2024年中国沿海海平面变化及影响状况
Coastal sea level change and impacts in China: the state of 2024
Received: 2025-06-23 Revised: 2025-07-16
作者简介 About authors
石绥祥,男,研究员
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石绥祥, 王慧.
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受自然因素和人类活动的共同影响,近几十年来全球变暖持续,2023年全球大气CO2平均浓度创历史新高,为(420.0±0.1)×106[1]。2024年全球平均表面温度比工业化前水平(1850—1900年平均值)高(1.55±0.13)℃,为有观测记录以来最暖的年份;全球海洋上层2000m持续增暖,2024年海洋热含量达历史新高,较2023年增加1.94×1022 J,2015—2024年海洋热含量增幅是2005—2014年的1.35倍。2024年南极最大海冰范围和最小海冰范围均为有观测记录以来第二低[2]。全球海平面上升是由气候变暖导致的海水增温膨胀、陆源冰川和极地冰盖融化等因素造成的。气候变暖背景下海平面加速上升,1993—2024年上升速率为(3.5±0.3)mm/a,2015—2024年上升速率为1993—2002年的2.2倍,2024年海平面达有卫星观测记录以来的最高位[1]。
预估显示,21世纪全球海平面仍将继续上升,到2100年,相对于1995—2014年,在中等/高温室气体排放情景下,全球平均海平面将上升0.56m/0.77m[3]。海平面上升将导致低海拔沿海地区洪涝和海岸侵蚀的强度和频率普遍增加。海平面上升将不可避免地对一些小岛屿和低洼沿海地区构成生存威胁,导致沿海生态系统损失、地下水盐渍化、洪水和沿海基础设施的破坏,从而在短期或长期的时间尺度内给居民、生计、健康和水安全等带来风险。2020年全球近11%的人口(8.96亿人)居住在低海拔沿海地区(指海拔10m以下的沿海平原或浅滩区域),到2050年可能超过10亿人,沿海居民和沿海生态系统面临着不断升级的海平面上升风险[4]。2022年2月,美国国家海洋和大气管理局、美国国家航空航天局和其他联邦机构组成的海平面上升工作组发布的《美国全球和区域海平面上升情景》报告指出,海平面上升呈指数级放大沿海洪水事件的影响。由于海平面上升,2000—2020年美国沿海高潮洪水发生概率增加了2倍多,对沿海基础设施,以及地下淡水资源、沿海湿地和河口生态系统等造成影响[5]。同时,高海平面和强降水同时发生将导致河流径流暴涨,可能会引发沿海地区复合洪水。
受区域水文气象要素和地面沉降等影响,全球海平面上升具有区域差异,我国位于海平面上升速率相对较大的西太平洋区域,上升速率高于全球平均水平,沿海地区面临着比内陆地区更高的海平面上升风险。本文基于全国海洋观测数据和全国沿海海平面变化影响调查数据等[6],分析了2024年中国沿海海平面变化及影响状况,以期为减轻海岸带灾害风险、提升韧性应对能力提供支撑和参考。
1 中国沿海海平面变化特征
图1
图1
1980—2024年中国沿海海平面变化
Fig. 1
Sea level change along China coast during 1980-2024
表1 1980—2024年中国沿海代表站海平面上升速率
Table 1
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2024年,中国沿海海平面变化区域特征明显。辽宁至江苏沿海海平面较常年高111 mm,渤海沿海海平面较常年高139 mm,均为1980年以来最高;台湾海峡南部沿海海平面相对较低,较常年高约30 mm。与2023年相比,中国沿海海平面上升幅度呈现“中部大、南北小”的特点,江苏中部至福建中部沿海海平面上升幅度约38 mm,江苏中部以北沿海海平面上升幅度为18 mm,福建中部以南沿海海平面上升幅度为19 mm(图2)。与常年平均海平面相比,渤海、黄海、东海和南海沿海海平面分别高139、96、80和71 mm,其中渤海沿海海平面较常年平均海平面偏高最明显。
图2
图2
1980—2024年中国沿海主要海洋站海平面变化
Fig. 2
Sea level change at representative stations along China coast during 1980-2024
1980—2024年,中国沿海5年平均海平面呈上升趋势,上升速率为每5年17.5 mm。2020—2024年中国沿海平均海平面较1980—1984年平均值高140 mm,较上一个5年高22 mm(图3)。
图3
图3
1980—2024年中国沿海5年平均的海平面变化
Fig. 3
Changes in 5-year-average sea level along China coast from 1980 to 2024
