,主要是該區(qū)域海平面對厄爾尼諾現(xiàn)象、黑潮大彎曲和中國沿海氣候變異等作出的響應(yīng)。鄭文振和陳宗鏞[13]對我國沿海海平面的長期趨勢變化和周期性變化進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析研究,發(fā)現(xiàn)我國沿海海平面變化較明顯的周期有18.6 a、11 a左右、3.57 a和準(zhǔn)2 a[14]。準(zhǔn)2a的振蕩周期在中國近岸水文、氣象要素較為常見,4~7 a的周期通常被認(rèn)為與ENSO現(xiàn)象有關(guān)[14]。王慧等[15—16]使用Morlet小波變換分析方法對中國渤黃海沿海和三沙海域的年平均海平面序列進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)中國沿海海平面變化的顯著周期有2~3 a、4~7 a、準(zhǔn)9 a和19 a。其中4~7 a的周期,其振蕩的幅度在三沙海域超過1 cm,目前研究認(rèn)為,該周期與ENSO現(xiàn)象有關(guān)。
王驥對中國沿海年周期分潮Sa進(jìn)行詳細(xì)分析,考察海平面的季節(jié)變化狀況,發(fā)現(xiàn)中國沿海Sa振幅和遲角的變化基本相同[17],同時(shí)發(fā)現(xiàn)這些變化可能與厄爾尼諾事件有關(guān),例如,在大多厄爾尼諾年期間Sa振幅出現(xiàn)極小值,不同的區(qū)域出現(xiàn)的年份不同[18]。
本文從中國沿海海平面季節(jié)變化和周期性變化與厄爾尼諾事件的關(guān)系、中國近海海平面與赤道中東太平洋區(qū)域海溫及厄爾尼諾指數(shù)之間的關(guān)系等方面,闡述了中國近海海平面變化和ENSO的關(guān)系。
本文使用了中國沿海臺(tái)站潮位資料以及中國近海和赤道太平洋區(qū)域衛(wèi)星測高、海表溫度(SST)、風(fēng)和氣壓資料。其中,衛(wèi)星測高資料是法國空間研究中心(AVISO)制作的多衛(wèi)星(Jason-1/2、T/P、Envisat、GFO、ERS-1/2、GEOSAT)融合數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)為月均海平面異常(MSLA)數(shù)據(jù),其空間分辨率為(1/3)°×(1/3)°的墨卡托網(wǎng)格。大氣資料主要是來自于美國國家環(huán)境預(yù)測中心/國家大氣研究中心(NCEP/NCAR)發(fā)布的月平均全球再分析資料,包括分辨率為2.5°×2.5°的海平面氣壓場(SLP)和高斯網(wǎng)格的風(fēng)場,其緯向分辨率為1.875°,經(jīng)向?yàn)椴痪鶆蚍植?。海表面溫度(SST)數(shù)據(jù)利用了美國國家海洋大氣局的最優(yōu)插值SST(OISST),空間分辨率為1°×1°,以上資料時(shí)間分辨率均為1個(gè)月。本文所用數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍為臺(tái)站數(shù)據(jù)自1960年1月-2012年12月,共636個(gè)月,大面數(shù)據(jù)自1993年1月-2012年12月,共228個(gè)月,研究區(qū)域?yàn)椋?°~50°N,100°~150°E),(30°S~30°N,120°E~80°W),涵蓋了中國近海海域和赤道中東太平洋區(qū)域,資料均經(jīng)過了訂正和質(zhì)控處理。
3.1 中國沿海海平面變化與ENSO的關(guān)系
3.1.1 中國沿海季節(jié)海平面變化
中國沿海海平面的季節(jié)變化以年周期為主,對中國沿海32個(gè)長期驗(yàn)潮站50余年潮位數(shù)據(jù)的年周期分潮Sa的振幅和遲角分析發(fā)現(xiàn),中國沿海海平面季節(jié)變化區(qū)域特征明顯,渤海和黃海的季節(jié)性高海平面,一般發(fā)生在氣溫最高、氣壓最低、降水量最大和季風(fēng)影響較小的7-8月,低海平面一般發(fā)生在1-2月,海平面年變化幅度在45~60 cm,沿海各站季節(jié)海平面的變化一致性最好;東海的季節(jié)性高海平面,一般出現(xiàn)在盛行南向季風(fēng)和表層南向沿岸流較強(qiáng)的9月前后,低海平面出現(xiàn)在2-4月,海平面年變化幅度在30~45 cm;10-11月,受東北季風(fēng)影響,大量海水通過巴士、巴林塘和臺(tái)灣海峽進(jìn)入南海,南海東北部沿海海平面明顯升高,南海和東海沿海各站Sa的變化略有不同;臺(tái)灣海峽的季節(jié)性海平面在9月下旬-10月上旬最高,比同期南海沿海海平面高30~50 mm,臺(tái)灣海峽Sa的振幅和遲角變化最大,振幅變化范圍為5~20 cm,遲角變化范圍170°~230°。
