中国东南沿海风暴潮活动强度的气候尺度演变与时空变异机制

Climate change and internal variabilities in the climate system have important impacts on evolution and variability of storm surge activity intensity at the climate scale. As a case study in the southeast coastal areas of China including Jiangsu, Shanghai, Zhejiang, Fujian, Guangdong, Hainan provinces and Guangxi Autonomous Region, theories of global climate change, atmospheric sciences, marine sciences, remote sensing and GIS, numerical simulation, statistics etc are comprehensively used in this project to establish detection and reconstruction methods of storm surge intensity with moderate - high resolution (24 hours time resolution and 0.25°×0.25° spatial resolution) by fusion of data from satellite remote sensing and in-situ tidal observation. The objective of this project is to accurately reveal the climate scale evolution processes and spatio-temporal variability features of storm surge occurrence frequency and activity intensity over the past 60 years in the southeast coastal oceans of China. The tendency of geospatial distribution patterns of storm surge intensity in the future will be predicted under the elucidation of the impacts of global warming and internal variabilities such as ENSO、PDO over the western Pacific – Indian oceans on the spatio-temporal evolution of storm surge intensity in the southeast coastal oceans of China. On those basis, two key scientific issues in this project will get a clear understanding and conclusions. Disaster theories and prediction methods about storm surge extreme event will be pushed forward to get innovation and development.

综合运用全球变化、大气科学、海洋科学、遥感与地理信息科学、模式分析与空间统计等学科理论和技术方法，以中国东南沿海(江苏省、上海市、浙江省、福建省、广东省、海南省及广西自治区等)为案例研究区，采用站点实测潮位与卫星高度计遥感数据时空映射融合技术，发展和构建中高精度(时间分辨率24小时；空间分辨率0.25°×0.25°)的风暴潮事件活动强度(增水高度、持续时间、分布范围等)信息检测与重建方法，准确揭示过去近60年来中国东南沿海风暴潮事件发生频次及活动强度的气候尺度演变过程和时空变异特征。科学阐明全球气候变化以及西太平洋—印度洋地区主要气候系统内部变率(ENSO、PDO等)对中国东南沿海风暴潮活动强度时空变异的影响，预测未来气候变化背景下中国东南沿海风暴潮活动强度地理空间分布格局的变化趋势。对两个关键科学问题形成比较明确的认识和结论，推动风暴潮灾害理论的不断完善以及风暴潮事件预测方法的创新发展。

采用实测站点验潮与卫星遥感数据时空融合技术，发展了中高精度风暴潮事件活动强度(增水高度、持续时间、分布范围等)信息检测与重建方法，揭示了过去近60年来中国东南沿海风暴潮事件发生频次及活动强度的气候尺度演变过程和时空变异特征。阐明了全球气候变化及气候系统内部变率对中国东南沿海风暴潮活动强度时空变异的影响，预测了未来气候变化背景下中国东南沿海风暴潮活动强度地理分布格局的变化趋势。.1、联合卫星高度计数据和验潮数据，构建了覆盖整个中国东南沿海研究区、时空完整统一的风暴潮增水统计关系模型，构建了长序列、高分辨率、时空覆盖完整的海面高度场数据，实现了对整个中国东南沿海地区风暴潮活动强度的检测分析。.2、研究表明，年代际尺度上各等级风暴潮活动(频次、持续时间以及强度)都呈现出波动上升趋势，但活动频次和持续时间的增加幅度没有强度增幅明显。从强度空间分布来看，各等级风暴潮活动在不同时间尺度上主要都集中在历史热带气旋登陆频次的集中区(海南、广西以及广东西南部沿海)和次集中区(福建北部以及浙江南部沿海)。.3、气候变暖背景下风暴潮活动总体呈明显增加趋势，尤其是从上世纪80年代末开始风暴潮频次、持续时间及强度增加趋势明显。从风暴潮强度近60年气候倾向率空间分布来看，强度增长区主要集中在风暴潮事件的多发区。.4、ENSO对风暴潮活动的频次、持续时间以及综合强度都有一定影响，但Niño各区指数与风暴潮活动综合强度相关性的显著程度明显大于频次和持续时间，表明ENSO对综合强度的影响更加显著。PDO处于不同位相时对风暴潮活动的频次、持续时间和强度影响程度也不同，且存在明显的区域分异特征。.5、强台风发生频次、持续时间和强度分别对各等级风暴潮活动的影响明显大于超强台风对各等级风暴潮活动的影响。风暴潮等级越强，与强台风的相关性越高，表明强台风发生频次越多、持续时间越长、强度越强，产生强及超强风暴潮活动的可能性越大。