RCP4.5情景下預(yù)測(cè)21世紀(jì)南海海平面變化

張吉，左軍成*，李娟，陳美香

（1.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210098）

RCP4.5情景下預(yù)測(cè)21世紀(jì)南海海平面變化

張吉1，左軍成1*，李娟1，陳美香1

（1.河海大學(xué)海岸災(zāi)害及防護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210098）

結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)資料和SODA溫鹽數(shù)據(jù)，本文利用CCSM（Community Climate System Model version4）氣候系統(tǒng)模式在代表性濃度路徑RCP4.5情景下對(duì)全球海平面變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)模擬結(jié)果作為強(qiáng)迫場(chǎng)，用POP模式模擬預(yù)測(cè)21世紀(jì)南海海平面長(zhǎng)期趨勢(shì)變化及空間分布。模擬結(jié)果顯示，在RCP4.5情景下，南海海域在21世紀(jì)末10年平均海平面相對(duì)于20世紀(jì)末10年上升了15～39 cm，明顯上升海域位于中南半島東部的南海中部、南部海域和呂宋海峽東西兩側(cè)海域，上升值最大可達(dá)39 cm。如果加上格陵蘭和南極等陸地冰川融化的影響，21世紀(jì)南?？偤Ｆ矫嫔仙祵⒖赡苓_(dá)到35～75 cm。南海比容海平面明顯上升區(qū)域位于呂宋島東面的深水海域，廣東沿岸流和呂宋冷渦之間海域，以及中南半島東南部海域。總比容海平面的變化主要來(lái)自熱比容，鹽比容貢獻(xiàn)比較小。南海南部和西部比容海平面上升速率較低，如加里曼丹島西北側(cè)、泰國(guó)灣和海南島西側(cè)有下降趨勢(shì)。

海平面變化；長(zhǎng)期趨勢(shì)變化；比容海平面；動(dòng)力海平面

1 引言

政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第5次評(píng)估報(bào)告預(yù)計(jì)21世紀(jì)末，全球海平面將上升26～82 cm［1］。中國(guó)沿海長(zhǎng)期驗(yàn)潮站的海平面資料的分析結(jié)果表明，到2000年，中國(guó)沿海海平面以2.5 mm／a的速率上升，略大于全球海平面上升速率［2］。用全球氣溫作預(yù)報(bào)因子，用半經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)到21世紀(jì)末，中國(guó)近海海平面將比2000年上升28～64 cm［3］。我國(guó)的四大海區(qū)中，南海的面積幾乎是渤海、黃海、東海面積總和的3倍，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、軍事等意義都非常重大，因此對(duì)南海海平面變化的研究非常重要。1955—1994年數(shù)十年間，南海沿岸的相對(duì)海平面呈上升趨勢(shì)，其上升速率大多小于2.5 mm／a［4］。以香港為例，經(jīng)地面沉降速率校正得到，1954—1998年間，絕對(duì)海平面上升速率為1.8～1.9 mm／a［4］。近50 a來(lái)珠江口海平面的上升趨勢(shì)與全球氣候變暖存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，2030年前后珠江口平均相對(duì)海平面比1980—1999年高13 ～17 cm［5］。用統(tǒng)計(jì)分析方法預(yù)測(cè)，1990—2030年南海相對(duì)海平面上升幅度為20～25 cm［4］。中國(guó)沿海海平面上升除受全球海平面上升的影響外，還受到陸架淺海海灣海平面特殊變化規(guī)律制約，以及地殼升降和地面沉降相對(duì)變化的作用。迄今為止，有關(guān)南海海平面的預(yù)測(cè)方法都是資料統(tǒng)計(jì)分析；針對(duì)南海海平面長(zhǎng)期趨勢(shì)變化的研究主要是利用驗(yàn)潮站資料外推，得到沿岸部分地區(qū)如珠江三角洲等的相對(duì)海平面變化趨勢(shì)；對(duì)沿岸以外的廣闊海域海平面的預(yù)測(cè)，較少考慮氣候變化的因素［6］。