中國沿海Sa振幅和遲角的變化可以從圖1和圖2較詳細(xì)地看出來,這兩幅圖分別是中國沿海代表站Sa振幅和遲角的時(shí)間變化序列??梢钥闯?,3個(gè)區(qū)域的Sa振幅和遲角的變化基本是相同,而且變化與厄爾尼諾事件有關(guān)。不同區(qū)域?qū)Σ煌亩驙柲嶂Z事件響應(yīng)不同,在1965-2010年間,1965年、1969年、1976年和1982年的厄爾尼諾事件中,自長江以南沿海各站Sa振幅明顯減小,其中廈門站1965年Sa的振幅達(dá)到歷史極小值,平潭站1976年Sa的振幅達(dá)到歷史極小值,汕尾站1982年Sa的振幅達(dá)到歷史極小值,長江以北各站Sa振幅則沒有明顯減小。在1992年和1995年的厄爾尼諾事件中,福建以北各站Sa的振幅明顯減小,其中渤海沿海在1992年Sa的振幅均達(dá)到或接近歷史極小值,黃海南部至東海北部沿海在1995年Sa的振幅均達(dá)到或接近歷史極小值,臺(tái)灣海峽以南沿海Sa的振幅則沒有明顯減?。辉?972年、1997年和2006年歷史較強(qiáng)的厄爾尼諾事件中,整個(gè)中國沿海Sa的振幅都顯著減小,其中臺(tái)灣海峽以南沿海在1997年Sa的振幅均達(dá)到或接近歷史極小值??梢娭袊睾a的振幅對厄爾尼諾事件的響應(yīng)與其強(qiáng)弱有關(guān),在強(qiáng)事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度較大,弱事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度偏小。Sa的位相對厄爾尼諾事件的響應(yīng)沒有振幅明顯,有些厄爾尼諾事件中,可反映出一致性的Sa振幅減小和位相提前,有些則表現(xiàn)出明顯的不一致。例如,在1982年、1992年、1995年和1997年的厄爾尼諾事件中,沿海Sa的振幅在明顯減小的同時(shí)伴隨位相的明顯提前;而在2006年的厄爾尼諾事件中,雖然整個(gè)沿海Sa的振幅都明顯減小,但位相并沒有明顯的提前;在1972年的厄爾尼諾事件中,雖然在南部沿海位相略有提前,但位相顯著提前卻發(fā)生在1973年。
圖1 中國沿海各代表站Sa分潮振幅的時(shí)間變化Fig.1 The Sa amplitudes change in the China's coastal representative stations
圖2 中國沿海各代表站Sa分潮位相的時(shí)間變化Fig.2 The Sa phases change in the China's coastal representative stations
為分析方便,根據(jù)Sa振幅和遲角的變化及對厄爾尼諾事件響應(yīng)的一致性以及歷史極小值出現(xiàn)的時(shí)間,把中國沿海分為3個(gè)區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì):區(qū)域1為渤海沿海;區(qū)域2為黃海至臺(tái)灣海峽以北沿海;區(qū)域3為臺(tái)灣海峽以南沿海。由于不同厄爾尼諾事件的時(shí)間長度不同,為了統(tǒng)一,極小值是從厄爾尼諾開始年的1月份到次年的12月份這兩年中選擇。從下表1可以看出,區(qū)域1在1992年、1995年和1997年Sa振幅的距平值較小,其中1992年為歷史極小值;區(qū)域2在1965年、1995年Sa振幅的距平值較小,其中1965年為歷史極小值;區(qū)域3在1982年和1997年Sa振幅的距平值較小,其中1997年為歷史極小值??梢钥闯?,不同的區(qū)域,Sa的振幅對厄爾尼諾事件的響應(yīng)程度不同。
3.1.2 中國沿海海平面年際變化
