高度計觀測的全球海平面時空變化特征

1、年月第卷第期地理空間信息，高度計觀測的全球海平面時空變化特征王珍珍，錢程程，陳摘戈（中國海洋大學，山東青島266100）要：利用AVISO數據中心提供的衛(wèi)星高度計資料，研究了1992年-2008年全球海平面的變化趨勢及分布。結果表明，全球海平面以每年2.921mm的速度上升，海平面分布具有季節(jié)及區(qū)域性差異。關鍵詞：海平面高度；曲線擬合；海平面高度變化趨勢中圖分類號：P228.41文獻標志碼:B文章編號:1672-4623(2011)05-0072-02全球海平面變化受到海水質量、海水的密度變化等因素的影響，區(qū)域海平面變化還受太陽黑子的活動、地球構造的變化、大冰川期的活動，以及大氣壓、風、大洋環(huán)

2、流、海水密度等與地球、海洋自身有關因素的影響。這些影響因素導致全球海平面的時空特征明顯。海平面變化包含了海洋特別是上層海洋水特性的變化信息，近年來海洋災害越來越頻繁，海平面的上升更是加劇了其危害程度，嚴重地威脅著人類的生存環(huán)境，對海平面變化的研究顯得尤為重要。們要求所求得的函數通過所有點（xi,yi），則保留了原始數據中所有誤差。因此在實際應用中我們并不刻意要求函數y=1數據資料本文選取的海平面高度數據，是由法國AVISO數據中心提供的融合衛(wèi)星測高數據中的UTD（up-to-date）產品的海平面高度異常數據。該產品是一種源于TOPEX/Poseidon、ERS-1/2、ENVISAT、Jas

3、on-1和GeosatFollow-On等4種同步測高衛(wèi)星并經過交叉定標的延時數據集，由每周/月周期的沿軌數據生成的1/3°×1/3°Mercator投影下（即在經度和緯度方向上具有相同的分辨率，約為33km乘以緯度的余弦）的網格化海平面高度異常數據。本文選取的時間范圍為1992年12月至2008年12月，空間范圍為82.00°N82.00°S，0.00°E359.667°E。2研究方法本文采用的是曲線擬合的最小二乘法。在科學實驗的統(tǒng)計方法研究中，往往要從一組實驗數據(xi,yi)(i=0,1,m)中，尋找自變量x與因變量y

4、之間的函數關系y=F(x)。實驗數據往往具有不準確性，數據量大的特點，測試過程中有誤差，但這組數據還是基本上能夠反映因變量與自變量之間變化的特征。如果我收稿日期：2011-03-28項目來源：國家863計劃資助項目（2008AA121701）；國家重點基礎研究發(fā)展計劃資助項目（2009CB723903）。第卷第期王珍珍等：高度計觀測的全球海平面時空變化特征73海平面變化速度分布基本相似。除印度洋西北海岸外，海平面升高速度較快的區(qū)域海平面的年平均高度較高；反之亦然。印度洋的西北海岸年海平面較低為負值，但年海平面一直呈緩慢上升的狀態(tài)。圖1全球、南北半球年平均海平面變化及趨勢3.2全球年平均海平面變

5、化趨勢分布雖然全球海平面整體呈上升的趨勢，但是從分布上來說并不是所有的區(qū)域海平面都升高了，有些地區(qū)海平面卻呈現降低的現象，如圖2所示。海平面減少最明顯的區(qū)域是里海，每年的降低速度低于-2.4cm。三大洋海平面增減變化各異，太平洋對比最為明顯。太平洋地區(qū)海平面降低區(qū)域位于其東部偏北沿岸，從白令海一直延伸至南美的秘魯沿岸；海平面增加最快的區(qū)域同太平洋暖池的位置相當，呈雙核分布，沿赤道對稱。Cazenave等和申輝等在分析衛(wèi)星高度計觀測的海平面數據時也發(fā)現了此現象。申輝等人認為太平洋海面高度變化速率呈現出的這種東降西升的地域性分布特征是風應力作用的結果，主要原因是西太平洋存在正向的東風距平，東太平洋

6、存在正向的西風距平，西太平洋東風距平的存在將使得太平洋表層海水向西太平洋堆積，導致西太平洋海平面上升；同理，風應力異常在中東太平洋導致海平面下降4-5圖3全球年平均海平面變化4.2全球季節(jié)平均海平面高度分布由全球季節(jié)平均海平面的變化可知（圖4），全球海平面年周期顯著，季節(jié)變化也較明顯，在季節(jié)尺度上比容和兩極海冰消長對于全球海平面變化的作用更明顯。除兩極周邊區(qū)域，3月5月與9月11月，6月8月與12月次年2月各個區(qū)域海平面值正負相位相反，赤道同南極周邊地區(qū)海平面的變化比較特殊。太平洋中緯度地區(qū)的海平面，受比容影響較重，12月次年5月份北半球中緯度地區(qū)海平面較低，6月11月份相反；對于南半球中緯度

