4.4.4海平面变化

21世纪海平面上升预测
• 1.IPCC的预测 • （1）如果21世纪CO2 不受限制照常排放， 21世纪海平 面上升速度为20世纪的3～5倍。 • （2）如果 A.能源供应转向低碳燃烧； B. 可再生能源与核能取代矿物燃料； C.2050 年CO2排放量降到1985年的一半；那么， 2050年全球海平面上升20～31cm。如下图 所示：
2 海平面变化
• 从秒、分、小时为时间单位到地质历史上以亿万 年为时间单位，不同时间尺度有不同的海平面变 化特征及其升降规律，引起海平面变化的主要因 素也不相一致。
不同时间尺度海平面变化的主要因素
时间尺度 小 时 周 日 周 年 102a 103-104a 105-106a >106a 海面变化主要因素 气象（风） 潮汐、地震、气压 气象（气温、降水、蒸发） 、水文 气候（冷暖周期） 、大地水准面变化、水温变化 冰川均衡、大地水准面变化 海底扩张、海盆干涸、造山运动 原生水、孔隙水、地球膨胀
庄河验潮站
1 海平面
• 如1963年多佛尔海峡两岸 大地水准网联测，发现设 在纽林的英国国家高程基 准，比设在马赛的法国国 家高程基准竟低了20cm。 • 水文学上的平均海平面 (MSL)是据30天内每小时 读数推算，精确定义要求 有18.6年的读数。另外，根 据海岸防护、港口建设、 航道测量与滩涂开发等实 际需要，水文学又给若干 特征值下了明确定义。
三、近百年海平面变化
• 刚刚过去的20世纪，由于气候变暖导致海洋热 膨胀和冰川消融加剧，加上CO2排放量猛增形 成的温室效应，全球海平面普遍呈上升趋势。 • 紧迫感和危机感促使许多研究者对海平面上升 进行观测和估算，但所得结果差异悬殊。较近 的研究成果同样很不一致。据分析，这与验潮 站分布不均及所在地区构造升降不同，记录时 间长短不一，采用的研究方法有别等因素有关， 但对海平面上升这一点并无异议。
衡变化的影响，编制的理论海平面变化曲线。也就是说，即 便由于陆上冰体融化，世界海洋水层增厚完全一致，由于冰 体融化的均衡作用与水层增厚的均衡作用、以及两者外围Biblioteka Baidu 补偿性地面升降调整(如冰体融化 当地地面均衡回升 外围 地面补偿性沉降和海洋水层增厚 海底均衡沉降 外围发生地 面掀斜变形等)，最终导致世界各地海平面的上升量也不相 一致。
庄河海滨
1 海平面
平均海平面是计算值而不是直接实测值，其理论意义在于 各地及不同时段之间可用它作为一项具综合指示意义的指
标进行比较。
平均海平面的综合指示意义: (1)它是洋盆容积与海洋水量的函数。海洋水量从属全球性 的水文循环及其变化。洋盆容积从属于全球性与区域性构 造运动及其发展变化； (2)海洋平面是地球表层系统中，大气与海洋水之间物质与 能量交换的界面与基面，陆地地貌发育的基面； (3)它是地球形状的显示，与平均海平面重合并伸展到大陆 以下的水准面称大地水准面，它接近于一个旋转椭球体。
第四节 海平面变化
• 思考题： • 平均海平面的意义？ • 1海平面 • 2海平面的变化
1 海平面
海洋表面有波浪起伏，还有潮涨潮落，永不停息地变动着。远处 水天一色，可辨出一条水边线，它是球形海洋表面的视切线。 也就是说，实际上人们看不到想像之中十分平坦的“海平面”。
海南岛三亚
• 海平面：是指海洋中的水体与大气圈中的界面， 全球海平面即理论海平面是指全球的平均海平 面。局地海平面是指某一具体地点（塘沽、吴 淞、青岛）的海平面。 • 自从海洋形成以来，由于海水体积逐渐增加， 因此海平面在总体上是逐渐上升的，根据PK克 林格（1980年）的估算，40亿年前海平面比目 前低2490m，20亿年前低1500m，10亿年前低 620m，5亿年前仍低320m但这一估算结果的可 信度如何，却无法确定。
• 我国东部海岸变迁史表明： • 70000年前渤海西海岸比现在平均偏西200km,而黄海海岸更远及 大运河至太湖一带。 • 44000年前出现了完全相反的情况，黄海、东海海平面下降，海 岸线向东推进到现代海岸以东达4个经度。 • 距今25000年前，海平面再次上升，渤海海岸距北京不过100 km， 黄海海岸则西移至镇江、扬州一带。但是仅仅过了2000年，海平 面下降又使黄海东海海岸线后退到目前海岸线以东500 km以外。 • 距今15000年前，东海海岸更东移到距现在的日本九州岛不过120 km附近，成为真正意义上的“一衣带水”。上述海域均有埋藏 水下的贝壳堤、滨海沼泽和河口三角洲作为当时低海平面的证据。 • 到距今10000年前，海平面上升，海岸西进。但此时朝鲜半岛西 海岸与我国黄海海岸之间仍只不过350-400 km宽，远比目前浩瀚 的黄海狭窄。
第四纪海平面变化曲线 (据Frenzel,1973)
2 海平面变化过程
（据Walcott,1972b） 1.哈德逊湾玛丽亚角（Maria C.,);
2.哈德逊湾丘吉尔地区（Churchill); 3.南安普敦岛；
4.伊格卢利克岛（Igloolik I.); 5.渥太华岛（Ottawa I.); 6.昂加瓦半岛； 7.巴芬岛内峡湾地区(Inner Fiord)； 8.萨默塞特岛(Somerset I.)
