1、小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文题目： 气候变化与海平面上升作者： 肖磊 环境一班 摘要： 全球变暖将可能在全球范围内导致海平面上升，对于局部海域,需要考虑多方因素影响进行充分的数据统计, 从而建立起比较可靠的模型对未来进行准确的预测。由于环境的整体性，研究工作应当尽量从整体上进行把握。关键词：气候 升温 海平面上升 引言： 目前对海平面上升的研究大多仍然停留在数据收集阶段，对局部海域的海平面仍无法作出令人满意的预测。本文主要从研究方法角度阐述本人的观点。正文：1.基本概念1.1 什么是气候？气候不同于天气，气候是指某一长时期内（月、季、年、数年到数百年以上）气象要
2、素（温度，降水，风等）和天气过程的平均或统计状况，主要反映某一地区冷暖干湿等基本特征，通常由某一时期的平均值或距平值（距此平均值的差量值）表征。1.2 什么是海平面高度？对于某个具体地区，海平面高度每时每刻都在变化，因此我们在做研究时不可能记录某个特定地点的瞬时高度，而只能是较长时间内的平均值。年平均海平面：根据一年潮位观测资料进行计算所得的平均值。小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文类似地我们可以定义三十年平均海平面。我们通常所说的海平面变化是指年平均高度和三十年平均高度之差。2.影响因素2.1 气候形成变化的主要因素：太阳辐射，大气环流，地表环境。地表环境包括：纬度
3、，海陆因素，地形，地表组成，洋流，河湖水体，冰雪覆盖。2.2 海平面高度的影响因素：海水体积，洋盆容量。2.2.1 全球海平面高度的影响因素：a 大陆冰川的消长：在较短的时间内，冰川的变化对海水质量影响最为明显。b 孤立海盆效应：如果某个海域与其他海域阻隔，与外界没有海水的相互补偿，则可能造成该海域与外界海域海平面高度不等，从而影响全球海平面高度。如果某个孤立海域海水蒸干，这部分水就会通过降水的形式补充到全球其他海域中去，这样就间接地改变了全球洋盆的容量从而导致海平面升高。c 原生水理论：地球上的水一直在通过大气层顶向宇宙中发散，同时，底下复杂的地质作用又会产生原生水并通过火山喷发输送到地表。
4、这两个过程同时进行，达到动态平衡，所以地球上水的总量基本保持恒定。d 海水密度变化：盐度，密度。全球范围内盐量保持基本恒定所以盐度影响可以忽略。热胀冷缩使海水所气温变化体积有较大变化。小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文2.2.2 局部海域海平面高度影响因素：a 质量因素：地表径流，海面蒸发，降水，与其他海域间的流出和补偿。b 密度因素：盐度，密度。c 洋盆容量：较短时间尺度内变化很小，在讨论未来几十年内海面变化时影响可忽略。3.全球升温3.1 温室效应由于人类活动的影响，大气中温室气体含量显著增加，近年来大气中的 CO2 浓度比工业革命以前上升了将近 50%，这必然会
5、引起温室效应的加剧。另一方面，温度升高使中高纬大量冻土层，泥炭地减少，从而造成 CO2,CH4 释放到大气中，这个正反馈的机制进一步加剧了温室效应。3.2 全球变暖近 100 年来气候正经历一个变暖的过程，自 1860 年来全球平均温度上升了 0.6。20 世纪 90 年代是 20 世纪最暖的 10 年,20 实际增温率和持续偏暖的时间很可能超过过去 1000 年内的任何时候。其中，1998 年是最暖的年份，2002 是第二个高温年份。21 世纪，人类活动对气候变化影响更加严重，气候变化影响也更家严重，估计 21 世纪地球将继续变暖，增暖的速率将快于过去的 100 年，而且这种趋势将持续下去。
