海底地形会影响海面高度吗?

海底地形会间接塑造海面高度:它引导海浪和潮汐的运动,而卫星测高则利用海面高度来绘制海底地形图。

直接答案

会,但只是间接影响。海底的形状并不决定海洋的平均高度,但它会改变海浪和潮汐的运动方式,而这些变化会表现为局部水面高度的差异。这种关系也是双向的:卫星通过测量海面高度来推断海底地形,因此两者相互关联[2][4]。

5篇文献引用

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海底如何塑造水面

海底地形相当于水下的地形:即海底的深度和形状。它之所以会影响水面,是因为海浪到达浅水区时会减速并发生弯曲。在北海,落潮三角洲中移动的沙洲会导致非线性波浪传播,因此一个波高预测模型必须把海底地形数据作为输入才能保证准确[2]。在这种环境下,同一片外海波浪场可能因下方海底形态不同而产生不同的有效波高。

这种影响并不限于海浪。研究人员专门构建了亚马孙河口的高分辨率海底地形与陆地地形数据集,因为要刻画河口的水动力特征,就必须同时了解水下深度和周边陆面形态[5]。这说明的是建模水流运动需要哪些数据,而不是说海底地形本身决定了平均海平面。

卫星为何能从海面读出海底

这种联系也是反向的。卫星测高测量的是海面高度,而这些高度测量被用来反演全球海洋重力场和海底地形模型[4]。换句话说,海面携带着由海底山脉和海沟所塑造的重力场的微弱印记,正是这种印记使得从太空绘制海底地形成为可能。

同样的逻辑也出现在河流中。地表水和海洋地形任务测量水面高度,研究人员利用这些高度观测来估算河流水深,而大范围河流水深无法通过遥感直接测量[3]。在英国一条小河上,由此得到的水深估算足够准确,基于这些估算构建的洪水模型在模拟洪水范围和深度方面,与基于当地河流实测调查的模型表现相当[3]。这证明水面高度包含了关于下方河床的可用信息。

这对海洋高度意味着什么

对于开阔大洋,实际的答案是:海底地形主要通过海浪和潮汐的运动来影响局部水面高度,而不是整体抬升或降低海洋。这里提供的最清晰证据来自海岸和河口:波浪在变化沙洲上的传播[2],以及需要同时使用海底地形和陆地地形的水动力建模[5]。这些都是局部和区域效应,而不是全球海平面信号。

还有一个建模方面的注意事项值得留意。一项针对印度尼西亚东部的地震层析成像研究明确考虑了地形、海底地形和流体海洋,并考察了地表高程如何影响合成地震波形[1]。这项工作把海底地形视为改变信号在地球-海洋系统中传播方式的因素,这与改变海洋稳定高度是不同类型的影响。证据支持海底形状与水面高度之间存在双向联系,但并未表明海底地形决定了海洋的平均高度。

本文引用的文献

1

<i>SASSIER22</i>:包含地形、海底地形和流体海洋的印度尼西亚东部全波形层析成像

一个印度尼西亚东部的全波形层析成像模型纳入了地形、海底地形和流体海洋,并考察了地表高程对合成地震波形的路径依赖效应。

2

利用随机场模拟海底地形的CNN混合数据深度神经网络进行空间海浪高度预测

一个深度神经网络利用模拟海底地形预测了近岸有效波高,因为沙洲形态变化会导致非线性波浪传播,需要海底地形输入。

3

利用地表水和海洋地形任务进行洪水淹没建模

研究开发了从地表水和海洋地形任务的高度观测中估算河流水深的方法,所得水深足够准确,在英国一条小河上其洪水建模效果与基于实测调查的模型相当。

4

海洋卫星测高及其反演全球海洋重力场和海底地形模型的研究进展

一篇关于海洋卫星测高的综述描述了如何利用海面高度测量来反演全球海洋重力场和海底地形模型。

5

亚马孙河口综合海底地形与潮间带地形

研究创建了亚马孙河口的高分辨率海底地形与潮间带地形数据集,因为刻画河口动力特征需要同时了解海底地形和陆地地形。