4.4.4海平面变化解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,海洋外表有波浪起伏，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，它是球形海洋外表的视切线。也就是说，实际上人们看不到想像之中特别平坦的“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，由于海水体积渐渐增加，因此海平面在总体上是渐渐上升的，依据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。,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，海水外表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，普遍存在肯定的差异。,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，觉察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，准确定义要求有18.6年的读数。另外，依据海岸防护、港口建设、航道测量与滩涂开发等实际需要，水文学又给假设干特征值下了明确定义。,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展比较。,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。海洋水量附属全球性的水文循环及其变化。洋盆容积附属于全球性与区域性构造运动及其进展变化；,(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)它是地球外形的显示，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。,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全都。,不同时间尺度海平面变化的主要因素,海平面变化的缘由,全球海平面变化有如下因素,1、海洋水体体积的变化：,在海洋容积不变的状况下，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到达100200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。,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，他们的变化必定会打破原有平衡，从而调整大地水准面的外形来适应新的轨道参数和自转速率。最易调整的固然要数地球的流体局部了，海平面与假想的大地水准面是根本全都的。,海平面变化的缘由,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，较目前的海平面确定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争论报告中指出：争论海平面必需包括海面和陆面的变化。,海平面变化的缘由,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。,其次类是地方性的相对海平面变化曲线。资料来源于仪测或假设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。,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,(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，即便由于陆上冰体溶化，世界海洋水层增厚完全全都，由于冰体溶化的均衡作用与水层增厚的均衡作用、以及两者外围的补偿性地面升降调整(如冰体溶化 当地地面均衡上升 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全都。,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重量，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。,海平面变化的表示,第四纪海平面变化曲线,(据Frenzel,1973),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 海平面变化过程,2 海平面变化的过程,全新世开头到6ka.BP.以前，世界海平面表现为以较快的速度上升，或许与局部大陆冰盖的最终消融有关，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照旧有较大的差异，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，,还有一些地方全新世最高海面消失在3-2ka.BP.前后，,主要缘由在于由构造运动、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觉察的贝壳堤、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，都毋庸置疑地证明，即使在最近地质历史时期，也消失过远高于现代的海平面，而大量埋藏在今日的海水下的贝壳堤、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状况。,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，不肯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当是全球气候变化的反映。当冰期降临时，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，必定导致海平面降低、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，冰盖和山岳冰川猛烈消融，又必定引致海平面快速上升，例如末次冰期开头前，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。,我国东部海岸变迁史说明：,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水道至太湖一带。,44000年前消失了完全相反的状况，黄海、东海海平面下降，海岸线向东推动到现代海岸以东达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2023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四周，成为真正意义上的“一衣带水”。上述海疆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。,冰后期海平面升降幅度明显减小，再没有消失大起大落现象。,距今8000-7500年前，海平面快速上升到接近现代高度；,6500-6000年前，渤海消失最高海面，且始终持续到距今5000年前，漂浮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、扬州四周。珠江三角洲几乎全被漂浮，海岸线西移至广州以北的花都市四周。大暖期后，海平面变化更趋平缓。,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很多争论者对海平面上升进展观测和估算，但所得结果差异悬殊。较近的争论成果同样很不全都。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，承受的争论方法有别等因素有关，但对海平面上升这一点并无异议。,近百年来全球海平面上升估算,对近百年海平面上升奉献因素的不同估量,近百年来的海平面变化,近百年来的海平面变化主要是依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说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.,少数验潮站数据说明该地存在相对的海面下降。,值得留意的是20世纪40年月以来曾消失全球平均气温的下降，但海平面照旧保持断续上升，它可能与海洋水温变化滞后于气温变化、20世纪40年月以来海洋水温持续上升有关。估量表层与浅层海洋水温增温1，相应的海平面上升量为11cm。,近百年来的海平面变化,四、21世纪海平面上升猜测,1990年以前做出的21世纪海平面上升猜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,CO,2,不受限制照常排放；,能源供给转向低碳燃料,可再生能源与核能取代矿物燃料,2050年CO,2,排放量降到1985年的一半,将来百年，主要由于海洋水体的增温膨胀，加上局部陆上冰体溶化的奉献，估计到2050年与2100年世界海平面将再上升2055cm或57368cm。,世界海平面的持续上升将有可能造成沿海低凹地的漂浮、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难性大事。,吉布斯(M.J.Gibbs,1984)的争论，到2025年美国的查尔斯顿(Charleston，8138W,3821N)地区因海面的上升而将损失2.810.65亿美元。,21世纪海平面上升猜测,1.IPCC的猜测,1假设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35倍。,2假设 A.能源供给转向低碳燃烧；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2031cm。如以下图 所示：,21世纪海平面上升猜测,21世纪海平面上升猜测,1992年，一批欧洲学者与中国学者合作，依据IPCC 1992年的温室气体排放方案IS92a提出2050年海平面 上升最正确估量值为22cm，2100年为48cm。,1993年中国科学院地学部以全球海平面2050年上升20 到30cm为依据，估量我国珠江三角洲海面将上升40 60cm，上海地区5070cm，天津地区70100cm，同时 考虑了上述各地区地面下沉幅度的。,五、海平面变化的影响,海平面上升将使沿岸地区风暴潮灾难加剧，海岸侵蚀强化，潮滩湿地损失，盐水入侵河口以及海岸底下含水层，阻碍陆地洪水与沿海城镇污水排放，理应受到高度重视。,海平面的上升对人类社会的影响是深刻的。目前世界上有50%以上的人口生活在距海50km以内