本文結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)資料和SODA溫鹽數(shù)據(jù)，利用氣候耦合模式CCSM4對(duì)全球海平面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)的模擬結(jié)果作為強(qiáng)迫場(chǎng)，然后利用三維海洋環(huán)流模式POP模擬南海海平面變化，預(yù)測(cè)在RCP4.5情景下21世紀(jì)南海海平面的變化趨勢(shì)及空間分布。

2 模式和方法介紹

2.1 模式簡(jiǎn)介

CCSM4是由美國(guó)NSF（National Science Foundation）和能源部支持開發(fā)的一個(gè)氣候系統(tǒng)模式。CCSM4由大氣（CAM4），海洋（POP2），陸地（CLM4）和海冰（CSIM5）4個(gè)子模式組成，中間通過一個(gè)耦合器（CPL7）連接，可用于模擬地球過去、現(xiàn)在及將來(lái)的氣候變化［7］。

本文利用三維海洋海流模式POP（Parallel Ocean Program）2.0.1版本對(duì)海平面進(jìn)行數(shù)值模擬。POP模式是美國(guó)Los Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室受能源部CHAMMP計(jì)劃資助開發(fā)的由早期的Bryan，Cox，Semtner和Chervin模型發(fā)展而來(lái)的一個(gè)三維海洋環(huán)流模式，2001年P(guān)OP被NCAR（The National Center for Atmospheric Research）的共同氣候系統(tǒng)模式CCSM（Community Climate System Model）采用，作為其中的海洋模式。POP模式采用的坐標(biāo)系為球坐標(biāo)系，垂直方向采用z坐標(biāo)，模型控制方程采用了靜壓近似和Boussinesq近似。早期版本中海表面采用的是剛蓋邊界條件，POP2.0版本中剛蓋邊界條件已由自由表面邊界條件代替，該條件認(rèn)為海氣交界面可以自由發(fā)展，這就使得海表面高度成為可以預(yù)測(cè)的變量［8］。

CCSM4耦合模式?jīng)]有運(yùn)用任何通量調(diào)整，因此可能不能充分有效地分辨出一些物理過程。但本文使用的模式結(jié)果都是通過驗(yàn)證的，在沒有強(qiáng)制性的通量限制的情況下，仍然能得到一些非常有意義的結(jié)果。海平面（Sea Surface Hight，SSH）變化直觀反應(yīng)出大尺度三維海洋環(huán)流的變化［9］。海平面可以反應(yīng)海水的熱鹽結(jié)構(gòu)和渦旋強(qiáng)度，可以從以下兩個(gè)方面來(lái)研究海平面：一方面是動(dòng)力海平面高度（以下稱為“動(dòng)力SSH”），另一方面是比容海平面高度（以下稱為“比容SSH”）。動(dòng)力SSH是Boussinesq近似下海洋模式輸出的海面高度，反映的是水平流速和海平面梯度（或水平壓力梯度）之間的地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系，流動(dòng)沿海平面等值線方向。比容SSH并非模式直接輸出，而是通過模式輸出的溫鹽數(shù)據(jù)，利用比容SSH高度計(jì)算方法計(jì)算得到的，以下介紹本文采用的比容SSH高度計(jì)算方法。

2.2 比容海面高度計(jì)算方法

本文對(duì)比容SSH高度的計(jì)算采用Thomson等［10］給出的計(jì)算比容SSH的模型。熱比容SSH變化（TC）、鹽比容SSH變化（SC）、二者之和比容SSH變化（TSSL）的計(jì)算公式為：

式中，T是溫度，S是鹽度，α是指比容，Z是深度，z1 和z2分別是深度積分的上下限。ΔT是各層相對(duì)氣候態(tài)年均海溫的異常值，ΔS是各層相對(duì)氣候態(tài)年均鹽度的異常值。對(duì)各層的比容變化進(jìn)行疊加可以得到總的比容SSH變化。

海水的比容計(jì)算利用1980年國(guó)際海水狀態(tài)方程（EOS80）。海水比容α（S，t，p）與實(shí)用鹽度S，溫度t（℃）和海壓P（Pa）的關(guān)系式為：

式中，壓力匹配因數(shù)n＝10－5，α（S，t，0）為一個(gè)“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下”（海壓為0）的海水比容，K（s，t，p）為割線體積模量。

