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1、,海面和海面变化概念海面变化理论的发展海面变化研究意义,第一节 海面变化的基本概念,对古代海面遗迹的调查，现在的卫星测高，都证实了威勒的质疑海面处于永恒的运动变化之中。海面变化与气候变化、地壳运动一样，是地球固有的一种物理运动，是地球旺盛的新陈代谢活动的表现形式。,1.对海面的理解2.海面变化的理解3.对几对术语的理解,一、海面和海面变化概念,1.对海面的理解,(1)海面(SLSea Level)海洋水体的真实表面，它是有形的，处于永不停顿的运动之中。海平面不平海面地形sea level sea-level sea surface,1.对海面的理解,1.对海面的理解,(2)平均海面(MSLMe
2、an Sea Level)某一统计时段内海面的平均位置，假想的平面，陆高海深测量的基准面。基准面不准海面不静,1.对海面的理解,1.对海面的理解,(3)大地水准面(Geoid)地球重力场的等位面,1.对海面的理解,地球自然表面地面+海面，客观存在的自然面 大 地 水 准 面重力场等位面，客观存在的自然面 参 考 椭 球 面为确定大地水准面形状引入的非自然面,描述地球形状的三种“面”:,地球剖面(0 度 经线方向),地球剖面(赤道方向),海面地形,全球海面地形-大地水准面的起伏,全球海面地形立体影像图,2.对海面变化的理解,(1)海面变化(Sea-level change)*海面变化指的是海面的
3、垂直升降。*广义-狭义秒-百万年；*如何度量?两种坐标系,2.对海面变化的理解,(2)相对海面变化(RSL change)陆地坐标系海面相对于地面的升降变化，日常经验(3)绝对海面变化(ESL change)地心坐标系海面与地心之间距离的变化,2.对海面变化的理解,(4)海面升降运动 Eustasy,Eustatic movement*海面在地心坐标系中的升降运动；是一种独立的运动体系-与地面升降运动无关。*相对海面变化是海面升降运动与地面升降运动的合运动；*从全球一致到全球不一致,海面升降和地面升降是两个独立的运动系统,自然人为,人的立足之地,地面升降区域视野,3.对几对术语的理解,(1)岸
4、线升降与岸线摆动 是岸线变迁的垂直分量和水平分量，都是相对海面变化的表现形式和重要信息源。*岸线定义海面与地面的交线*新方向从岸线摆动研究海面变化,海面升降各分量图解,3.对几对术语的理解,(2)海侵与海退*具有指示相对海面变化的意义*侧重于地层学,渤海及其西岸的晚更新世海侵层,一、前第四纪海面变化二、更新世海面变化三、最近两万年以来的海面变化四、近期海面变化趋势,第二节 海面变化的过程与趋势,一、前第四纪海面变化,古生代以来的全球海面变化 两高两低寒武纪晚期(高)侏罗纪早期(低)白垩纪晚期(高)晚新生代(低)升降幅度约400米,一、前第四纪海面变化,新生代海面变化 三高三低，趋于降低古新世始
5、新世(高)渐新世晚期(低)中新世中期(高)中新世晚期(低)*上新世(高)第四纪(低)*距今1400万年，东南极冰原形成,2亿5千万年来的全球海面变化过程,二、更新世海面变化,大洋岛屿的海岸阶地较好地记录了最近50万年以来的各次间冰期的高海面。不存在第四纪初期一二百米的高海面。,二、更新世海面变化,与现代海面相比，各次冰期最低海面要低100米左右，各次间冰期高海面相差不过数米。更新世全球海面升降主要受冰期间冰期气候变化控制。,更新世高海面图,最近26万年来的海面变化曲线,最近15万年来的海面变化曲线,三、最近两万年以来的海面变化,1.盛冰期最低海面2.晚冰期海面波动3.全新世海面变化,盛冰期最低
6、海面,(1)理论估算 按冰川体积估算相当于102-163米，扣除洋底水均衡下沉为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)实测结果中国东部海面9821米大陆架海面遗迹高度不等于古海面高度，东海陆架下沉6636米。,盛冰期陆桥图,末次冰期最盛期(距今21-17千年前)某些大陆桥的大至范围,晚冰期海面波动,(1)迅速上升 5000年回升了7080%，中国东部平均上升速度18.2毫米/年。(2)急剧波动与“三冷二暖”气候波动相对应。中国东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。,东海陆架岸线变迁图,第气候
7、-海面波动期(距今18.010.9千年前)的8条海岸线，可划分为4个徘徊期3个推进期1W(18.0 15.0)晚冰期，150 160m；1A(15.0 14.4)推进到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 12.1)中仙女木冷期，后撤10 20km；3A(12.1 11.5)阿勒罗德暖期，沿深切河谷成曲折岸线；4W(11.5 10.9)新仙女木冷期，后撤50km；,全新世海面变化,(1)总的一致的看法早全新世海面快速上升，距今