6、小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文3.3 全球海平面上升在全球范围内，海平面正在缓慢上升，这也与大多数地区的观测结果相吻合。自 1850 年以来，全球海平面大约以 1.5mm/yr 的速度上升，由于温室效应进一步加剧，预计海平面上升的速度会进一步增加。3.3.1 由于热胀冷缩的性质，气温上升会引起海水密度变小，从而使海水体积增大。3.3.2 气温上升使得极地冰川融化，从而使海水总质量增加。观测表明：格陵兰地区的冰盖正在快速缩小，每年都有大量的冰川融化成水通过地表径流的方式流入海洋。有人提出极地海面浮冰在大量融化可能对海平面产生影响，但实际计算表明冰山的融化对海平面变化
7、没有任何贡献。另外一个已经公认的事实是在北极地区冰盖大量减少的同时，南极大陆却在缓慢地生长，由于南极地区我们建立的观测点还相当少，得到的数据十分有限，对此国际上目前仍没有一个令人信服的解释。3.3.3 未来海平面高度的预测据 1990 年 IPCC（政府气候变化委员会）的第一次计算，21 世纪全球海平面上升为 66cm.估计值比 1996 年的安全分析报告中降低了约 30%：IPCC(政府气候变化委员会)提议海平面上升值为 49cm。计算出的变化趋势的总范围也变得更小 ,尤其是上限, 从先前的模型所预知的 110cm 降低到 96cm, 86cm-小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊
8、，张刚，刘海文如新的模型所预计的。得到并不特别显著的预测结果是考虑了大气中气溶胶含量增加的结果。空气中含有较多的气溶胶，更加容易成云。云层对大气温度有两个作用：反射一部分的太阳辐射，吸收地面反射和释放的部分能量增强大气逆辐射。这两个作用前者减缓气温升高，后者促进升温，但根据大量统计的结果来看，云对气温升高起到的是负影响。所以，在气溶胶含量相对增加的同时，全球升温的趋势有一定减缓。由于温度的升高，大气中气溶胶含量也随之增加，这样的一个负反馈的机制能比较有效地减缓温室效应带来的影响。IPCC(政府气候变化委员会 )IS 92a 号文件预测上限估计由 4.5 改为 3.5 ，最概然估计值由 2.5
9、改为 2.0 ，下限估计由 1.5 改为 1.0 。由于温度升高的最新预测并不如原来估计的高，海平面升高趋势的预测也就有了相应的下降。4.气候变化与局部海平面变化从全球角度，气温上升为主要因素。但是对具体地区，影响因素机制复杂且联系紧密，需要做更多缜密细致的研究工作。目前的研究方法主要有两种：a. 数据统计近似的影响因素经验公式b. 建立模型逻辑分析推导，计算机模拟4.1 第一种研究方法：这是一个中国海海平面变化分析小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文由数据统计推测主要的影响因素Hz 相关系数 H 海平面高度 Z 要素 t 该要素年平均值Z 该要素多年平均值气压 温度
10、t 表层水温 表层盐度 年降水量 w/w 地球自转相对角速度小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文将数据带入可以得到各影响因素的相关系数,如图所示, 多数系数不显著,从整个中国海平均状况看，年降水量与自转相对角速率影响显著。现在以年降水量和相对角速度为参数，推导近似的线性公式。设 H=a+bX+cY H 海平面变化 X 年降水量 Y 相对角速率通过线性回归和最小二乘法确定系数 a、b、c带入数据，求得：a=-7.0462 b=0.0196 c=-0.0243H=-7.0492+0.0196X-0.0243Y小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文得到一
11、个中国海平面变化的近似公式，但这只是整个中国海面的近似的统计结果,对某个具体的地区或年份往往准确性很低。首先，在大量统计的结果面前，这个公式对于其中任何一年的具体情况都有着明显的出入。其次，在整个中国的众多海域，海平面上升的趋势并不相同，在某些地区甚至存在常年下降的趋势，所以要想通过这样一个线性的方程来预测某个具体地区的海平面变化情况并采取具体的措施都是不现实的。4.2 第 2 种方法厄尔尼诺与拉尼娜的模型解释。沃克环流：沃克环流属海-气能量交换的环流，它发源于西太平洋赤道地区，陆地部分主要属印度尼西亚和马来西亚等国。这是一股上升的热气流，从这里升程到达 6-7 千米高度后向东偏南方向运动，到
