1、,海面和海面變化概念 海面變化理論的發(fā)展 海面變化研究意義,第一節(jié) 海面變化的基本概念,對(duì)古代海面遺跡的調(diào)查，現(xiàn)在的衛(wèi)星測(cè)高，都證實(shí)了威勒的質(zhì)疑海面處于永恒的運(yùn)動(dòng)變化之中。海面變化與氣候變化、地殼運(yùn)動(dòng)一樣，是地球固有的一種物理運(yùn)動(dòng)，是地球旺盛的新陳代謝活動(dòng)的表現(xiàn)形式。,1. 對(duì)海面的理解 2. 海面變化的理解 3. 對(duì)幾對(duì)術(shù)語(yǔ)的理解,一、海面和海面變化概念,1. 對(duì)海面的理解,(1)海面 ( SLSea Level ) 海洋水體的真實(shí)表面，它是有形的，處于永不停頓的運(yùn)動(dòng)之中 。 海平面不平海面地形 sea level sea-level sea surface,1. 對(duì)海面的理解,1. 對(duì)海面

2、的理解,(2)平均海面 ( MSLMean Sea Level ) 某一統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)海面的平均位置，假想的平面，陸高海深測(cè)量的基準(zhǔn)面。 基準(zhǔn)面不準(zhǔn)海面不靜,1. 對(duì)海面的理解,1. 對(duì)海面的理解,(3)大地水準(zhǔn)面 ( Geoid ) 地球重力場(chǎng)的等位面,1. 對(duì)海面的理解,地球自然表面地面 + 海面，客觀存在的自然面 大 地 水 準(zhǔn) 面重力場(chǎng)等位面， 客觀存在的自然面 參 考 橢 球 面為確定大地水準(zhǔn)面形狀引入的非自然面,描述地球形狀的三種“面”:,地球剖面 ( 0 度 經(jīng)線方向),地球剖面(赤道方向),海面地形,全球海面地形-大地水準(zhǔn)面的起伏,全球海面地形立體影像圖,2. 對(duì)海面變化的理解,(

3、1)海面變化 ( Sea-level change ) *海面變化指的是海面的垂直升降。 *廣義-狹義秒-百萬(wàn)年； *如何度量? 兩種坐標(biāo)系,2. 對(duì)海面變化的理解,(2)相對(duì)海面變化 ( RSL change ) 陸地坐標(biāo)系海面相對(duì)于地面的升降變化，日常經(jīng)驗(yàn) (3)絕對(duì)海面變化 ( ESL change ) 地心坐標(biāo)系海面與地心之間距離的變化,2. 對(duì)海面變化的理解,(4)海面升降運(yùn)動(dòng) Eustasy, Eustatic movement *海面在地心坐標(biāo)系中的升降運(yùn)動(dòng)；是一種獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)體系-與地面升降運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。 *相對(duì)海面變化是海面升降運(yùn)動(dòng)與地面升降運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)； *從全球一致到全球不一致

4、,海面升降和地面升降是兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),自然人為,人的立足之地,地面升降區(qū)域視野,3. 對(duì)幾對(duì)術(shù)語(yǔ)的理解,(1)岸線升降與岸線擺動(dòng) 是岸線變遷的垂直分量和水平分量， 都是相對(duì)海面變化的表現(xiàn)形式和重要信息源。 *岸線定義海面與地面的交線 *新方向從岸線擺動(dòng)研究海面變化,海面升降各分量圖解,3. 對(duì)幾對(duì)術(shù)語(yǔ)的理解,(2)海侵與海退 *具有指示相對(duì)海面變化的意義 *側(cè)重于地層學(xué),渤海及其西岸的晚更新世海侵層,一、前第四紀(jì)海面變化 二、更新世海面變化 三、最近兩萬(wàn)年以來(lái)的海面變化 四、近期海面變化趨勢(shì),第二節(jié) 海面變化的過(guò)程與趨勢(shì),一、 前第四紀(jì)海面變化, 古生代以來(lái)的全球海面變化 兩高兩低 寒武紀(jì)

