中国沿海和近海海平面上升预测

王慧; 全梦媛; 徐卫青; 相文玺; 李文善; 江羽西

doi:10.12284/hyxb2023096

中国沿海和近海海平面上升预测

doi: 10.12284/hyxb2023096

1.
国家海洋信息中心，天津 300171
2.
上海交通大学密歇根学院，上海 200240

基金项目: 国家重点研发计划课题

详细信息

作者简介:
王慧（1972-），女，山东省临沂市人，研究员，研究方向为潮汐、海平面与气候变化。E-mail: wh_cherry@126.com

通讯作者:
相文玺，研究员，研究方向为海洋管理、海洋信息技术等。E-mail: xwx@nmdis.org.cn

中图分类号: P714⁺.1
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出版历程
- 收稿日期: 2022-11-28
- 修回日期: 2023-03-30
- 网络出版日期: 2023-08-31
- 刊出日期: 2023-08-31

Sea level rise projection in China’s coastal and offshore areas

1.
National Marine Data and Information Service, Tianjin 300171, China
2.
University of Michigan Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

摘要

摘要: 本文利用验潮站观测和卫星高度计数据，以及基于筛选的CMIP6的10个模拟性能较好的地球系统模式结果，对中国海平面的长期变化趋势，以及未来上升幅度进行了分析和预测。结果显示：（1）1960−2021年，中国沿海海平面呈加速上升趋势，上升速率为2.5 mm/a，加速度为0.06 mm/a²；1993−2021年上升速率为4.0 mm/a，高于全球同期3.3 mm/a的上升值。（2）1980−2021年，渤、黄海，东海和南海沿海海平面上升速率分别为3.5 mm/a、3.3 mm/a和3.6 mm/a，渤、黄海和南海沿海海平面上升速率较快，东海偏慢；渤、黄海沿海海平面在20世纪60−70年代上升较慢，80年代之后上升加快。（3）在中等情景（SSP2-4.5）和高情景（SSP5-8.5）下，2050年中国近海海平面将上升0.22 m（0.19～0.28 m）和0.24 m（0.21～0.33 m）；到2100年，中国近海海平面将上升0.59 m（0.47～0.80 m）和0.83 m（0.64～1.09 m）。（4）2021−2040年，统计预测的海平面上升中值略接近数值模式低、中和高情景预测值。2041−2060年，数值模式低、中和高情景预测值均介于统计预测的中值和高值之间。2081−2100年，统计预测的海平面上升高值与数值模式中情景预测值接近，绝对偏差为0.017 m，相对偏差为3.4%。（5）高情景下，2100年现有100年一遇的极端高海面将变为不足10年一遇，其中超过50%的站点将变为不足两年一遇，沿海防护工程等基础设施的防御能力降低，复合型滨海城市洪涝等灾害事件的风险增加。
- 气候变化 /
- 海平面 /
- 上升趋势 /
- 预测
Abstract: Using tide gauge observation, satellite altimeter data, and the result of 10 CMIP6 Earth System Models with good simulation performance, the long-term trend of sea level change in China, and predicts the range of sea level rise in the future are analyzed in this study. The results show that: (1) from 1960 to 2021, the sea level in China’s coastal areas showed an accelerated rising trend, with a rise rate of 2.5 mm/a and an acceleration of 0.06 mm/a². From 1993 to 2021, the rise rate was 4.0 mm/a, higher than the global rate of 3.3 mm/a in the same period. (2) From 1980 to 2021, the sea level rise rates of the Bohai Sea and the Yellow Sea, the East China Sea and the South China Sea were 3.5 mm/a, 3.3 mm/a and 3.6 mm/a, respectively. The sea level rise rates of the Bohai Sea and the Yellow Sea, the South China Sea were relatively fast, while the sea level rise rates of East China Sea was slow. The coastal sea level rose slowly from 1960s to 1970s, and accelerated after 1980s in the Bohai Sea and the Yellow Sea. (3) Under the medium (SSP2-4.5) and high (SSP5-8.5) scenarios, China’s offshore sea level will rise by 0.22 m (0.19−0.28 m) and 0.24 m (0.21−0.33 m) respectively in 2050, and will rise by 0.59 m (0.47−0.80 m) and 0.83 m (0.64−1.09 m) respectively in 2100. (4) During 2021−2040, the median value of sea level rise predicted by statistics is close to the predicted value under the low, medium and high scenarios of the numerical model. During 2041−2060, the predicted values of the low, medium and high scenarios of the numerical model are between the middle and high values of the statistical prediction. During 2081−2100, the high value of sea level rise predicted by statistics is close to that predicted by the medium scenario of the numerical model, the absolute deviation is 0.017 m, and the relative deviation is 3.4%. (5) Under the high scenario, the existing once-in-a-century extreme high sea level in 2100 will become less than 10 year return period, in which more than 50% of the stations will become less than 2 year return period, the defense capacity of coastal protection works and other infrastructure will be reduced, and the risk of flood and other disaster events in complex coastal cities will increase.
- climate change /
- sea level /
- rise trend /
- prediction

