南海极端水位季节、年际和长期变化及其影响机制研究

Ocean hazards cause a lot of losses in the China coastal areas, especially in the South China Sea (SCS). Many ocean hazards are correlated to extremes in sea level caused by extreme atmospheric events or other processes. Thus, to prevent and reduce the losses by ocean hazards, it is necessary and important to study temporal and spatial changes in sea level extremes. Based on tide gauges, satellite data, observed temperature and salinity data, reanalysis data, and regional model experiments, we will analyze seasonal, interannual and long-term changes as well as spatial patterns of sea level extremes in the SCS for the period of 1979-2014. Furthermore, the contribution of the major influence factors on sea level extremes for different time-scales, including tides, atmospheric forcing, temperature and salinity contributions (steric effects) will be studied in this project.

我国沿海地区遭受的海洋灾害损失巨大，南海区域又是我国海洋灾害最严重的区域之一。由极端天气事件或者其他因素导致的具有危险性的极端水位往往容易引发海洋灾害，对极端水位变化规律及其成因的研究对于我国的防灾减灾事业具有重大的意义。本研究将利用南海区域的验潮站资料、卫星资料、历史观测的温盐和海洋模式再分析资料，并结合三维区域海洋环流动力模式，研究南海区域1979-2014年间极端水位的季节、年际以及长期变化及其空间分布。在结合数值实验的基础上，进一步揭示在不同时间尺度下，南海水位变化的主要影响因素(包括潮汐、大气强迫、温盐贡献（比容效应）、平均海平面以及外海强迫)对于极端水位的贡献。

本项目针对中国南海区域，研究了海平面和极端水位的季节和年际变化规律，探讨了其控制机理。项目收集整理了高分辨率水深地形、大气强迫数据、浮标实测风场资料、温盐再分析数据以及验潮站实测潮位等大量数据，建立了高分辨率的包括南海区域在内的整个中国海的海洋数值模式。特别是，本研究重点关注了广东近岸海域的海平面和极端水位变化的研究。本研究表明，南海海平面过去的50多年间存在明显的季节、年际变化规律以及长期的变化趋势。南海区域的平均海平面在7月份最低，10月份达到最高。通过对珠江口附近的3个验潮站数据的分析得到珠江口附近海域海平面的在1950-2015年间的上升速率约为1.7 mm/yr。通过对南海的总比容、热比容和盐比容对海平面变化的贡献的研究表明，南海海域热比容海平面占主导作用，而盐比容海平面在该海域的比容贡献比较小。通过与ENSO和PDO指数的相关分析，表明该海域海平面的年际变化与 ENSO和PDO 有关，ENSO和PDO 可能通过改变风场、海流来间接影响海平面。此外，该海域在厄尔尼诺年1995、1998和2005年出现了较显著的极端海平面，表明该海域的海平面的年际变化受ENSO的影响显著。本研究的研究成果可以为南海中国沿海地区的海洋工程设计、海洋工程安全、海洋灾害管理提供有益支撑。