渤海近岸波浪气候的变化趋势,长期观测揭示的新发现
渤海作为我国重要的内海,长期以来对我国的海洋环境和气候研究具有重要意义。波浪气候变化不仅对海岸线的侵蚀和防洪工程有深远影响,还对近岸生态系统及沿海经济活动起到重要作用。
渤海由于其地理位置特殊,受东亚季风影响较大,波浪气候具有显著的季节性和年际变化特点。随着气候变化的持续,波浪气候的变异性也在逐渐增加。这不仅为沿海管理带来了挑战,也为波浪能等可再生能源的开发提供了新的视角。
研究利用了1998—2022年渤海8个海洋站的观测资料,研究发现渤海海域的波浪主要受季风的影响,其波高和周期随季节变化明显,冬季波高大于夏季,整体波高较小,联合分布分析表明,波高在0.2~0.4 m之间,波浪周期在3~3.5s最为常见。渤海近岸海域的波高对气候变化的响应较弱,冬季与海洋尼诺指数(ONI)和北太平洋指数(NPI)呈中度相关,夏季与北极涛动(AO)呈中度相关。
通过长期观测数据的分析,我们可以得出渤海海域波浪气候的变化特征和趋势。气候变化和人类活动的双重作用使得该地区的波浪气候表现出更加复杂的变化模式。未来,需要更多基于观测和数值模拟的研究,以更好地理解这些变化并制定相应的应对措施。
参考文献:Q Miao,J Yang,Z Wang,Y Zhang,Y Yang,G Wei,F Ding,L Cheng, A study on wave climate variability along the nearshore regions of Bohai Sea based on long term observation data. Ocean Engineering,doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.117947
一、影响渤海海浪气候变化的关键因素是什么?
渤海海浪气候变化是一个复杂的过程,受多种因素共同作用。 虽然题目中提到了渤海波高对气候变化的响应较弱,但从长期来看,气候变化仍是影响渤海海浪气候的重要因素之一。
东亚季风作为影响亚洲天气气候的主要系统,其强度和位置的季节性变化直接影响渤海海域的风场,进而影响波浪的生成和传播。NPO是北太平洋海域海面气压和海温异常的一种耦合振荡,其变化会引起东亚地区大气环流的调整,从而影响渤海海浪。AO是北极地区海平面气压与中纬度地区海平面气压的跷跷板式振荡,其正位相会加强极地冷空气活动,从而影响东亚冬季风强度,进而影响渤海海浪。
渤海海面温度的变化会影响海气之间的热量和水分交换,进而影响局部大气环流,从而影响波浪的生成。渤海北部存在海冰,海冰的形成和消融会影响海面热量平衡,进而影响局部大气环流。
另外,沿岸的港口、堤坝等工程建设会改变海岸线形态,影响波浪的传播和破碎。全球气候变暖导致海平面上升,也会对波浪场产生一定的影响。
二、什么是海洋尼诺指数(ONI)、北太平洋指数(NPI)、北极涛动(AO)?他们分别有什么作用?
1、海洋尼诺指数(Oceanic Niño Index,ONI):是衡量厄尔尼诺-南方振荡(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)现象强弱的指标之一。ENSO是一种周期性出现的热带太平洋海温异常现象,对全球气候产生深远影响。ONI主要通过监测热带太平洋中部和东部海域的海面温度异常来反映ENSO的状态。当ONI为正值时,表示发生厄尔尼诺现象,全球气候往往出现异常,如部分地区干旱加剧,部分地区降水增多。
2、北太平洋指数(North Pacific Index,NPI):是描述北太平洋海域海面气压变化的一种指标。 NPI的正负相位反映了北太平洋海气系统的不同状态,进而影响北半球中高纬度地区的天气气候。 NPI的正相位通常与北太平洋高压增强、西风带增强相关,而负相位则与北太平洋高压减弱、西风带减弱相关。 NPI的变化会对北美、东亚等地区的气候产生显着影响。
3、北极涛动(Arctic Oscillation,AO):是指北极地区与中纬度地区气压呈反相变化的一种大气环流现象。AO的正相位表示北极气压较低,中纬度气压较高,此时极地涡旋强盛,极地冷空气不易向南侵袭,中纬度地区气候相对温和。AO的负相位则相反,北极气压较高,中纬度气压较低,极地涡旋减弱,极地冷空气更容易南下,导致中纬度地区出现极端寒冷天气。
ONI、NPI和AO都是表征大尺度气候变化的重要指标。 它们之间存在复杂的相互作用,共同影响全球气候。ENSO(ONI)对全球气候的影响最为广泛,其变化会引起全球范围内的气温、降水、极端天气事件等的变化。NPI和AO主要影响北半球中高纬度地区的气候,如北美、欧洲等。NPI的变化会影响北太平洋风暴路径、强度和频率,而AO则与极端寒冬事件密切相关。三者之间存在耦合关系,例如,ENSO事件的发展会影响NPI和AO的演变,而NPI和AO的变化也会反馈影响ENSO。
ONI、NPI和AO是气候学研究中常用的指标,它们分别反映了热带太平洋、北太平洋和北极地区的气候变化特征。通过对这些指标的研究,可以更好地理解全球气候系统,预测极端天气事件,为气候变化应对提供科学依据。
三、思考
渤海波浪气候变化与ENSO、AO等大尺度气候现象的耦合机制是什么?渤海不同海域的波浪气候变化对气候变化的响应是否存在差异?波浪极端事件(如风暴潮)的发生频率和强度是否与气候变化有关?
沿岸工程建设(如港口、堤坝)对近岸波浪场的影响如何?海域开发活动(如围填海、养殖)对波浪传播和能量耗散的影响如何?人类采取的气候变化缓解措施(如减排)对渤海波浪气候有何潜在影响?
波浪变化对滨海湿地、潮间带生物多样性的影响如何?波浪变化对近岸沉积物输运的影响,进而对海岸线演变的影响如何?波浪变化对滨海湿地的生态系统服务功能(如防浪护岸、固碳)有何影响?
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