中國沿海海平面變化具有明顯的趨勢性和波動(dòng)性特征,總體呈上升趨勢。50多年來,中國沿海海平面變化上升速率為2.0 mm/a。1980—2012年,中國沿海海平面平均上升速率為2.9 mm/a,高于全球平均水平[19]。中國沿海海平面變化具有年際和年代際變化周期,海平面的季節(jié)性變化顯著,區(qū)域特征明顯。從圖3可知,中國沿海海平面變化與厄爾尼諾事件有關(guān),1960年以來出現(xiàn)9次較強(qiáng)的厄爾尼諾事件(1965/1966年、1972/1973年、1982/1983年、1986/1987年、1991/1992年、1997/1998年、2002/2003年、2006/2007年和2009/2010年),中國沿海海平面在1965年、1972年、1982年、1987年、1992年、2002年和2005年海平面較相鄰年份比均偏低。其中在1997/1998年的厄爾尼諾事件中,中國南黃海以南沿海海平面偏低;在2006/2007厄爾尼諾事件中,中國沿海海平面在2005年明顯偏低;1968年為弱厄爾尼諾年,海平面也明顯偏低。說明中國沿海海平面在大多厄爾尼諾年海平面出現(xiàn)偏低,個(gè)別事件會(huì)出現(xiàn)海平面提前偏低的現(xiàn)象。
表1 厄爾尼諾事件期間Sa分潮振幅距平的極小值Tab.1 The minimum value of Sa amplitude anomalies during El Ni?o events
圖3 1960—2012年中國沿海年平均海平面變化Fig.3 Mean sea level change in the China's coastal area from 1960 to 2012
對中國沿海年平均海平面距平進(jìn)行Morlet小波變換分析[20—21](見圖4)。從圖中可以看出,中國沿海海平面包含了多個(gè)時(shí)間尺度的顯著周期變化。結(jié)合振幅變化,可以看出中國沿海海平面變化的顯著周期主要有2~3 a、準(zhǔn)4 a、準(zhǔn)7 a、準(zhǔn)9 a、11 a和準(zhǔn)19 a,其振幅均達(dá)1 cm。其中,2~3 a的振蕩周期在中國近岸水文、氣象要素較為常見;其次是4~7 a的周期,目前研究認(rèn)為,該周期與ENSO現(xiàn)象有關(guān);準(zhǔn)11 a的周期是反映了中國沿海海平面的變化受太陽黑子的影響;9 a和19 a是潮汐天文潮周期,反映了月球赤緯的變化,又叫交點(diǎn)潮。
圖4 中國沿海海平面小波變換分析結(jié)果Fig.4 Wavelet transform of annual mean sea level in the coastal region of China
對1960—2012年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)的海平面進(jìn)行Morlet小波變換分析(圖5),可以看出,中國沿海春季海平面變化存在準(zhǔn)2~3 a、4~7 a、準(zhǔn)9 a和準(zhǔn)11 a的顯著周期;中國沿海夏季海平面變化存在準(zhǔn)2 a、3~5 a、準(zhǔn)9 a和準(zhǔn)19 a的顯著周期;中國沿海秋季海平面變化存在準(zhǔn)2 a、5~7 a和準(zhǔn)9 a的顯著周期;中國沿海冬季海平面變化存在2~3 a、4~5 a、準(zhǔn)9 a和11 a的顯著周期。四個(gè)季節(jié)的海平面變化均存在明顯的厄爾尼諾周期,其震蕩幅度均超過1 cm,其中春季最明顯,振幅接近2 cm。
圖5 1960—2012年中國沿海4個(gè)季節(jié)海平面小波變換分析Fig.5 Wavelet transform of sea level in spring,summer,autumn and winter along China coast
3.2 中國近海海平面變化和ENSO的關(guān)系
為了更進(jìn)一步地分析中國近海海平面和厄爾尼諾事件的關(guān)系,對中國近海(18°~40°N,110°~130°E)區(qū)域近20 a的SSH距平數(shù)據(jù)及赤道中東太平洋(30° S~30°N,120°E~90°W)區(qū)域的SST距平數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分解[22],第一特征向量分別占總方差的47%和38%,反映了中國近海海平面變化和熱帶太平洋區(qū)域海表溫度變化的一致性。結(jié)合圖6分析,SSH的空間模態(tài)除臺(tái)灣島東南部小區(qū)域?yàn)樨?fù)外,其他區(qū)域主要呈現(xiàn)全場一致的空間型;b中SST的空間模態(tài)表現(xiàn)為赤道太平洋海溫異常變化的ENSO型;c為中國近海海平面高度和熱帶太平洋區(qū)域海表溫度的EOF第一特征向量的時(shí)間系數(shù),可以看出,中國近海海平面的年際變化與赤道中東太平洋區(qū)域海表溫度的年際變化有著負(fù)相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)為-0.42。