全球不同高潮位、低潮位和潮差的变化外文翻译资料

英语原文共 16 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

全球不同高潮位、低潮位和潮差的变化

Robert J. Mawdsley ¹ , Ivan D. Haigh ¹ , 和 Neil C. Wells ¹

¹ Ocean 和 Earth Science, National Oceanography Centre, University of Southampton, Southampton,UK

[海洋和地球科学，南安普敦大学国家海洋学中心，英国南安普敦]

摘要：潮汐通过影响海平面和海岸，对沿海地区起到重要的控制作用。洪水，航行，泥沙动力学和生态学。因此，任何潮汐的变化都有广泛而重要的影响。在本文中，我们对15个经常使用的潮汐水位(5个高水位、5个低水位和5个潮差)的长期变化进行了独特的评估，它们具有直接的实际应用。利用220个潮汐观测站的海平面数据，我们发现世界上许多地区的潮汐水位都发生了变化。对于评估的潮汐水平，36%到63%的网站的趋势明显不同(95%置信水平)为零。在某些地点，潮汐水位趋势的大小与上个世纪平均海平面的趋势相似，观测到的潮差和高水位分别超过5毫米/年1和2毫米/年。在潮差和高水位的情况下，观测到的是大于负的趋势，反之亦然。然而，我们发现平均海平面(MSL)的趋势和任何潮汐水平之间没有显著的相关性。在一些地区，包括东北太平洋、德国湾和大洋洲，都观察到了空间一致的趋势，我们还发现，不同的潮汐水平之间的趋势也有差异。这意味着分析不同的潮位是很重要的。由于潮汐的变化范围很广，而且在一些地点也有类似于MSL的变化，所以在沿海风险评估中应该考虑潮汐的变化。

介绍

海岸带是潮汐的主要控制区域。例如，沿海社区容易受到极端的高海平面和沿海洪灾的影响[Nicholls等人， 2007]，潮汐在世界大多数海岸线上扮演着重要的角色[Haigh等人， 2011; Pugh 和 Woodworth, 2014]。从港口到港口的航行受到高和低水位的高度和时间的限制 [Gill 和 Schultz, 2001]。潮汐的范围影响了沿海生态系统物种的空间范围[Stumpf 和 Haines, 1998]，而潮流控制泥沙运输[Allen等人， 1980]和潮汐能潜力 [Mackay, 2008]。此外，与海图基准面有关的潮位也被用作许多国家和国际边界的法律依据[Pugh 和 Woodworth, 2014]。因此，任何潮汐变化都有广泛的、重要的实际和科学意义。

据了解，潮汐的变化已经发生了数千年，这是因为与冰川和冰川循环有关的平均海平面（MSL）的巨大变化（高达130米）[Egbert等人， 2004; Green,2010]，以及随着海洋盆地和大陆演化而延长的时间尺度[Suuml;ndermann 和 Brosche, 1978; Muuml;ller等人， 2011]。 然而，对于许多应用来说，潮汐通常被认为在上个世纪经历了很小的变化，并且经常假定它们在下个世纪不会改变，因为产生它们的天文力量几乎是恒定的 [Cartwright 和 Tayler, 1971; Cartwright 和 Edden, 1973; Cartwright, 1985]。