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图 1 1993−2021年全球（80°S～80°N）卫星高度计海平面上升趋势空间分布

图中黑色框形为本研究选取的中国近海区域

Fig. 1 Spatial distribution of global (80°S−80°N) satellite altimeter sea level rise trend from 1993 to 2021

Black box is the China offshore region

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图 2 1960−2021年中国沿海和近海海平面长期变化

Fig. 2 Long term changes of China’s coastal and offshore areas sea level during 1960−2021

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图 3 渤、黄海，东海和南海沿海不同时期海平面长期变化趋势

Fig. 3 Long term change trend of sea level in the Bohai Sea and Yellow Sea, East China Sea and South China Sea in different periods

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图 4 1993−2021年，EC-Earth3模式在涠洲（a）和大万山（b）海域历史海平面模拟结果与观测数据对比

Fig. 4 Comparison of historical sea level simulation results of EC-Earth3 model and observation datain Weizhou (a) and Dawanshan (b) sea areas from 1993 to 2021

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图 5 中国近海及各海区海平面上升预测（相对于1995−2014年）

Fig. 5 Prediction of sea level rise in China’s offshore and various sea areas (relative to 1995−2014)

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图 6 2020−2100年统计预测和集合预测结果比较

Fig. 6 Comparison of statistical prediction and numerical prediction results from 2020 to 2100

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表 1 可应用于中国近海集合预测的CMIP6 模型

Tab. 1 CMIP6 model that can be applied to China offshore collective forecasting

序号	模式	机构	国家/组织	相关系数
1	EC-Earth3	EC-EARTH-Cons	欧盟	0.77
2	EC-Earth3-Veg-LR	EC-EARTH-Cons	欧盟	0.67
3	CNRM-CM6	CNRM	法国	0.70
4	CNRM-ESM2	CNRM	法国	0.69
5	ACCESS-CM2	CSIRO-BOM	澳大利亚	0.67
6	CanESM5	CCCMA	加拿大	0.67
7	IPSL-CM6A-LR	IPSL	法国	0.63
8	MPI-ESM1-2-HR	MPI-M	德国	0.62
9	CMCC-CM2-SR5	CMCC	意大利	0.66
10	CMCC-ESM2	CMCC	意大利	0.62
11	NorESM2-MM	NCC	挪威	0.55
12	ACCESS-ESM1-5	CSIRO-BOM	澳大利亚	0.56
13	MIROC6	MIROC	日本	0.53
14	MPI-ESM1-2-LR	MPI-M	德国	0.39
15	NorESM2-LM	NCC	挪威	0.38

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表 2 中国和各海区海平面上升预测值（单位：m）

Tab. 2 Projection value of sea level rise in the China sea and other sea areas (unit: m)