分析各自的時(shí)間序列,發(fā)現(xiàn)在1997/1998,2002/2003,2006/2007,2009/2010這些厄爾尼諾年,當(dāng)赤道中東太平洋區(qū)域海表溫度(SST)出現(xiàn)明顯的正異常時(shí),對應(yīng)著中國近海海平面高度(SSH)負(fù)異常,相反,當(dāng)發(fā)生拉尼娜事件時(shí)(1999/2000/2001,2007/2008,2010/2011),赤道中東太平洋區(qū)域海表溫度(SST)的負(fù)異常又對應(yīng)著中國近海海平面高度(SSH)的正異常,說明中國近海海平面高度(SSH)和熱帶太平洋海表溫度(SST)之間存在著負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖6)。在中國黃海、東海和南海沿海,海平面高度與熱帶太平洋海溫負(fù)相關(guān)關(guān)系也較明顯,在強(qiáng)厄爾尼諾年中,對應(yīng)的中國沿海海平面偏低,而在拉尼娜年中,對應(yīng)的中國沿海海平面偏高。
圖6 a、b分別為中國近海海平面高度(SSH)距平和熱帶太平洋海表溫度(SST)距平EOF分解第一特征向量,c中紅線和藍(lán)線分別為其對應(yīng)的時(shí)間系數(shù)Fig.6 a and b are EOF decomposition of the first eigenvector for China's offshore sea level anomaly and tropical Pacific SST anomaly,the red and blue lines represent the corresponding coefficient of times in c
對中國近海(18~40°N,110~130°E)區(qū)域的海平面高度EOF第一特征向量的時(shí)間系數(shù)與Ni?o4和Ni?o3.4指數(shù)序列進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),其年相關(guān)系數(shù)分別為-0.38和-0.35。
根據(jù)厄爾尼諾形成機(jī)制和傳播方向的不同,可分為東部型和中部型[23]。中國沿海海平面對厄爾尼諾事件的響應(yīng)與其強(qiáng)弱和類型有關(guān),在強(qiáng)事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度較大,弱事件中,響應(yīng)區(qū)域和幅度偏小。本文僅以近年來對中國沿海海平面影響最強(qiáng)的1997/1998年東部型El Nino事件為例,初步從大氣環(huán)流方面,淺顯地分析厄爾尼諾事件前后中國近海風(fēng)場的變化、氣壓梯度的變化以及期間中國沿海海平面的變化。
厄爾尼諾事件的前期征兆應(yīng)該在赤道西太平洋地區(qū),資料統(tǒng)計(jì)和理論分析結(jié)果表明,東亞強(qiáng)寒潮異常活動(dòng)對厄爾尼諾的發(fā)生有激發(fā)作用[9]。在厄爾尼諾事件發(fā)生前的冬半年,西伯利亞地面高壓持續(xù)偏強(qiáng),而中國東部氣溫持續(xù)偏低,東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)[8]。1996年的冬季(圖7a)到1997年的春季(圖7b),伴隨著前期冬季風(fēng)異常風(fēng)場(寒潮大風(fēng))的出現(xiàn),氣壓梯度明顯加強(qiáng),在赤道地區(qū),出現(xiàn)了異常西風(fēng),在之后的1997年夏季(圖7c),該西風(fēng)異常場一直在加強(qiáng),強(qiáng)冬季風(fēng)引起赤道西太平洋地面信風(fēng)的減弱,造成赤道太平洋地區(qū)海洋異常Kelvin波和大氣季節(jié)內(nèi)震蕩的異常,海水自西向東流動(dòng),這樣在赤道東太平洋區(qū)域,海溫升高,海平面升高,在1997年的秋冬季,達(dá)到了厄爾尼諾的盛期(圖7d、7e),之后出現(xiàn)較強(qiáng)的南風(fēng)異常,氣壓梯度反向,到1998年的春季(圖7f),季風(fēng)轉(zhuǎn)向,過渡到了厄爾尼諾事件的衰減期,為拉尼娜事件做準(zhǔn)備。在厄爾尼諾發(fā)生期赤道西太平洋海面有明顯下降,而且下降開始于前一年的冬季或該年春季[24]。對1996年1月-1998年12月中國南黃海以南沿海月平均海平面距平統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),1996年12月-1998年1月海平面總體偏低,其中1996年12月,海平面異常偏低約6 cm,1997年10月,海平面偏低約15 cm,達(dá)歷史同期較低值。自1998年1月起海平面波動(dòng)回升(見圖8)。