然而，一些研究在20世纪和21世纪初在许多地点发现了可测量的潮汐变化 [Woodworth, 2010]。例如，在平均海平面测量的时间跨度上观测到平均高潮（MHW）和平均低潮（MLW）计算的平均潮差（MTR）的显着趋势。已经观察到这些趋势：在英国（英国）[Woodworth等人， 1991; Haigh等人， 2010];在德国湾区 [Touml;ppe 和 Fuuml;hrbouml;ter, 1994; Hollebr和se, 2005; Mudersbach等人， 2013;围绕日本的海岸线 [Rasheed 和 Chua, 2014];以及美利坚合众国（美国）周围的许多地点[Flick等人， 2003]。特定潮汐成分的振幅也显示在这些时间尺度上发生变化：在个别潮位测量位置的研究中（例如，南大西洋的圣赫勒拿Cartwright [1971];法国布雷斯特Cartwright [1972];Arauacute;jo Pugh [2008]英国Newlyn）; （例如Amin [1993]澳大利亚; Ray [2006]，Ray [2009]和Jay [2009]美国;Arauacute;jo[2005]西欧海岸，Torres和Tsimplis [2011]加勒比海; Mudersbach等[2013]为德国湾区; Zaron和Jay [2014]为太平洋的开放海洋站点）;以及评估准全球海平面数据集的两项综合研究[Muuml;ller等人， 2011; Woodworth, 2010]。在许多这些研究中，观察到的潮汐水位和潮汐成分变化的幅度与MSL的增加相当。在某些地点。例如，在20世纪后半叶，阿拉斯加的安克雷奇和北卡罗来纳州的威明顿的昼夜潮差（DTR）超过5毫米/年[Flick等人，2003]，而趋势在德国湾地区的MTR超过毫米/年[Touml;ppe 和 Fuuml;hrbouml;ter, 1994; Mudersbach等人， 2013]。因此，在某些地区，潮汐的变化足够大，以至于它们应该在沿海工程，管理和规划应用中考虑到，海平面是一个重要因素 [Woodworth等人， 1991; Muuml;ller等人， 2011]。

随着潮汐计观测的时间跨度内天文强迫保持接近恒定，潮汐水位和潮汐成分的这些可测量变化可能是由陆地因素（如水深和海岸地貌）的变化引起的，这些变化在时间和大小上产生差异观察到的潮汐[Pugh 和 Woodworth, 2014]。可能的陆地机制已经在以前的文章中进行了总结 [例如, Woodworth, 2010; Muuml;ller, 2012]，其中包括：潮汐与非潮汐变化连续体之间的相互作用 [Munk 和 Cartwright, 1966];由于全球平均海平面变化和固体地球的等静压变化引起的水深变化，这导致潮汐波长的改变[例如, Flather等人， 2001; Muuml;ller等人， 2011; Pickering等人， 2012];沿海水域，港口或河口的形态变化 [例如, Bowen, 1972; Arauacute;jo等人， 2008];内部潮汐的变化，表现为表面表达的微小变化 [例如, Ray 和 Mitchum, 1997; Mitchum 和 Chiswell, 2000; Colosi 和 Munk, 2006];以及海冰覆盖变化引起的季节变化 [St-Laurent等人， 2008]，平均电流[Cummins等人。，2000]和水柱分层 [Kang等人， 2002; Muuml;ller, 2012]（注：由于全球变暖引起全球海洋的广泛变化，后者可能对较长时间尺度产生较大影响）。

在过去的150年中，全球MSL发生了明显的升高 [Church等人， 2013]已被作为一种潜在的机制进行了探索，导致了观测到的潮汐地区变化。 例如，Woodworth等人 [1991]发现英国周边的MTR和MSL趋势呈正相关。 Muuml;ller等人 [2011]使用全球潮汐模型说明，MSL增加1m可能导致潮差范围的变化为1％-2％，而北海的模拟研究则表明潮汐波速的变化是响应 MSL变化，可导致空间变化和非线性响应 [Pickering等人， 2012; Ward等人， 2012; Pelling等人， 2013; Pickering, 2014]。 这些响应包括来自事件潮汐波反射的驻波共振，摩擦效应，海岸线几何形状以及惯性效应[van Rijn, 2011]，这意味着尽管观测到了一些区域模式，但在其他地点， 局部效应似乎占主导地位 [Woodworth, 2010]。

总之，研究表明，过去约150年的潮汐变化是：普遍的（高度空间变化）; 在某些地方很大; 并预测随着未来海平面上升而增加。 因此，它们应被视为影响海平面变化评估的重要因素。