2 海平面变化的过程
• 全新世开始到6ka.BP.以前，世界海平面表现为以较快的速度 上升，大概与部分大陆冰盖的最后消融有关，6ka.BP.以来的 海平面变化总趋势是在波动中渐趋稳定。 • 但据古海面遗迹的分布编绘的世界各地的相对海面变化曲线依 然有较大的差别，表现为： • • 有的地方存在比今海面高2-4m以上的中全新世高海面， 另有一些地方不存在比今海面更高的中全新世高海面，
1 海平面
“海平面”的全称叫平均海平 面。本意为在相当长的时间 内，海水表面的平均高程是 静止不动的，可用它作为大 地高程测量的零点。 平均海平面的“高程”，是 验潮仪自动记录专用测潮井 内，浮体高程连续多年每小 时读数的平均值计算出来的。 事实上，由于各国各地验潮 站观测时限及观测方法技术 的不同，所以产生的平均海 平面高程，普遍存在一定的 差异。
海平面变化的原因
• 3、大地水准面的变化 • 地球运动轨道参数、地球自转速率与大 地水准面是处于相对平衡的，他们的变 化必然会打破原有平衡，从而调整大地 水准面的形状来适应新的轨道参数和自 转速率。最易调整的当然要数地球的流 体部分了，海平面与假想的大地水准面 是基本一致的。
海平面变化的原因
• 4、相对海平面的变化 • 世界某一地点的实际海平面变化是全球海 平面变化值加上陆地上生活下降值之河， 这便是某一地点的相对海平面变化。 • 世界上一些大的三角洲（长江、老黄河三 角洲）的地面沉降速率均在10mm/a以上， 较目前的海平面（绝对海平面）上升的速 率达10倍以上，因此，1990年联合国教科 文组织的海平面研究报告中指出：研究海 平面必须包括海面和陆面的变化。
• 冰后期海平面升降幅度明显减小，再没有出现大起大落现象。 • 距今8000-7500年前，海平面快速上升到接近现代高度；
• 6500-6000年前，渤海出现最高海面，且一直持续到距今5000年 前，淹没的陆地仅在渤海西部就比现在多2700 km2，天津东北 与西南均有此一时期的贝壳堤，天津没于海底自不用说。苏北 海岸比现在偏西60-100 km，苏南、上海海岸偏西150 km，浙 江东北也没于海下，杭州湾尚不存在。当时的长江口位于镇江、 扬州附近。珠江三角洲几乎全被淹没，海岸线西移至广州以北 的花都市附近。大暖期后，海平面变化更趋平缓。
•
还有一些地方全新世最高海面出现在3-2ka.BP.前后，
• 主要原因在于由构造运动、均衡运动、压实沉降等使各地的古 海面遗迹不同程度地发生了变位，还有的则把风暴潮沉积视为 古海平面遗迹了。
全新世海平面变化曲线
二、7万年来的海平面变化
• 近代在全球各个大陆发现的贝壳堤、海滩岩、珊瑚礁、牡蛎堤， 以及取自钻孔剖面中的沉积物和生物遗迹标本，都毋庸臵疑地 证明，即使在最近地质历史时期，也出现过远高于现代的海平 面，而大量埋藏在今天的海水下的贝壳堤、海滩、海滨沼泽、 村落遗址、河口三角洲和外陆架，又证明过去确曾发生过海平 面远低于现代海平面的情况。 • 局部地区海岸线的变化由于叠加了该地区地壳形变因素的影响， 不一定能准确反映海平面升降幅度。但是，全球范围的海平面 变化无疑应该是全球气候变化的反映。当冰期来临时，气候变 冷，引起大陆冰盖和冰川扩展，使大量水体以固态形式储存于 极地和其他大陆的山地，必然导致海平面降低、海洋面积减小。 例如末次冰期最盛期（大约18000年前），海平面比现在低155 m；间冰期中，冰盖和山岳冰川强烈消融，又必然引致海平面 迅速上升，例如末次冰期开始前，海平面就比现在高10 m，冰 后期的全球大暖期中，海平面上升更高。