從前面的分析結(jié)果可以看出,中國沿海海平面季節(jié)分潮振幅和位相的變化、年平均海平面變化以及海平面的周期性變化均與厄爾尼諾事件有明顯的相關(guān)。在厄爾尼諾年,中國沿海Sa分潮的振幅明顯偏小、位相提前,海平面較相鄰年份偏低。并且,中國沿海海平面長期變化伴隨著顯著的厄爾尼諾周期。
圖7 1996年冬季(a),1997年春(b)、夏(c)、秋(d)、冬(e)季以及1998年春季(f)的風(fēng)場異常和海平面氣壓場異常Fig.7 Wind and sea level pressure anomaly fields(a~f is during winter of 1996 through spring of 1998)
圖8 1996年1月-1998年12月中國沿海代表站月平均海平面距平變化Fig.8 Coastal sea level change in the south of Yangtze river from January 1996 to December 1998
本文通過對中國沿海臺(tái)站潮位及中國近海及赤道中東太平洋區(qū)域的海平面高度、海表溫度、氣溫、氣壓和風(fēng)等水文氣象資料的分析,解釋了中國沿海海平面變化與ENSO的關(guān)系。
(1)中國沿海海平面季節(jié)變化受ENSO影響明顯,在厄爾尼諾事件期間,中國沿海臺(tái)站海平面的年和半年振幅明顯降低,其中年振幅的歷史極小值均出現(xiàn)厄爾尼諾年,不同區(qū)域出現(xiàn)的年份不一樣。
(2)中國沿海海平面呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)上升趨勢,其年際變化存在明顯的2~3 a、4~7 a、準(zhǔn)9 a、11 a和準(zhǔn)19 a的周期,其中4~7 a的周期在冬春季節(jié)震蕩最顯著。
(3)中國近海海平面與赤道東太平洋區(qū)域的海表溫度年際變化之間存在反相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)為-0.42,同時(shí)與Ni?o4和Ni?o3.4指數(shù)序列進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),其年相關(guān)系數(shù)分別為-0.38和-0.35。
(4)針對典型的尼諾事件發(fā)生前后的風(fēng)場進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),尼諾發(fā)生前的冬半年,冬季風(fēng)偏強(qiáng),氣壓梯度加強(qiáng),中國沿海海平面偏低,與之相反,在拉尼娜發(fā)生前的冬半年冬季風(fēng)偏弱,氣壓梯度偏小,中國沿海海平面偏高。
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The relationship between sea level change of China's coast and ENSO
Wang Hui1,Liu Kexiu1,Zhang Qi2,F(xiàn)an Wenjing1,Gao Zhigang1,Zhang Zengjian1,Li Yan1
(1.National Marine Data&Information Service,Tianjin 300171,China;2.Ocean University of China,Qingdao 266003,China)