3 模式設(shè)置及驗(yàn)證

3.1 情景選擇

為了全面系統(tǒng)的總結(jié)穩(wěn)定濃度情景，產(chǎn)生新的氣候變化情景，用于未來(lái)氣候變化影響和對(duì)策研究，IPCC專家組建議21世紀(jì)新情景用代表性濃度路徑（Representative Concentration Pathways，RCPs）來(lái)表示［11—13］。IPCC為第五次評(píng)估報(bào)告［1］分析了RCPs情景的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，并描述了4類代表性濃度RCPs （RCP8.5、RCP6、RCP4.5、RCP3－PD）的特征（表1和圖1），其中，RCP4.5是中短期（2030年）適應(yīng)氣候變化的新情景［11—13］。相對(duì)于其他3個(gè)代表性濃度路徑來(lái)說，RCP4.5是中間穩(wěn)定路徑，且較為符合當(dāng)今的減排措施及效果。

本文選擇RCP4.5代表性濃度路徑的情景進(jìn)行模擬，在該情景下，2100年全球CO2的排放空間為4.3×109t，對(duì)應(yīng)的CO2濃度為5.26×10－6，是一個(gè)比較穩(wěn)定的情景（詳見參考文獻(xiàn)［12］）。IPCC第5次評(píng)估報(bào)告［1］指出，在RCP4.5代表性濃度路徑下，到2081—2100年全球平均SSH相對(duì)于1986—2005年將上升32～63 cm。

表1 代表性濃度路徑RCPs的類型和預(yù)計(jì)升溫Tab.1 Types of RCPs and predicted temperature increases

圖1 不同情景下溫室氣體濃度和輻射強(qiáng)迫［12］Fig.1 Global concentrations of greenhouse gases and radiation forcing under different RCP scenarios

3.2 模式設(shè)置

本數(shù)值試驗(yàn)中水平方向采用非均勻Mercator網(wǎng)格，緯度范圍為0°～25°N，經(jīng)度范圍為100°～125°E，網(wǎng)格大小為（1／4）°×（1／4）°，垂直方向共有40層。初始條件為海水靜止，海面無(wú)擾動(dòng)。以1850－1870年的平均場(chǎng)為初始場(chǎng)，運(yùn)行200 a穩(wěn)定后，模式加入月均熱通量、淡水通量和風(fēng)應(yīng)力等強(qiáng)迫場(chǎng)和溫鹽側(cè)邊界條件，強(qiáng)迫場(chǎng)和側(cè)邊界來(lái)自CCSM4模式1850—2005年的模擬結(jié)果，從1850年積分到2005年，21世紀(jì)南海SSH預(yù)測(cè)的初始場(chǎng)為2005年12月份的狀態(tài)。

預(yù)測(cè)階段表面強(qiáng)迫場(chǎng)和側(cè)邊界條件是CCSM4.0 在RCP4.5情景下21世紀(jì)的模式結(jié)果。表面強(qiáng)迫包括熱通量、淡水通量和風(fēng)應(yīng)力，強(qiáng)迫場(chǎng)均來(lái)自CMIP5 中CCSM4在RCP4.5情景下的模式結(jié)果。熱通量、淡水通量和風(fēng)應(yīng)力等強(qiáng)迫場(chǎng)是逐時(shí)的月均場(chǎng)，其中表面熱通量和表面鹽通量分別以海表面溫度和海表面鹽度的形式給出。

側(cè)邊界條件是在模式的東西南北四個(gè)側(cè)邊界設(shè)置緩沖區(qū)，緩沖區(qū)范圍為邊界以內(nèi)3°。在緩沖區(qū)內(nèi)各層水點(diǎn)采用溫鹽恢復(fù)邊界條件，恢復(fù)系數(shù)均取為30 d。模式時(shí)間從2006年開始，運(yùn)行到2100年，共積分95 a。

3.3 模型驗(yàn)證

本文在討論南海SSH長(zhǎng)期趨勢(shì)變化之前，通過海表面溫度、海表面高度及上層季節(jié)性氣候態(tài)流場(chǎng)等物理量的對(duì)比分析，初步驗(yàn)證模式的準(zhǔn)確性。