12、达东太平洋南回归线附近下降。它在这里下降的原因有(1)受安第斯山的阻挡。这里安第斯山高 6000 米上下，对沃克环流的东进，无疑是一巨大的阻力，(2)受南美大陆上升气流的阻挡，这里属于热带和亚热带地区，有较强的上升气流。沃克环流在下降的过程受科里奥利力的作用使气流问西偏移，气流的中心位置降落在东太平洋的复活节岛附近。因气流在下降的过程带有很大的冲击力、把东太平洋赤道以南大片表面洋水吹向西去。同时又把这里深部的冷水上翻，于是在这里出现一片冷水区。沃克环流下降后要回到它的发源地，这就在太平洋赤道地区形成一股东南风，人们称之为“东小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文南信风”
13、。这股东南信风又把太平洋赤道上的表面洋水吹向西去。而西太平洋赤道地区是由成千上万个岛屿和半岛组成的弧形构造，西部基本上是封闭的，从东部吹来的洋水在这里堆积，在一般年份这里的海平面比东太平洋冷水区高 60 厘米左右。堆积的水可达 1 万亿立方米。又因这里的水不能流动，有较强的蓄热作用，所以这里成为太平洋最热的水域。在一般年份这里比中太平洋高 2左右，比东太平样冷水区高 6左右。这就是非厄尔尼诺时期太平洋出现的三种现象的原因。(1)东太平洋赤道附近的冷水区，(2)太平洋赤道上的东南信风，(3)西太平洋赤道地区堆积的热水。厄尔尼诺：上述三种现象的消失就是厄尔尼诺的出现。厄尔尼诺年一定是气温偏高年，这
14、是为什么?气温上升，大气必然向外膨胀，这是热力学基本法则，大气向外膨胀，所有的大气环流的高度也将上升。大气平均温度升高 0.1可使大气平均向外膨胀 20-30米。对于赤道附近的大气向外膨胀值要比平均值高数倍。沃克环流的高度升高后将超过安第斯山，已具备跨越安第斯山继续东进的条件，但在南美大陆上升气流的阻挡下。又难以东进。全球大气每年冬春季节西风带强盛，在强盛的西风带的推动下，使得已具备跨越安第斯山的沃克环流得以东进。但已是强弩之末，很快地在南美大陆上空下降，下降后再返回它的发源地时，立即受到安第斯山的阻挡，这时的沃克环流全部降落在南美大陆。因沃克环流带有大量的水汽，使得这里经常出现暴雨成灾狂风大
15、作的反常天气。在厄尔尼小组论文：气候变化与海平面上升 小组成员：肖磊，张刚，刘海文诺年份，南美大陆上出现的暴雨和洪水是对这个模型的一个比较有力的证据。与此同时，在安第斯山西侧的东太平洋海域的冷水区消失，太平洋赤道地区的东南信风也消失，堆积在西太平洋赤道的热水向东部回流，这就是厄尔尼诺的出现，这种现象一定开始于春季。经过四个月左右，这股热水流到东太平洋，于是整个太平洋赤道地区都热了起来，厄尔尼诺达到高峰期，这时的季节必然是夏季，此时，东西太平洋的海平面也趋于一致。拉尼娜：当厄尔尼诺达到高峰时，堆积在西太平洋赤道地区的多余的热水也所剩无几，沃克环流的源动力也大为减弱，进入南美大陆上空的沃克环流开始
16、西退，厄尔尼诺开始减弱。如果沃克环流退回的路程与原东进的路程相等，于是在东太平洋赤道海域又恢复了原来同-海域的冷水区，但由于沃克环流源头的热量比原来减少很多，所以沃克环流退回的路程往往是比原东进的路程还远，这样，冷水区将问西扩大，这就是拉尼娜现象。所以一次厄尔尼诺消失后经常出现拉尼娜。拉尼娜一般发生在夏秋之交，因为这时全球大气东风加强、西风带减弱。这也为沃克环流的西退提供了一些动力。此时，东西太平洋海面高度差加大。4.3 研究方法的思考类似的，我们想想在这个过程中能否使用一个近似的线性的公式来加以预测。1997 年发生了一次大规模的厄尔尼诺。前面说过1998 年是气温最高年，但出现的是拉尼娜。