Based on the tide level data of tide gauge stations and satellite altimeter,sea surface temperature,air pressure,wind etc hydrological and meteorological data in the region of eastern equatorial Pacific,the relationship between the sea level change of China coastal area and ENSO are investigated.The research results show that the sea level of China coastal area is affected by ENSO obviously.Annual and semiannual amplitude of tide level decreased significantly in El Ni?o events.The minimum value of annual amplitude all appeared in El Ni?o years,but different regions happened in different years.In addition,the Sa tidal amplitude of China coastal in response to El Ni?o events related its strength.Response area and magnitude is bigger in strong events,response area and magnitude is smaller in weak events.In El Ni?o events,the sea level was lower than adjacent years,the MSL also shows prominent inter-annual and inter-decade variation besides the seasonal variation,the prominent terms are 2~3 a,4~7 a,9 a,11 a and 19 a,the oscillation of 4~7 a is the most prominent.There is a significant negative correlation between the MSL in China coastal area and SST in the central and eastern equatorial Pacific,it also shows negative correlation with Ni?o4 and Ni?o3.4 indices prominently.In typical El Ni?o event,the winter monsoon is strong in the winter half year before the occurrence of El Ni?o event,the pressure gradient is strengthened and the sea level is low in China coastal area.on the contrary,in the winter half year before the occurrence of La Ni?a event,the winter monsoon is weak,the pressure gradient is weaken and the sea level is high in the coast of China.
sea level;SST;ENSO;monsoon
P731.15
A
0253-4193(2014)09-0065-10
王慧,劉克修,張琪,等.中國近海海平面變化與ENSO的關(guān)系[J].海洋學(xué)報(bào),2014,36(9):65—74,
10.3969/j.issn.0253-4193.2014.09.008
Wang Hui,Liu Kexiu,Zhang Qi,et al.The relationship between sea level change of China's coast and ENSO[J].Acta Oceanologica Sinica(in Chinese),2014,36(9):65—74,doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2014.09.008
2013-09-23;
2014-01-21。
海洋公益專項(xiàng)(201005019);十二五科技支撐(2012BAC21B0101);國家自然科學(xué)基金(41106004)。
王慧(1972—),女,山東省臨沂市人,副研究員,主要從事海平面與氣候變化研究。E-mail:wh_cherry@126.com