圖2是模擬和觀測(cè)的20世紀(jì)南海平均表面溫度變化曲線。觀測(cè)海表溫度數(shù)據(jù)來(lái)源于英國(guó)Hadley Centre提供的全球月均海表水溫資料HadISST （Hadley Centre Sea Ice and Sea Surface Temperaturedata set），空間分辨率為1°×1°，所用時(shí)段為1900年1月至2005年12月。CCSM模式模擬的結(jié)果顯示，整個(gè)20世紀(jì)南海海域平均海表面溫度上升了約0.68℃，觀測(cè)結(jié)果為0.7℃。雖然模擬的時(shí)間序列波動(dòng)比較大，但二者線性上升趨勢(shì)一致。從20世紀(jì)初開始，模擬曲線從20世紀(jì)初一直波動(dòng)上升，到50年代和60年代，溫度呈現(xiàn)平穩(wěn)波動(dòng)。1980年前后十年期間南?？臻g平均海表溫度，明顯受大氣和海洋變化的影響，出現(xiàn)了一次顯著的躍變。之前海表溫度基本呈平緩趨勢(shì)；躍變之后，平均溫度一直保持在相對(duì)較高的數(shù)值，并且有顯著的持續(xù)升高趨勢(shì)［14—15］，導(dǎo)致到2005年上升量值跟觀測(cè)結(jié)果相差無(wú)幾。

圖2 20世紀(jì)南海年平均海表面溫度變化及趨勢(shì)Fig.2 The changes and trends of the average sea surface temperature in the South China Sea during the 20th century

圖3是模擬的南海海域春、夏、秋、冬四季多年（1981—2000年）平均氣候態(tài)流場(chǎng)。由于南海海區(qū)水深43.5 m以上的表層流主要受Ekman流的影響［16］，本文選擇50 m深處的海流進(jìn)行分析。

由該氣候態(tài)流場(chǎng)可以看出，南海環(huán)流在冬季（12－翌年2月）為氣旋式環(huán)流，西邊界流強(qiáng)化現(xiàn)象比較明顯，加里曼丹北側(cè)存在著向南的補(bǔ)償流，南海南部也能夠看到一個(gè)較為明顯的逆時(shí)針渦旋。夏季（6－8月）則與冬季大致相反，為反氣旋式環(huán)流，越南沿岸有一較強(qiáng)氣旋式環(huán)流。南海南部存在以高值中心為主的南沙上層反氣旋環(huán)流，在南海的北部，以低值中心為主的氣旋式環(huán)流，其影響范圍和強(qiáng)度弱于冬季氣旋式環(huán)流，且影響區(qū)域要略偏東北。春季（3－5月）氣旋式環(huán)流在逐漸衰減，雖然在北部海區(qū)的氣旋式環(huán)流幾乎沒有變化，但在南海中部出現(xiàn)了反氣旋式環(huán)流異常。秋季（9－11月）在南海中部出現(xiàn)氣旋式環(huán)流異常，越南沿岸的氣旋式環(huán)流范圍擴(kuò)大［17－18］。這充分說明南海上層水平環(huán)流受季風(fēng)影響很大，存在明顯的季節(jié)變化，夏季受西南季風(fēng)控制，冬季受東北季風(fēng)控制，而春、秋季節(jié)是季風(fēng)的轉(zhuǎn)換時(shí)期［16－18］。

模擬和觀測(cè)的南海月均SSH變化曲線也基本一致（見圖4）。觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)自于法國(guó)空間局的AVISO （Archiving，Validation and Int-erpretation of Satellite Oceanographic data）多衛(wèi)星融合高度計(jì)資料，時(shí)序?yàn)?006年1月至2013年7月。為去除高頻的影響，對(duì)時(shí)間序列做了3個(gè)月的滑動(dòng)平均。2006—2013年間，模擬的SSH上升速率為7.4 mm／a，觀測(cè)的上升速率為9.0 mm／a，二者大致相當(dāng)。從圖中可以看出，模擬SSH略小于觀測(cè)值，一方面，可能是由模式的誤差造成的；另一方面，由于區(qū)域SSH變化的影響因素包括海水比容、環(huán)流和風(fēng)應(yīng)力等動(dòng)力因素、降水（蒸發(fā)）和徑流等質(zhì)量項(xiàng)、大氣壓強(qiáng)迫和地殼升降等，而模擬SSH只包括比容和動(dòng)力因素，短期內(nèi)大氣壓和地殼升降可以不考慮，因此，這里的差異也可能是因?yàn)榘邓ㄕ舭l(fā)）和徑流等引起的質(zhì)量項(xiàng)變化［19］?？傊?，兩個(gè)時(shí)間序列曲線的變化特征、位相，以及上升趨勢(shì)都基本一致，模擬結(jié)果較為可信。