时间		2050年			2100年
情景		SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP5-8.5	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP5-8.5
渤、黄海	低	0.16	0.17	0.20	0.30	0.47	0.67
	中	0.20	0.21	0.24	0.46	0.56	0.82
	高	0.26	0.27	0.33	0.63	0.76	1.08
东海	低	0.18	0.19	0.21	0.32	0.49	0.69
	中	0.23	0.22	0.25	0.49	0.61	0.86
	高	0.29	0.28	0.32	0.67	0.81	1.13
南海	低	0.15	0.18	0.20	0.32	0.48	0.64
	中	0.20	0.21	0.24	0.48	0.59	0.81
	高	0.22	0.27	0.32	0.65	0.80	1.07
中国近海	低	0.16	0.19	0.21	0.31	0.47	0.64
	中	0.21	0.22	0.24	0.47	0.59	0.83
	高	0.26	0.28	0.33	0.64	0.80	1.09
注：相对于1995−2014年平均海平面。

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表 3 3种SSPs情景下2100年中国近海海平面预测（相对于1995−2014年，单位：m）

Tab. 3 Predictions of China’s offshore sea level in 2100 under three SSP scenarios (relative to 1995−2014, unit: m)

	SSP1-2.6	SSP2-4.5	SSP5-8.5
比容加动力（贡献）	0.18（38%）	0.23（39%）	0.33（40%）
质量贡献（贡献）	0.29（62%）	0.36（61%）	0.50（60%）
总计	0.47	0.59	0.83

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表 4 中国沿海各省（自治区、直辖市）未来海平面变化预测（单位：m）

Tab. 4 Predictions of future sea level change in China’s coastal provinces (autonomous regions and municipalities) (unit: m)

行政区	2030年	2050年	2060年	2100年
辽宁	0.11	0.17	0.18	0.30
河北	0.12	0.17	0.19	0.32
天津	0.18	0.26	0.27	0.47
山东	0.11	0.18	0.22	0.37
江苏	0.10	0.17	0.20	0.37
上海	0.11	0.18	0.22	0.37
浙江	0.11	0.18	0.21	0.37
福建	0.08	0.12	0.15	0.27
广东	0.10	0.16	0.19	0.32
广西	0.06	0.10	0.12	0.22
海南	0.12	0.20	0.21	0.38
全海域（低）	0.06	0.10	0.12	0.22
全海域（中）	0.10	0.17	0.20	0.34
全海域（高）	0.18	0.29	0.34	0.55
注：相对于1995−2014年平均海平面。

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表 5 不同情景和重现期水平下的极端高海面（单位：m）

Tab. 5 Extreme high sea level under different scenarios and return periods (unit: m)

序号	验潮站	现代情景			SSP2-4.5			SSP5-8.5
序号	验潮站	100年一遇	20年一遇	10年一遇	100年一遇	20年一遇	10年一遇	100年一遇	10年一遇	2年一遇
1	葫芦岛	2.81	2.66	2.60	3.38	3.23	3.17	3.65	3.44	3.27
2	秦皇岛	1.72	1.52	1.43	2.29	2.09	2.00	2.56	2.27	2.04
3	龙口	2.37	2.03	1.88	2.94	2.60	2.45	3.21	2.72	2.33
4	烟台	2.46	2.18	2.06	3.03	2.75	2.63	3.30	2.90	2.58
5	日照	3.13	2.92	2.82	3.70	3.49	3.39	3.97	3.66	3.41
6	吕四	4.85	4.37	4.15	5.46	4.98	4.76	5.73	5.03	4.47
7	大戢山	3.49	3.22	3.11	4.10	3.83	3.72	4.37	3.99	3.68
8	镇海	3.40	2.93	2.73	4.01	3.54	3.34	4.28	3.61	3.08
9	坎门	5.09	4.50	4.24	5.70	5.11	4.85	5.97	5.12	4.45
10	三沙	4.36	4.00	3.85	4.97	4.61	4.46	5.24	4.73	4.32
11	厦门	4.16	3.88	3.75	4.77	4.49	4.36	5.04	4.63	4.30
12	汕尾	2.23	1.93	1.80	2.82	2.52	2.39	3.04	2.61	2.26
13	闸坡	2.88	2.55	2.41	3.47	3.14	3.00	3.69	3.22	2.85
14	海口	2.69	2.20	1.99	3.28	2.79	2.58	3.50	2.80	2.24
15	北海	3.41	3.17	3.06	4.00	3.76	3.65	4.22	3.87	3.60

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