基于Argo海洋观测资料分析2005～2015年全球比容海平面变化的时空特征

利用3家机构(JAMSTEC、SIO、IPRC)发布的Argo海洋温度和盐度数据分析2005~2015年全球SSL在不同时间和空间尺度上的变化特征。结果表明,全球平均SSL(即由海水密度变化引起的)上升速率为1.08±0.38mm/a;年际信号对SSL变化速率的估算结果存在显著影响,近期(2011~2015年)Argo数据的估算结果(2.16±0.50mm/a)显著大于早期(2005~2010年)的结果(0.66±0.64mm/a)。当前Argo产品用于全球平均SSL变化趋势的分析结果较为一致,差异为3家机构所得结果平均值的10%左右;而小尺度上(20°宽纬度带)的计算结果差异很大,能达到平均值的80%。对全球SSL的空间特征的分析结果也显示,3家机构产品估算的海平面比容变化周年振幅和线性速率在更小的尺度(±5°)上存在不可忽视的差异。

Argo盐度漂移修正及其对全球海平面变化的影响

基于不同机构(SIO、JAM和EN4)发布的多套Argo数据集,分析盐度漂移的时空变化特征。结果表明,2016年以后,3家机构发布的盐度数据集都存在明显的系统性漂移,且不同深度层的盐度漂移幅度差异较大。为此,基于赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)提出面向特定深度层盐度漂移的多项式修正方法。该方法能有效修正0~2000m深度范围内Argo数据集的盐度偏差,使得2005~2021年的GMSL预算平衡偏差减少约43%。盐度漂移具有复杂的空间关联性,全球盐容海平面变化趋势存在显著的空间分布差异,北大西洋区域最为显著,修正后其空间分布趋于一致。

基于多源数据的南海海平面变化研究

南海海平面变化对我国的经济和生态环境有着直接的影响。本文基于包括卫星测高、卫星重力、海洋温盐等在内的多源数据以及ENSO和PDO气候指数研究和分析了1993.01-2017.12年间的南海海平面变化。研究结果表明:在1993.01-2017.12期间,南海的平均海平面上升速率略高于同期全球平面海平面上升速率;由于受ENSO和PDO的影响,南海海平面变化以及引起南海海平面变化的比容海平面、海水质量等变化的趋势均经历了多次的上升、下降的转变。

联合时变重力数据与测高数据反演全球海平面变化及其分量贡献

理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。

近四年全球海水质量变化及其时空特征分析

本文利用卫星重力、卫星测高和海洋温盐数据反演计算全球海水质量变化,并分析其时空变化特征.卫星重力数据利用2003年1月～2006年12月的GRACE月时变重力场球谐系数,同时考虑替换一阶项和C_(20)项,并进行了相关误差滤波、高斯滤波和陆地水文信号泄漏改正,计算得到海洋等效水高变化;利用相同时间跨度的卫星测高数据和海洋温度、盐度水文观测数据,计算全球海平面变化和比容海平面变化,反演得到海水质量变化.反演的两种海水质量变化的年际变化特征一致性较好.三种数据得到的长期趋势变化,与1993～2003年的结果相比,可以看出,海水质量变化加速,并已成为全球海平面上升的主要因素.

联合CTD、海底地形和ARGO数据构建北太平洋深海时变温度模型

面对深海温度实测数据不足的现实,本文依据CTD温度剖面随海深变化特性对北太平洋海域重新划分区域,联合海底地形和Argo数据构建了2005—2020年北太平洋深海月均格网化温度模型,并反演了其深海比容海平面变化。试验结果表明:(1)本文构建的深海温度剖面均值数学模型相较于其他数学模型与CTD实测数据的差异小1~2个数量级,更能准确地反映各区域深海温度剖面随海深变化特性;(2)本文构建的深海温度模型与CTD实测数据、EN4的差异最大不超过0.20℃和0.60℃,平均差异不超过0.03℃和0.50℃,标准差不超过0.06℃和0.002℃;(3)基于该温度模型和EN4计算得到的北太平洋深海比容海平面变化趋势基本一致,其中2005—2010年上升趋势分别为0.52±0.09和0.73±0.11 mm/a,2010—2020年上升趋势分别为0.02±0.03和-0.01±0.01 mm/a,与相关文献基于热含量变化研究结论一致,整个研究时间段内上升趋势分别为0.11±0.17和0.09±0.11 mm/a。这说明本文构建的深海温度模型数据具有一定的可靠性,对于细化区域海平面平衡方程成因变化具有一定的参考价值。