气候变化与清洁能源-第一章

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1、气候变化与清洁能源 Climate Change and Clean Energy,南开大学电子信息与光学工程学院,电子信息与光学工程学院 王广才 E-mail: wgc2008 13920800459,教材: 新能源概论，刘洪恩，化学工业出版社，2013 现代气候学概论，王绍武，气象出版社，2008 参考书： 新能源与可再生能源技术（第2版），李传统，东南大学出版社，2012 新能源和可再生能源发展，穆献中，石油出版社，2009 气候变化应对战略之国别研究，陈泮勤，气象出版社，2010 气候变化对中国经济社会可持续发展的影响与应对，王守荣，科学出版社，2011 大国博弈与能源战争，李建中，西

2、北工业大学出版社，2009 清洁能源-低碳文明的引擎，苏更林，化学工业出版社，2014,一、当当网-购买： 1、新能源概论、刘洪恩、化学工业出版社、2013 2、清洁能源-低碳文明的引擎、苏更林、化学工业出版社、2014 3、新能源和可再生能源发展、穆献中、石油出版社、2009 4、新能源与可再生能源技术（第2版）、李传统、东南大学出版社 5、气候变化对中国经济社会可持续发展的影响与应对、王守荣、科学出版社，2011 6、气候变化应对战略之国别研究、陈泮勤、气象出版社、2010 二、京东-购买： 1、现代气候学概论、王绍武、气象出版社、2008 2、大国博弈与能源战争、李建中、西北工业大学出版

3、社、2009 亚马逊,考核办法 开卷考试 考勤与提问：15% 读书报告与讨论：35% 开卷考试：50%,考试时间预计 2016-6-7（星期二）,微信公众平台-订阅号 名称：气候变化与清洁能源 微信号：QHQJ_NKU,功能介绍：南开大学本科生公共选修课气候变化与清洁能源学习交流平台。,QQ群：气候变化与清洁能源 QQ号：413968457,南开大学 教务处 教育在线 http:/222.30.60.9/meol/jpk/course/blended_module/index.jsp?courseId=51041#,第1章 概论（1课时） 1.1 气候与气候系统；1.2 气候系统的研究；1.3

4、 现代气候学革命。 第2章 中国气候（2课时） 2.1 中国的气候特征；2.2 东亚大气环流；2.3 季风；2.4 梅雨；2.5 寒潮；2.6 台风。 第3章 全球与中国气候变革率（3课时） 3.1 近百年全球气候变暖；3.2 全球降水状况；3.3 中国气温变化；3.4 中国降水变化；3.5 中国的气候灾害。,主要授课内容提纲及学时安排,第4章 人类活动对气候的影响（2课时） 4.1 人类活动；4.2 全球变暖对人类与社会发展的影响；4.3 全球气候变暖的对策。 第5章 能源概述（赵颖教授，电子信息与光学工程学院院长，2课时） 5.1 能源的分类；5.2 传统能源概述；5.3 世界能源消耗的特

5、点、分布及现状；5.4 中国能源消耗的特点、分布及现状；5.5 新能源。 第6章 太阳能与光伏发电系统（张晓丹教授，电光学院光电子薄膜器件与技术研究所所长，4课时） 6.1 太阳能概述；6.2 太阳能光伏电池；6.3 光伏系统的构成；6.4 光伏发电的优点与缺点；6.5 太阳能的新应用。,第7章 风能与风力发电系统（2课时） 7.1 风能概述；7.2 风能发电机组；7.3 风电控制系统。 第8章 水利发电系统（2课时） 8.1 水电概述；8.2 水电发电机组；8.3 水电控制系统。 第9章 生物质能（2课时） 9.1 生物质概述；9.2 生物质能的利用；9.3 生物质能的应用状况。 第10章

6、其它清洁能源（2课时） 10.1 地热能；10.2 海洋能；10.3 氢能。,第11章 国际社会应对气候变化的总体格局（4课时） 11.1 应对气候变化的国际框架；11.2 应对气候变化的政治格局。 第12章 应对气候变化的国别立场与政策分析（4课时） 12.1 美国；12.2 日本；12.3 德国；12.4 中国。,第1章 概论（1课时） 1.1 气候与气候系统； 1.2 气候系统的研究； 1.3 现代气候学革命。,第1.1节 气候与气候系统,一、气候概念的发展 经典气候概念：气象要素的平均 温、湿、压三要素 月平均气温、月总降水量及月平均气压。 CO2浓度增加了1/4。,第1.1节 气候与

7、气候系统,一、气候概念的发展 全球气候系统的概念： 除了温、湿、压三要素 还包括： 大气、海洋、冰雪、陆面及生物圈。,大风起于青萍之末,第1.1节 气候与气候系统,二、气候系统的成员 气候系统包括五个成员： 1、大气 2、海洋 3、冰雪圈 4、陆面 5、生物圈,大气所具有的热量只占系统总热量的3.4%。 火山活动造成“阳伞效应”。,海洋约占地球表面积的70.8%，占系统总热量的95.6%。 吸收80%的太阳热量。,冰雪圈，指大陆冰盖、冰川、海冰、永冻土及季节性雪盖，全球陆地10.6%被冰覆盖。海冰占海洋面积的6.7%。,陆面，有时也称岩石圈。,生物圈，影响较大的是世界范围的植被。植被的变化与人