4 21世紀(jì)南海海平面變化預(yù)測(cè)

本文根據(jù)CCSM4模式在RCP4.5情景假設(shè)下的模擬結(jié)果，利用海洋環(huán)流三維模式POP，模擬21世紀(jì)南海SSH長(zhǎng)期趨勢(shì)變化特征。按照海平面變化原因可將南海SSH分為動(dòng)力SSH和比容SSH兩種。POP模式模擬出來(lái)的SSH是在Boussinesq近似下的海平面高度，稱為動(dòng)力SSH。動(dòng)力SSH實(shí)際上是動(dòng)力作用下導(dǎo)致的水體輸送和堆積產(chǎn)生的海水質(zhì)量再分布，需要進(jìn)行一項(xiàng)隨時(shí)間變化但空間均勻的訂正，即疊加上南海海域平均比容SSH的時(shí)間序列，就可以與實(shí)際的總SSH進(jìn)行比較［20］。

圖3 南海四季平均流場(chǎng)圖Fig.3 Mean flow fields of four seasons in the South China Sea

圖4 2006—2013年南海平均SSH變化及線性趨勢(shì)Fig.4 The variations and linear trend of mean SSH in the South China Sea during 2006 to 2013

21世紀(jì)南海海域平均總比容SSH、熱比容SSH和鹽比容SSH的時(shí)間序列曲線均呈上升趨勢(shì)（見圖5）。到2100年，總比容SSH上升18.7 cm，其中熱比容SSH上升14.5 cm，鹽比容SSH上升4.2 cm。從線性趨勢(shì)來(lái)看，21世紀(jì)總比容SSH線性上升趨勢(shì)為1.97 mm／a，熱比容SSH線性上升趨勢(shì)為1.53 mm／a，鹽比容SSH的線性上升速率則為0.44 mm／a。丁榮榮等［21］由Ishii和Levitus海溫?cái)?shù)據(jù)（0～700 m以上）得到，1955—2003年間，南海平均比容SSH異常具有明顯的上升趨勢(shì)，南海平均比容SSH線性上升速率分別為0.4 mm／a和0.3 mm／a，榮增瑞［22］利用歷史海水溫度客觀分析資料估算出1945— 2004年間，南海熱比容SSH的上升速率為0.14 mm／a。顯然，21世紀(jì)的南海比容SSH上升速率1.97 mm／a遠(yuǎn)大于20世紀(jì)的線性上升速率。

圖5 RCP4.5情景下21世紀(jì)南海平均比容SSH預(yù)測(cè)Fig.5 The mean steric SSH prediction of the South China Sea in the 21st century under RCP4.5

圖6 南海2091—2100年平均總SSH和1991—2000年平均總SSH的差Fig.6 The difference between the averaged total SSH of the South China Sea in 2091 to 2100 and that in 1991 to 2000

將模式輸出的動(dòng)力SSH高度疊加上整個(gè)南海海域平均比容SSH，忽略誤差項(xiàng)，得到南?？係SH，計(jì)算21世紀(jì)末后10年與20世紀(jì)末后10年SSH的差，得21世紀(jì)南海SSH上升值分布圖（圖6）。21世紀(jì)末10年南海海域年平均SSH相對(duì)于20世紀(jì)末10年上升了15～39 cm。中南半島東部（也就是呂宋島西部海域）以及呂宋海峽東西兩側(cè)的海域有明顯的上升趨勢(shì)，上升最大值可達(dá)39 cm。在蘇拉威西海和巴士海峽以東海域，SSH變化幅度為20～25 cm。在泰國(guó)灣海域SSH上升幅度較小，僅為8～12 cm左右。本文模擬的SSH上升值分布與現(xiàn)在的SSH上升趨勢(shì)分布基本一致，周劍［23］利用1993—2009年衛(wèi)星高度計(jì)資料計(jì)算了南海和印度洋SSH上升趨勢(shì)，得1993—2009年南海SSH上升較快的海域位于呂宋島西部海域，上升較慢的海域位于西南部海域和南海北部沿岸陸架流海域。丁榮榮［21］利用1993—2002年的T／P衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)計(jì)算南海SSH趨勢(shì)，得到1993—2002年南海SSH上升趨勢(shì)存在明顯的區(qū)域特征，呂宋島西側(cè)的深水海盆上升率較大，在西南部海域海平面上升率則較小。