• 未来百年，主要由于海洋水体的增温膨胀，加上 部分陆上冰体融化的贡献，预计到2050年与2100 年世界海平面将再上升20~55cm或57~368cm。 • 世界海平面的持续上升将有可能造成沿海低洼地 的淹没、海岸侵蚀的加剧、河口的盐水入侵与低 平原地带地下的盐水入侵等灾害性事件。 • 吉布斯(M.J.Gibbs, 1984)的研究，到2025年美国 的查尔斯顿(Charleston，8138’W, 3821’N)地区 因海面的上升而将损失2.8~10.65亿美元。
近百年来全球海平面上升估算
对近百年海平面上升贡献因素的不同估计
近百年来的海平面变化
• 近百年来的海平面变化主要是根据验潮站仪测数据计算 出来的。 • 世界上最早的验潮站是建于1682年的阿姆斯特丹站。百 多个验潮站的数据表明近百年来全球海平面保持着断断 续续的上升，平均上升速率为10-15cm/100a., 少数验潮站 数据表明该地存在相对的海面下降。 • 值得注意的是20世纪40年代以来曾出现全球平均气温的 下降，但海平面依然保持断续上升，它可能与海洋水温 变化滞后于气温变化、20世纪40年代以来海洋水温持续 上升有关。估计表层与浅层海洋水温增温1℃，相应的海 平面上升量为11cm。
渤海中部近200Ka来的海面变化曲线
（据仓树溪等 ，1986）
海平面变化的表示
第三类是全球海平面变化曲线
(1)从地方性相对海平面变化中剔除地面升降变化分量，所得
海平面变化曲线单纯地代表海平面本身的变化。
(2)据估算的世界陆上冰体总量的变化与海洋水量的增减而编
制的海平面变化曲线。
(3)主要考虑海洋水量的增减以及与之有关的粘弹性地球均
海平面变化的原因
• 全球海平面变化有如下因素 • 1、海洋水体体积的变化： • 在海洋容积不变的情况下，海洋水体积的变 化会引起海平面的变化。 • 影响水体积变化的因素有：冰川消长、密度 体积效应、地漫水的排出和地幔水的渗入， 其中冰川的消长影响最大，如第四纪冰期与 间冰期的海平面的升降达到100—200米。 • 2、海盆容积的变化： • 沉积物的充填、洋底扩张、俯冲速率的变化， 地壳的均衡补偿、区域性的构造运动等都会 引起海盆容积的变化。
近百年来的海平面变化
四、21世纪海平面上升预测
• 1990年以前做出的21世纪海平面上升预测具有很 大的不确定性。只有一点为人们所公认，即海平 面上升速度将比20世纪更快。 • 1990年政府间气候变化委员会依据
① CO2不受限制照常排放；
②
能源供应转向低碳燃料
③ 可再生能源与核能取代矿物燃料 ④ 2050年CO2排放量降到1985年的一半
海平面变化的表示
• 海平面变化过程通 常用海平面变化曲线 表示，横座标为时程， 纵座标为高度。已有 的海平面变化曲线， 可以分为三类。 • 第一类是示意性海平 面变化曲线，如某时 段海平面相对较高， 又某时段海平面相对 较低，至于高出多少 或低多少则没有明确 的标量。
海平面变化的表示
• 第二类是地方性的 相对海平面变化曲 线。资料来源于仪 测或若干古海面遗 迹的观测分析，但 海平面变化曲线的 高程变化包含着海 平面的升降与地面 的(构造运动、均衡 运动、压实沉降等) 升降两个变量，并 非单纯的海面升降 运动。