2024年中国沿海各月海平面变化波动较大,有8个月的区域海平面为1980年以来同期最高或第二高。如图4所示,2月,中国沿海海平面较常年同期高116 mm,为1980年以来同期第四高位,其中河北至长江口沿海海平面较常年同期高188 mm,比2023年同期上升约70 mm,略高于2014年,为1980年以来同期最高。3月,中国沿海海平面较常年同期高109 mm,为1980年以来同期第二高,其中辽东湾沿海海平面较常年同期高176 mm,比2023年同期上升39 mm,为1980年以来同期最高。8月辽宁至江苏沿海海平面较常年同期高124 mm,比2023年同期上升约24 mm,为1980年以来同期最高。11月,中国沿海海平面较常年同期高120 mm,为1980年以来同期第二高,其中台湾海峡以南沿海海平面较常年同期高138 mm,比2023年同期上升约149 mm,为1980年以来同期最高。5月和6月浙江中部以南沿海、9月和10月河北至长江口沿海海平面均为1980年以来同期第二高。
图4
图4
中国沿海典型区域及月份海平面长期变化
Fig. 4
Sea level changes in the coastal areas of China in typical regions and months
中国沿海海平面异常变化与厄尔尼诺/拉尼娜事件关系密切,一般在厄尔尼诺事件的衰减期至拉尼娜事件的前期,沿海海平面偏高[9]。2024年,赤道中东太平洋经历了从厄尔尼诺状态到拉尼娜状态的转变,东亚冬季风负异常明显,南海夏季风持续时间长,较常年偏晚近两个月结束,8—10月副热带高压平均面积和强度均为1980年以来同期最大,距平风场导致沿岸出现长时间增水过程,近海海域出现大范围海洋热浪,这些均与典型月份海平面异常变化密切相关。以2024年8月为例(图5),长江口以北沿海气温和海温较常年同期分别高2.54℃和2.06℃,其中渤海和黄海沿海出现大范围海洋热浪,最大强度超过5.0℃;副热带高压面积和强度均为1980年以来同期最大,沿海气压较常年同期低2.1 hPa,沿海总体以增水过程为主。多种因素共同作用导致长江口以北沿海海平面为1980年以来同期最高。
图5
图5
2024年8月西北太平洋气温(a)、海温(b)和气压(c)距平
Fig. 5
Surface air temperature (a), sea surface temperature (b), and mean sea level pressure (c) anomaly in the North-West Pacific in August, 2024
2 极端海平面事件及影响
气候变暖背景下,2024年中国沿海海平面达近45年来最高,高海平面、天文大潮加大了风暴潮、滨海城市洪涝和咸潮入侵的致灾程度。
2024年,受高海平面、天文大潮和风暴增水三者共同作用,沿海出现了4次较强的极端海平面事件,对山东、河北、广东、广西、海南和浙江等省沿海的堤防、道路,渔业养殖,以及农田等产生较大影响,4次事件造成经济损失分别约0.7亿元、90亿元、1.3亿元和0.41亿元。如表2所示,4次极端海平面事件分别发生在“240826”温带气旋、热带气旋“摩羯”、热带气旋“贝碧嘉”和“普拉桑”,以及热带气旋“康妮”影响期间,沿海局部区域海平面较常年分别高747、710、620和550 mm,前两次事件期间海平面高度接近高温室气体排放情景下2100年全球海平面上升预测值770(630~102)mm(与1995—2014年平均海平面相比,下同),后两次事件期间海平面高度达到或超过了中等温室气体排放情景下2100年海平面上升预测值560(440~760)mm。
表2 2024年热带/温带气旋和极端海平面事件影响状况
Table 2
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注:海平面数据为受影响较大代表站的统计结果(相对于常年平均海平面)。
2024年10月下旬和11月下旬,较高的基础海平面、天文大潮以及大范围沿岸增水“三碰头”,导致沿海海面异常升高,引发两次范围较广的海水倒灌事件,给沿海地区的海水养殖、居民生活、农业生产、排水设施以及旅游设施等带来不同程度的影响[10]。
2024年10—11月,我国沿海平均海平面较常年同期高147 mm,比2023年同期高125 mm,为1980年以来同期最高(图6)。2024年10月20日前后是长江以北沿海的天文大潮期,受冷空气过程影响,期间沿海出现大范围增水过程,高海平面、天文大潮和增水三者叠加引发高潮洪水事件,局部区域极值水位达百年一遇以上,尤其是辽东湾沿岸极值水位达到300~500年一遇,引发范围较大的海水倒灌。此次过程造成沿海渔业养殖受灾、基础设施和滨海旅游设施等受损,直接经济损失近3.73亿元。2024年11月,福建以南沿海海平面较常年(1993—2011年平均值)高约300 mm,多处站位19—20日的平均海平面较常年高450~500 mm。19日前后,为长江以南沿海的天文大潮期,受台风“万宜”外围环流共同影响,沿岸出现大范围增水过程,惠州站30 mm以上的增水过程持续时间近30 h(图7)。