21世紀(jì)末后10年平均比容SSH與20世紀(jì)末后10年平均比容SSH的差具有明顯的空間分布（見圖7）。該空間分布特征表示比容SSH升高降低的相對(duì)值，不包括區(qū)域平均值。到21世紀(jì)末，南海的比容SSH的變化基本都是正的，總比容SSH升高約20～28 cm，主要是熱比容的貢獻(xiàn)。熱比容SSH升高約15 ～22 cm，鹽比容SSH變化較小，約為5～7 cm，呂宋島東側(cè)的深水海盆總比容SSH上升高達(dá)25～28 cm，由熱比容主導(dǎo)產(chǎn)生。在南海中部有兩個(gè)明顯的上升區(qū)域，一個(gè)位于廣東沿岸流和呂宋冷渦之間（16°N，113°E）附近，最大值約為27 cm，與該海區(qū)熱比容SSH上升有直接的關(guān)系。另一個(gè)位于中南半島東南部（10°N，112°E）附近，最大值可達(dá)26 cm，在這個(gè)區(qū)域鹽比容SSH也達(dá)到了最大值，約為7.5 cm。在南海南部和西部比容SSH上升速率較低，甚至在某些邊界區(qū)域有下降趨勢(shì)，如加里曼丹島西北側(cè)、泰國(guó)灣和海南島西側(cè)。這與丁榮榮等［21］利用Ishii和Levitus資料得到比容SSH的趨勢(shì)分布一致：在呂宋島西側(cè)比容SSH上升趨勢(shì)較明顯，有個(gè)高值中心位于中南半島和巴拉望島之間（10°N，110°E）附近；而在西南部海域，如加里曼丹島北側(cè)和中南半島西南側(cè)等海域呈下降趨勢(shì)。

總的來(lái)說，總比容SSH變化主要來(lái)自熱比容SSH，表明通過海面輸入海洋的熱通量增加，鹽比容SSH貢獻(xiàn)比較小，這與Antonov等［24］、Ishii等［25］和Cheng等［26］的研究結(jié)論相符。John指出全球平均比容SSH變化中鹽比容的貢獻(xiàn)占了10%，并且只有在一些海域，如北大西洋靠近北極海域，鹽度對(duì)于總比容SSH的影響是主要的，而熱比容異常僅僅是鹽比容異常的補(bǔ)償。另外，21世紀(jì)南海海域的鹽比容與熱比容對(duì)海平面的作用都是正的，這與Levitus等［27］研究結(jié)果相符。Levitus等發(fā)現(xiàn)，與大西洋和印度洋不同，在太平洋中，除了34°N～45°N和22°S～38°S之外，熱比容SSH和鹽比容SSH是以同樣的方式改變著海平面。

本文探討的RCP4.5情景下的南海SSH變化，沒有考慮陸地冰（包括陸地高山冰川，格陵蘭島和南極冰蓋等）融化的影響。綜合多位學(xué)者的研究［28—30］，預(yù)計(jì)在21世紀(jì)高山冰原和格陵蘭冰川等陸地冰川融化導(dǎo)致全球平均SSH上升20～36 cm。根據(jù)Mitrovica等［31］的研究，陸地冰川融化導(dǎo)致的西北太平洋SSH變化與全球平均值相當(dāng)，因此，本文假設(shè)南海也因此上升同樣的量值，再疊加上本文模擬的總SSH上升15～39 cm，得到21世紀(jì)南海SSH將上升35～75 cm。

圖7 南海2091—2100年與1991—2000年平均比容SSH的差Fig.7 The difference between the averaged steric SSH of the South China Sea in 2091 to 2100 and that in 1991 to 2000