8、6000年前后已接近现代高度。伴随有多次小幅度的波动。,全新世海面变化,(2)关于经6000年以来的海面变化曾经有过争论，焦点是全新世中期海面是否曾高于现代?。结论由于全球性的的均衡调整，世界各地记录的海面变化过程各不相同，基本上可划分为6个带。,四、近期海面变化趋势,1.近百年来的海面变化趋势2.未来海面变化趋势预测,近百年来的海面变化趋势,(1)平均速度 验潮站记录表明全球平均海面上升速度为1015厘米/100年。(2)波动 与气温波动有较好的对应关系。,未来海面变化趋势预测,(1)全球平均海面变化趋势(ESL)考虑因素冰川消融、海洋热膨胀。,海面预测的基本思路,未来海面变化趋势预测,(1
9、)全球平均海面变化趋势(ESL)预测结论IPCC(2001)各方案预估值的范围为988cm(1990-2100AD).IPCC(1995)最具代表性的IS92a方案最佳估计49厘米的分项值是冰川冰盖16厘米、格陵兰冰原6厘米、南极冰原-1厘米、热膨胀28厘米。,未来海面变化趋势预测,(2)地区性相对海面变化趋势(RSL)重要性更具现实意义。在地壳上升区海面上升减慢转为下降，在地壳下沉区海面加速上升。考虑因素海岸升降、海面变形,未来海面变化趋势预测,(2)预测的基本原则同气候变化预测的基本原则“注重自然过程与人为影响交互作用机制的研究”。,太湖流域2030年海面地面变化潜在影响区分布图,第三节
10、海面变化的原因,一、绝对海面变化机制三种基本类型和三种基本机制冰川型海面升降运动海水体积变化构造型海面升降运动 洋盆容积变化大地水准面型海面升降运动 大地水准 面变化,绝对海面变化基本机制图,三种基本机制-基本类型,海水体积变化冰川型海面升降运动洋盆容积变化构造型海面升降运动大地水准面变化大地水准面型海面升降运动,二、相对海面变化机制,在绝对海面变化机制之外，加上地面升降运动机制。海面变化研究是涉及水圈、大气圈和岩石圈的综合研究课题。,海水体积变化,一、海水水量变化 大陆冰量变化冰川型海面升降运动(Glacio-eustasy)，第四纪海面变化的主要类型,全球冰体积数据,全球大陆现代冰体积Fl
11、int(1971)-24.06106 km3(水体积当量)；65 m(海面当量)全球大陆末次冰期最盛期的冰体积Hughes(1981)-84.174 97.829 106 km3(水体积当量)；127 163 m(海面当量),原生水的补充,原生水(Primary water)补充千年-毫米级；增加说和循环说Penck(1934)-2.8 mm/ka;Perry(1967)-30亿年，70%燧石二氧化硅胶凝体（SiO2 nH2O）,O18增加了1.8，其原因是地幔水（O18=0.7）的加入,海底“烟囱”,二、海水密度变化,海水温度变化 海水盐度变化,温密度变化数据,海水温度、密度变化Fairbr
12、idge(1961)-海洋表层到底层升温1，海面上升2mIPCC(1995)-IS92a-AD2100 预测方案49厘米海面上升量中海洋热膨胀的贡献是 28cmPattulo(1955)-对月均海面温度影响11cm，盐度影响5cm,洋盆容积变化,一、板块运动导致的变化海底扩张速度和洋中脊体积变化现代海洋中洋中脊的体积是1.6108，海水体积是1.35 109，洋中脊体积是海水体积的12%，这部分体积相当于300米海面升降量。,洋盆容积变化,二、各种构造运动导致的变化造山型海面升降运动(Orogen-eustasy)造山期导致全球性海退造陆型海面升降运动(Epeirogen-eustasy)造陆
13、期导致全球性海退,洋盆容积变化,三、洋底大幅度下沉导致的变化盖奥特(Guyot)现象四、均衡运动 导致的变化冰川均衡、水均衡、全球均衡调整,五、其它影响洋盆容积的机制,局部海盆变化 8 maBP直布罗陀海峡封闭，7-5百万年前成盆地。地中海盆地的海面当量为10-12m 沉积作用沉积型海面升降运动(Sedimento-eustasy)，千年-厘米级,大地水准面变化,Geoidal eustasy 大地水准面型海面升降运动，海面变形运动；根本原因-地球重力场变化一、地球运动参数变化 自转速度变化 极移,极移对海面变化的作用,理论计算表明1度的极移最大能使海面相对与陆地上升或下降373米,大地水准面变化,二、地球质量分布变化 地表质量再分配 地核-地幔变化三、太空引力变化 引潮力,大地水准面型海面升降运动的机制,大地水准面型海面升降运动,相对海面变化机制图,相对海面变化,