8、类的活动有密切关系，主要是砍伐森林及过度放牧，开垦农田等。,自然植被的含碳量为农业用地的20100倍。破坏自然植被释放出大量的CO2，又减少了吸收CO2的源，至今仍然是大气中CO2增加的一个因素。,第1.1节 气候与气候系统,三、气候变化与变率 1、地质时期气候变化 2、冰后期的气候变化 3、现代气候变化 4、气候振动 5、气候异常,地质年代,地质时期气候变化,恐龙,现代气候变化,4、气候振动 气候振动是指气候要素的周期变化现象。这种周期并不是固定不变的，常称为准周期。 人们发现赤道地区平流层有东风与西风逐年交替现象，这种纬向振动周期平均为26个月，由于周期略长于两年，故称为准两年周期。一些研

9、究认为除此之外气候要素还存在56年、11年、22年及35年等变化周期。它们被解释为是由于太阳活动、大气环流、火山爆发和海温变化等原因造成的。,气候异常：指月、季尺度气候状况与平均值的巨大偏差。,干旱、久雨、夏季低温、冬季严寒都是气候异常。世界气象组织（WMO）把距平达到方差两倍的情况称为异常，这大约相当2.3%的概率。在实际工作中有时也把大约3040年一遇的现象称为异常。,第1.1节 气候与气候系统,四、气候变化的原因 1、太阳变率 2、地球轨道要素 3、火山活动（1991年皮纳图博火山爆发，造成了1992年夏季欧亚大陆的低温） 4、人类活动的影响,第1.1节 气候与气候系统,五、气候与人类,

10、第1.2节 气候系统的研究,一、气候监测 1、大气常规观测 地面气温、降水量及气压。月平均海平面气压图、月平均气温距平图、流层气温序列 2、海洋及系统其它成员的常规观测 海面温度、盐度、洋流及深海海温 3、非常规观测 太阳常数与太阳黑子11年周期中的黑子数成正比；大气中微量气体的观测，如CO2,第1.2节 气候系统的研究,二、气候诊断 1、气候异常的诊断（世界气象组织（WMO）把距平达到方差两倍的情况称为异常） 2、气候变化的诊断 3、气候异常事件的诊断 4、气候变化原因的检测,第1.2节 气候系统的研究,三、气候重建 1、树木年轮 春夏质地疏松，颜色较淡；秋季质地紧密，颜色较深。年轮图案同气

11、温、气压、降水量有一定的关系。 2、冰芯 氧18/氧16 3、孢粉 各类植物所占比例来判断气候，如辽宁地区，松属和桦属表示凉爽、干燥，阔叶树种表示温暖潮湿。 4、珊瑚 许多珊瑚生活在岛屿的河流入海处，珊瑚骨骼的年层宽度与营养、海温和盐度有关，营养又与流水的水质有关，所以对岛屿上的气候条件十分敏感。另外，珊瑚的氧同位素能较为准确地反映海温。 5、史料分析,第1.2节 气候系统的研究,四、气候模拟 1、19501960初，大气环流与地面气候平均状况的形成。 2、1960中1970中，气候平均状态，还可模拟季节变化及二级环流，如亚洲季风。 3、1970中1980，敏感性实验。 4、1980现在,第1

12、.2节 气候系统的研究,五、气候预测 气候有各种时间尺度的变化，从预测几十年以内的短期气候变化到预测万年以上冰期和间冰期的气候变迁，都属于气候预测的范畴。冰期的来临不仅使整个气候系统发生变化,甚至影响到整个地理环境的改变,而短期气候变化则是在不改变地理环境情况下发生的。前者属于地质学时间尺度的气候预测，后者属于气候学时间尺度的气候预测。和人类活动最密切的是一年以上到几十年以内的气候预测。 气候预测和天气预报不同。首先，后者是具体天气状况的预报，而前者则是某时段内气候要素和天气状况平均统计量的预测；其次，天气预报一般仅限于对大气圈和水圈物理过程的分析，而气候预测必须考虑包括大气、海洋、大陆、冰雪、生物圈等在内的气候系统内能量和物质交换以及天文因子的影响。此外，时间较长的气候预测，还要考虑到人类活动对气候变化的影响。 天气预报已经成为电视台收视率最高的栏目。,第1.3节 现代气候学革命,一、气候学革命的前夜 1979年日内瓦召开了世界气候大会 二、气候学革命的动力与条件 当大气CO2浓度加倍时，全球气温可上升1.54.5 三、世界气候计划（WCP） 四、TOGA计划（热带海洋和全球大气计划） 五、WOCE（世界海洋环流实验）与AMIP（大气模式比较计划）,