图6
图6
1980—2024年10—11月中国沿海海平面变化
Fig. 6
Sea level changes in the coastal areas of China in October-November from 1980 to 2024
图7
图7
惠州站2024年11月潮位和风暴增水变化
Fig. 7
The tide and storm surge variation at Huizhou station in November 2024
3 海平面上升影响
2024年,受气候变化和海平面上升累积效应,以及年度极端海平面事件等多种因素的共同影响,辽宁、河北、山东、江苏和海南沿海部分监测岸段海岸侵蚀较重,辽宁盘锦、锦州,河北沧州、唐山,山东潍坊,江苏盐城等沿海局部地区海水入侵程度较重。与2023年相比,长江口、钱塘江口和珠江口咸潮入侵程度总体加重,其中钱塘江口咸潮入侵次数、影响天数以及最大氯离子浓度均增加。
3.1 海岸侵蚀
海平面上升导致近岸波浪和潮汐能量增加、风暴潮作用增强,加剧海岸蚀退和岸滩下蚀,同时加大侵蚀海岸的修复难度。近10年调查结果显示,受海平面上升、极端海平面事件等多种因素共同影响,中国沿海典型砂质和粉砂淤泥质监测岸段海岸持续蚀退(图8)。
图8
图8
2014—2024年辽宁营口白沙湾岸段(a)及江苏盐城扁担港南岸段(b)海岸持续蚀退
Fig. 8
Continuous coastal erosion at Baisha Bay in Yingkou, Liaoning (a) and Biandan Harbour in Yancheng, Jiangsu (b) from 2014 to 2024
受高海平面和极端海平面事件等影响,2024年中国沿海海岸侵蚀较重的砂质监测岸段主要分布在辽宁、河北、山东和海南等省沿海,侵蚀较重的粉砂淤泥质监测岸段主要分布在江苏沿海。与2023年相比,河北、福建、广东、海南等省沿海部分监测岸段海岸侵蚀加剧。其中河北秦皇岛东山浴场、江苏盐城滨海振东闸至南八滩闸、盐城扁担港南养殖区和海南东方华能电厂南侧岸段年平均侵蚀距离分别达到10.0、8.5、9.3和4.5 m。
3.2 海水入侵
海平面上升加剧沿海地区海水入侵,影响沿海地下淡水资源、土壤生态系统、工农业生产,以及居民生活和健康。2024年渤海和黄海海平面较常年明显偏高,沿海地区海水入侵较严重,重度海水入侵主要分布在辽宁葫芦岛、锦州、丹东,河北唐山、沧州,山东潍坊、烟台,江苏连云港、盐城等沿海局部地区。
海平面、潮汐、风暴潮和上游来水等影响咸潮入侵程度[11]。2015—2024年钱塘江口(南星水厂)咸潮入侵持续时间及入侵次数变化见图9。2024年长江口、钱塘江口和珠江口共发生19次较强的咸潮入侵过程。与2023年相比,2024年咸潮入侵程度总体加重,其中钱塘江口入侵次数、影响天数以及最大氯离子浓度均增加。钱塘江口共监测到4次咸潮入侵过程,影响天数21 d,均发生在天文大潮期。9—10月,钱塘江口沿海海平面较常年高252 mm,期间受热带气旋“贝碧嘉”和“241018”温带气旋等影响,沿海出现持续增水过程。高海平面、天文大潮和增水叠加,引发了2次咸潮入侵过程,其中9月17日咸潮入侵过程影响天数6 d,最大氯离子含量为1800 mg/L,影响南星水厂取水132 h。
图9
图9
2015—2024年钱塘江(南星水厂)咸潮入侵次数及持续时间变化
Fig. 9
Occurrence times and time length of saltwater intrusion in Qiantang River estuary (Nanxing water-plant) from 2015 to 2024
4 小结
2024年中国沿海海平面达有观测记录以来最高位,较常年(1993—2011年平均值)高96 mm,沿海各月海平面变化波动较大,有8个月的区域海平面为1980年以来同期最高或第二高。沿海发生4次较强的极端海平面事件,以及两次影响范围较广的海水倒灌事件,给辽宁、广东、广西、海南和浙江等省沿海带来较严重影响。与2023年相比,长江口、钱塘江口和珠江口咸潮入侵程度总体加重,辽宁、河北、山东、江苏和海南沿海部分监测岸段海岸侵蚀较重,辽宁盘锦、锦州,河北沧州、唐山,山东潍坊,江苏盐城等沿海局部地区海水入侵程度较重。气候变暖背景下,海平面加速上升对沿海地区自然生态环境和社会经济可持续发展造成持续影响。应统筹高质量发展与高水平安全,不断提升海平面监测和风险预警能力,强化海岸防护韧性,优化海岸带空间布局,积极参与全球海洋治理,促进人与自然和谐共生。
参考文献
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