在本文中，我们基于迄今为止进行的对潮汐变化的两个全面的准全球评估[Woodworth，2010; Muuml;ller等，2011]。然而，正如这些先前的研究所做的那样，我们不是调查个别潮汐成分的变化，而是评估几种广泛使用的潮汐水平的变化，这些变化具有直接的实际应用。检查潮汐成分的变化有助于理解引起潮汐变化的过程。然而，对于专业人员（即海岸工程师，港口当局，规划人员等）来说，难以量化这些数据，究竟这些观察到的单个潮汐组分的变化如何结合起来，改变在特定地点观测到的潮汐曲线;因此我们专注于潮汐水平。过去的研究已经评估了潮汐水平的变化 [例如, Woodworth等人， 1991; Touml;ppe 和 Fuuml;hrbouml;ter, 1994; Flick等人， 2003; Mudersbach等人， 2013; Rasheed 和 Chua, 2014] 仅限于小数据密集区域。此外，这些先前的研究仅分析了MTR或DTR，以及相关的潮汐高水位（HW）和低水位（LW）水平。

表1.选定潮汐水平的总结及其计算说明

图1.分析中使用的220个选定站点的位置图。归一化的频率直方图沿经度的x轴绘制，纬度的y轴绘制。

还有更多的潮汐水位可用，并经常用于各种应用（见表1）。 在此之前，尚不清楚不同潮汐水位的变化是否一致，或者潮汐水位的变化是否与主要潮汐组分的变化相符。 因此，本文以初步较小的研究为基础 [Mawdsley等人， 2014]，研究了220个潮汐计的15个潮汐水位的变化（图1）。 其中五个潮位是高水位，五个是低水位，五个是潮位，根据相应的高位和低位水位的差异计算（见表1）。

本文的结构如下：第2节讨论了分析的海平面数据，方法在第3节详述。我们的工作结果和讨论分别在第4节和第5节中描述，而结论在第6节。

数据

本研究中使用的海平面资料是全球极端海平面分析（GESLA）数据集的延伸。 该数据集最初由国家海洋学中心永久服务处，英国利物浦和澳大利亚南极气候与生态系统合作研究中心的工作人员整理。 GESLA数据集主要用于评估极端海平面的变化 [例如, Woodworth 和 Blackman, 2004; Meneacute;ndez 和 Woodworth, 2010; Hunter, 2012; Hunter等人， 2013] ，但如前所述，也被用于评估主要潮汐成分的变化 [Woodworth, 2010]。 这可能是全球范围内广泛研究的最佳信息来源 [Woodworth,2010]。

最初的GESLA数据集包含来自452个独特地点的记录，最迟在2008年结束。 我们在可能的情况下将所有数据集扩展到2013年底，并在南非的克尼斯纳和莫塞尔湾以及纳米比亚的吕德里茨增加了三个新的数据集。 使用从以下网站下载的研究质量数据扩展记录：夏威夷大学海平面中心为全球站点; 英国英国海洋数据中心; 美国国家海洋和大气管理局; 加拿大海洋环境数据服务; 澳大利亚气象局; 和挪威的挪威测绘管理局。

由于不同机构的质量控制程序不尽相同，因此在所有场地进行了包括识别和消除峰值以及基准或相位偏移的进一步数据检查。 这种额外的质量控制消除了明显的时间误差，并减少了更广泛频率范围内潮汐能的“拖尾”现象。 这种“拖影”可以减少谐波分析过程中由潮汐组分引起的能量[Zaron 和 Jay, 2014]。 明显受海啸影响的数据也被消除了，因为这些非气候相关事件的发生是不可预测的，并且可能扭曲结果，特别是在评估海平面气象成分时。 小海啸信号难以与非潮汐残差分离，因此一些事件仍留在数据中。

GESLA数据集中的许多记录被认为太短或者有太多年的无效数据，并且通过一些旨在确保数据具有足够的长度和质量进行稳健分析的标准而被排除在分析之外。首先，只有在该年度至少包含75％的小时价值的情况下，才允许在分析中包含日历年。如果大部分数据丢失，则潮汐中的季节性周期可能会使潮汐水平的大小偏斜。其次，记录的第一年和最后一年（基于第一条标准）之间的时间间隔至少需要28年，以便能够充分体现月球周期。月球周期的周期为18.61年，由月球升降节点的进动和月球轨道偏角的相关变化导致潮汐水平变化

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[23288]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word