5 結(jié)論

本文結(jié)合衛(wèi)星高度計(jì)資料和SODA溫鹽數(shù)據(jù)，利用氣候耦合模式CCSM4對(duì)全球SSH變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)的模擬結(jié)果及三維海洋環(huán)流模式POP，模擬了RCP4.5情景下21世紀(jì)南海SSH的變化趨勢(shì)及空間分布。主要結(jié)論如下：

南海海域21世紀(jì)末平均總SSH相對(duì)于20世紀(jì)末上升15～39 cm，明顯上升海域位于中南半島東部的南海中部、南部海域，上升幅度最大可達(dá)39 cm。另外，在呂宋海峽東西兩側(cè)海域的上升幅度也比較大，最大可達(dá)37 cm。如果加上格陵蘭和南極等陸地冰川融化的影響，21世紀(jì)南海總SSH上升值將可能達(dá)到35～75 cm。

從空間分布上來(lái)說，南海的比容SSH的變化基本都是正的，總比容SSH升高約20～28 cm，明顯上升區(qū)域位于呂宋島東面的深水海域，廣東沿岸流和呂宋冷渦之間海域，以及中南半島東南部海域?？偙热軸SH的變化主要來(lái)自熱比容，鹽比容SSH貢獻(xiàn)比較小。南海南部和西部比容SSH上升速率較低，如加里曼丹島西北側(cè)、泰國(guó)灣和海南島西側(cè)有下降趨勢(shì)。

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Sea level variations in the South China Sea during the 21st century under RCP4.5

Zhang Ji1，Zuo Juncheng1，Li Juan1，Chen Meixiang1
（1.Key Laboratory of Ministry of Education for Coastal Disaster and Defence，Hohai University，Nanjing 210098，China）

Combining the Satellite altimeter data and SODA temperature-salinity data，in this paper we have simulated the long-term trends and the spatial distribution of the sea level of South China Sea（SCS）during the 21st century with the POP model.The forcing field of the POP model is the predicted global simulation results of CCSM4 （Community Climate System Model version4）model under the Representative Concentration Pathways Scenarios （RCP4.5）.The simulated results show that the average sea level in the last ten years of 21st century of the South China Sea would rise by 15 to 39 cm compared to that in the last ten years of 20th century.The significant sea level increase would locate in areas such as the eastern and southeastern of Indo-China Peninsula，and the east and west sides of Luzon Strait.The maximum rise could reach up to 39 cm.If the influence of the melting glaciers such as Greenland sheet and Antarctica sheet was considered，the total rise of the south China sea level during the 21st century could reach 35 to 75 cm.The significant increase of the steric sea level would locate in areas such as the deepwater basin in the east of Luson Island，the waters between the Guangdong Coastal Current and Luzon Cold Eddy and the southeastern of Indo-China Peninsula.The total steric sea level change mainly came from thermal steric sea level，while the contribution of halo steric was small.The steric sea level rise rate was relatively low in the southern and western of South China Sea，e.g.a downward trend was shown on the northwest of Kalimantan Island，in the gulf of Thailand and on the west of Hainan Island.

sea level change；long-term trend；steric sea level；dynamic sea level

P722.7；P731.34

A

0253-4193（2014）11-0021-09

2012-08-28；

2013-08-06。

國(guó)家自然科學(xué)基金（41276018）；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201005019－05）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）（2013CB430302）。

張吉（1988—），女，河南省南陽(yáng)市人，主要從事氣候與海平面變化研究。E-mail：jyuyi＠sina.com

*通信作者：左軍成，教授，主要從事潮波動(dòng)力學(xué)、氣候與海平面變化研究。E-mail：zuo＠ouc.edu.cn

張吉，左軍成，李娟，等.RCP4.5情景下預(yù)測(cè)21世紀(jì)南海海平面變化［J］.海洋學(xué)報(bào)，2014，36（11）：21—29，doi.10.3969／j.issn.0253-4193.2014.11.003

Zhang Ji，Zuo Juncheng，Li Juan，et al.Sea level viarations in the South China Sea during the 21st century under RCP4.5［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2014，36（11）：21—29，doi.10.3969／j.issn.0235-4193.2014.11.003