5、晚期(高) 侏羅紀(jì)早期(低) 白堊紀(jì)晚期(高) 晚新生代(低) 升降幅度約400米,一、 前第四紀(jì)海面變化, 新生代海面變化 三高三低，趨于降低 古新世始新世(高) 漸新世晚期(低) 中新世中期(高) 中新世晚期(低)* 上新世(高) 第四紀(jì)(低) *距今1400萬(wàn)年，東南極冰原形成,2億5千萬(wàn)年來(lái)的全球海面變化過(guò)程,二、 更新世海面變化, 大洋島嶼的海岸階地較好地記錄了最近50萬(wàn)年以來(lái)的各次間冰期的高海面。 不存在第四紀(jì)初期一二百米的高海面。,二、 更新世海面變化, 與現(xiàn)代海面相比，各次冰期最低海面要低100米左右，各次間冰期高海面相差不過(guò)數(shù)米。 更新世全球海面升降主要受冰期間冰期氣候變化控

6、制。,更新世高海面圖,最近26萬(wàn)年來(lái)的海面變化曲線,最近15萬(wàn)年來(lái)的海面變化曲線,三、最近兩萬(wàn)年以來(lái)的海面變化,1. 盛冰期最低海面 2. 晚冰期海面波動(dòng) 3. 全新世海面變化, 盛冰期最低海面,(1)理論估算 按冰川體積估算相當(dāng)于102-163米，扣除洋底水均衡下沉為91-117米。 通常采用值距今18000年前， -100米左右。, 盛冰期最低海面,(2)實(shí)測(cè)結(jié)果 中國(guó)東部海面9821米 大陸架海面遺跡高度不等于古海面高度，東海陸架下沉6636米。,盛冰期陸橋圖,末次冰期最盛期(距今21-17千年前) 某些大陸橋的大至范圍, 晚冰期海面波動(dòng),(1)迅速上升 5000年回升了7080%，中國(guó)

7、東部平均上升速度18.2毫米/年。 (2)急劇波動(dòng)與“三冷二暖”氣候波動(dòng)相對(duì)應(yīng)。中國(guó)東部海面在三次冷期的下降速度都大于10毫米/年，波林暖期700多年的平均上升速度64毫米/年。,東海陸架岸線變遷圖,第氣候-海面波動(dòng)期(距今18.010.9千年前)的8條海岸線，可劃分為4個(gè)徘徊期3個(gè)推進(jìn)期 1W(18.0 15.0 )晚冰期，150 160m； 1A(15.0 14.4 )推進(jìn)到110 120 m，一般40km，最大140km； 2W(14.4 13.2 )老仙女木冷期，110 120m； 2A(13.2 12.4 )波林暖期，北部570km，南部350km，中部150km； 3W( 12.4

8、 12.1 )中仙女木冷期，后撤10 20km； 3A(12.1 11.5 )阿勒羅德暖期，沿深切河谷成曲折岸線； 4W(11.5 10.9 )新仙女木冷期，后撤50km；, 全新世海面變化,(1)總的一致的看法 早全新世海面快速上升，距今6000年前后已接近現(xiàn)代高度。 伴隨有多次小幅度的波動(dòng)。, 全新世海面變化,(2)關(guān)于經(jīng)6000年以來(lái)的海面變化 曾經(jīng)有過(guò)爭(zhēng)論，焦點(diǎn)是全新世中期海面是否曾高于現(xiàn)代?。 結(jié)論由于全球性的的均衡調(diào)整，世界各地記錄的海面變化過(guò)程各不相同，基本上可劃分為6個(gè)帶。,四、 近期海面變化趨勢(shì),1. 近百年來(lái)的海面變化趨勢(shì) 2. 未來(lái)海面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè), 近百年來(lái)的海面變化趨

9、勢(shì),(1)平均速度 驗(yàn)潮站記錄表明全球平均海面上升速度為1015厘米/100年。 (2) 波動(dòng) 與氣溫波動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。, 未來(lái)海面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè),(1)全球平均海面變化趨勢(shì) ( ESL ) 考慮因素 冰川消融、海洋熱膨脹。,海面預(yù)測(cè)的基本思路, 未來(lái)海面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè),(1)全球平均海面變化趨勢(shì) ( ESL ) 預(yù)測(cè)結(jié)論IPCC (2001)各方案預(yù)估值的范圍為988cm (1990-2100AD). IPCC (1995) 最具代表性的IS92a方案最佳估計(jì)49厘米的分項(xiàng)值是冰川冰蓋16厘米、格陵蘭冰原6厘米、南極冰原-1厘米、熱膨脹28厘米。, 未來(lái)海面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè),(2) 地區(qū)性相對(duì)海