7、而言海平面的變化與北半球中緯度地區(qū)相反。赤道10N附近的海域季節(jié)變化顯著。3月5月和9月11月南北兩側海域海平面高度梯度變化較大；6月8月和12月次年2月東西兩側海平面高度相差較大，且相位相反。3月5月10N15N區(qū)域海平面較高，5S10N區(qū)域海平面呈現東低西高現象；6月8月0N10N區(qū)域海平面兩頭高中間低，10S0N范圍東低西高；9月11月區(qū)域的海平面變化同3月5月份海平面值正負相位相反；12月次年2月，10S20N區(qū)域海平面東低西高。大西洋海平面的變化如同太平洋海域的縮影，各個區(qū)域同太平洋區(qū)域變化位置上相似。不同于太平洋和大西洋的海平面變化，印度洋海域3月5月份，0S20S海平面較低，其他

8、區(qū)域較高；6月8月份孟加拉灣中東部、阿拉伯灣中部、澳大利亞西北部海域海平面高度繼續(xù)保持在較高值，其他海域海平面降低；至9月11月份，整個阿拉伯海海平面降低；12月次年2月，除阿拉伯海西部區(qū)域外其他地域的海平面與9月11月份海平面正負相位相反，高值區(qū)域變低，低值區(qū)域變高。南極周邊，西太平洋120E160E區(qū)域四季的海平面都較高；東印度洋與韋德爾海域3月8月海平面較低，9月次年2月海平面較高；其他區(qū)域四季海平面高度值較低。（下轉第77頁）。南極周邊海域，不同地區(qū)的海平面變化情況也不相同。印度洋西部海域、羅斯海東部海域和別林斯高晉-阿蒙森海海域北邊界地區(qū)海平面高度有微弱的減少；印度洋東部海域、羅斯海

9、西部海域、韋德爾海、西太平洋海域北邊界地區(qū)海平面升高趨勢明顯。圖2全球年平均海平面變化速度分布4全球海平面高度分布4.1全球年平均海平面高度分布就全球整體海平面年平均分布（見圖3）來看，海平面的分布具有區(qū)域差異，其正負相位同全球年平均第卷第期表77而言，平面四參數模型優(yōu)于三維四參數模型，優(yōu)先選擇平面四參數模型；橢球參數對平面四參數轉換結果的影響完全可以忽略不計，對結果產生影響的主要為中央子午線的偏差。通過高斯投影長度變形公式與高斯投影公式得出了近似中央子午線的計算方法，并用實際數據進行了算例驗證，結果表明，近似計算得到的中央子午線的偏差為，滿足精度要求，采用52個檢核點檢核了轉換精度，結果與直

10、接轉換精度相當，由此可見本文的方法可行。參考文獻1程鵬飛，成英燕，文漢江，黃潔等.2000國家大地坐標系實用寶典M.北京：測繪出版社，2008年2成英燕，程鵬飛，顧旦生，文漢江.三維4參數模型實現地圖到CGCS2000的轉換J.武漢大學學報：信息科學版，2010（6）：120-124，128張勇.平面四參數法GPS坐標轉換技術的應用分析J.城市勘測，2005（2）：28-30歐朝敏，黃夢龍.地方坐標到2000國家大地坐標轉換方法研究J.測繪通報，2010（9）：26-28楊國清，張予東.平面控制網四參數法坐標轉換與殘差內插J.測繪通報，2010（11）：48-50王解先，邱楊媛.高程誤差對七參

11、數轉換的影響J.大地測量與地球動力學，2007，27（3）：25-27施一民.現代大地控制測量M.北京：測繪出版社，2008年34567第一作者簡介：胡海駒，工程師，主要從事空間地理信息數據生產與國土資源遙感監(jiān)測的質量檢查工作。第 （ 期 卷第 ， ） 3 Key words ， ， ， （ Key words ， ） ， ， （ ） Methods for GPS Satellite Orbits Interpolation Google Earth in the Surveying and Mapping for Water Conservancy and Hydropower Abstr

12、act Abstract by LI Guangzhou by DOU Chunhong Key words Key words （ ） ， ， （ ） Construction of Three-dimensional Geographic Public Information Analysis of the Image Pyramid-based Connection Points Extraxtionby YAO Zhiqing Abstract Service Platform Abstract by DENG Shihu Key words ， ， （ ） Key words ， ，

13、 （ ） GDAL Multi-source Spatialdata Access Middleware by LIU Changming Abstract Temporal and Spatial Characteristics of Global Sea-level Changes Based on the Observation of Altimeter Abstract by WANG Zhenzhen Key words ， ， （ ） Key words （ ） Coordinate Transformation for Large-Scale Topographic Maps with Unknow Spatial Reference System Abstract by HU Haiju Application of SketchUp to Virtual Mountain Modeling by LI Gang Abstract Key words ， ， （ ）