10、面變化趨勢(shì) ( RSL ) 重要性 更具現(xiàn)實(shí)意義。在地殼上升區(qū)海面上升減慢轉(zhuǎn)為下降，在地殼下沉區(qū)海面加速上升。 考慮因素 海岸升降、海面變形, 未來(lái)海面變化趨勢(shì)預(yù)測(cè),(2) 預(yù)測(cè)的基本原則 同氣候變化預(yù)測(cè)的基本原則“注重自然過(guò)程與人為影響交互作用機(jī)制的研究”。,太湖流域2030年海面地面變化潛在影響區(qū)分布圖,第三節(jié) 海面變化的原因,一、絕對(duì)海面變化機(jī)制 三種基本類型和三種基本機(jī)制 冰川型海面升降運(yùn)動(dòng)海水體積變化 構(gòu)造型海面升降運(yùn)動(dòng) 洋盆容積變化 大地水準(zhǔn)面型海面升降運(yùn)動(dòng) 大地水準(zhǔn) 面變化,絕對(duì)海面變化基本機(jī)制圖,三種基本機(jī)制-基本類型,海水體積變化 冰川型海面升降運(yùn)動(dòng) 洋盆容積變化 構(gòu)造型海面

11、升降運(yùn)動(dòng) 大地水準(zhǔn)面變化 大地水準(zhǔn)面型海面升降運(yùn)動(dòng),二、 相對(duì)海面變化機(jī)制,在絕對(duì)海面變化機(jī)制之外，加上地面升降運(yùn)動(dòng)機(jī)制。 海面變化研究是涉及水圈、大氣圈和巖石圈的綜合研究課題。,海水體積變化,一、 海水水量變化 大陸冰量變化冰川型海面升降運(yùn)動(dòng)(Glacio- eustasy)，第四紀(jì)海面變化的主要類型,全球冰體積數(shù)據(jù),全球大陸現(xiàn)代冰體積 Flint (1971) - 24.06106 km3 (水體積當(dāng)量)； 65 m (海面當(dāng)量) 全球大陸末次冰期最盛期的冰體積 Hughes(1981) - 84.174 97.829 106 km3 (水體積當(dāng)量)；127 163 m (海面當(dāng)量), 原

12、生水的補(bǔ)充,原生水(Primary water )補(bǔ)充 千年-毫米級(jí)；增加說(shuō)和循環(huán)說(shuō) Penck (1934) - 2.8 mm/ka ; Perry (1967) - 30億年，70 % 燧石二氧化硅膠凝體（ SiO2 nH2O）,O18增加了1.8，其原因是地幔水（ O18 =0.7）的加入,海底“煙囪”,二、 海水密度變化, 海水溫度變化 海水鹽度變化,溫密度變化數(shù)據(jù),海水溫度、密度變化 Fairbridge (1961) - 海洋表層到底層升溫1，海面上升2m IPCC (1995) - IS92a-AD2100 預(yù)測(cè)方案49厘米海面上升量中海洋熱膨脹的貢獻(xiàn)是 28cm Pattulo

13、 (1955) - 對(duì)月均海面溫度影響11cm，鹽度影響5cm,洋盆容積變化,一、板塊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的變化 海底擴(kuò)張速度和洋中脊體積變化 現(xiàn)代海洋中洋中脊的體積是1.6108，海水體積是1.35 109，洋中脊體積是海水體積的12%，這部分體積相當(dāng)于300米海面升降量。,洋盆容積變化,二、各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的變化 造山型海面升降運(yùn)動(dòng)(Orogen-eustasy)造山期導(dǎo)致全球性海退 造陸型海面升降運(yùn)動(dòng)(Epeirogen-eustasy) 造陸期導(dǎo)致全球性海退,洋盆容積變化,三、洋底大幅度下沉導(dǎo)致的變化 蓋奧特(Guyot)現(xiàn)象 四、均衡運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致的變化 冰川均衡、水均衡、全球均衡調(diào)整,五、其它影響洋盆容積的機(jī)制, 局部海盆變化 8 maBP直布羅陀海峽封閉， 7-5百萬(wàn)年前成盆地。地中海盆地的海面當(dāng)量為10-12m 沉積作用 沉積型海面升降運(yùn)動(dòng)(Sedimento-eustasy)，千年-厘米級(jí),大地水準(zhǔn)面變