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1、1,第九章 未来全球气候变化及其影响,2,9.1全球气候变化预测 9.2全球气候变化的可能影响 9.3全球海平面变化及其可能影响 9.4未来全球变化的复杂性与不确定性,3,第一节 全球气候变化预测,温室气体浓度 增温的预测 降水或干湿的预测,4,IPCC:=Intergovernmental Panel on Climate Change联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC的建立：认识到潜在的全球气候变化问题，世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）于1988年建立了政府间气候变化专门委员会（IPCC）。它对联合国和WMO的全体会员放。 IPCC的作用：是在全面、客观、公开和透
2、明的基础上，评估与理解人为引起的气候变化、这种变化的潜在影响以及适应和减换方案的科学基础有关的科技和社会经济信息。,5,全球气候变化既有自然原因，也有人为原因。由于未来自然气候变化的方向还有很大的不确定性，特别是在人们关心的 年代到世纪时间尺度上，现在还不能给出明确的回答，这里所讨论的只是人为温室气体增加可能造成的气候变化。,6,影响气候变暖的各种因素,7,右图：IPCC关于全球年平均气温的模型。 从图中可以看出，在考虑到自然和人为 因素之后，模型与实际情况吻合的相当 好。图中横坐标为年份，纵坐标为温度， 单位是摄氏度。,影响因素,8,令全球变暖的因素包括自然因素和人为因素。科学家对于这两种因
3、素都建立了数学模型。对于自然因素的模拟，模型与实际的观测数据重合的只有20世纪上半叶。对于人为因素的模拟，我们可以看到，大部分时间它们是重合的。当考虑到自然和人为因素的共同作用后，模型的预言与实际观测结果就吻合的相当好了。当然，我们也可以看到，尽管相当吻合，图中还是有一些不尽如人意的地方。这是气候变化模型的不完善造成的。但是无论如何，这都强有力的证明了人类活动与气候变化是相关联的。,9,10,排放温室气体的人类活动包括：所有的化石能源燃烧活动排放二氧化碳（在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低）；化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过
4、程排放二氧化碳和氧化亚氮；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程排放甲烷；土地利用变化减少对二氧化碳的吸收；废弃物排放甲烷和氧化亚氮，等等。,IPCC 2001年,11,碳黑Black carbon,全球气候变化、温室效应的出现能找到某个责任人吗？答案是否定的。来自加利福尼亚大学圣迭戈分校的Veerabharan Ramanathan教授在发言中指出：每个人都对气候变化负有责任。“我们过去认为主要是二氧化碳导致全球变暖。现在我们知道，还有另外一个主要的罪魁祸首，就是碳黑（Black carbon）。” Veerabhadran Ramanathan教授用生动的图片和比喻说道：“温室气体就像一个毯子，人
5、们让它变得越来越厚。我们应关注最近新证实的褐云，它使地球戴了一个面罩。我们应该努力去把这个面罩摘掉。” 这里的大气“褐云”是由碳黑与其它气溶胶结合生成的，碳黑吸收阳光辐射，让大气增温，因而造成气候变暖。,12,温室效应,全球变暖是由温室效应加剧引起的。温室效应本身并无害处，它可以使地球保持温暖，以利于生命存活。 温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，,13,14,右图：工业时代温室气体在大气层中的 含量。横坐标是时间，左方纵坐标是 气体的浓度 （ppm=百万分比,ppb=10亿分比）。 右方纵坐标是单位面积的辐射强
6、度， 单位是W/m2,15,16,将来呢？,6个SRES示例性情景A1B，A2，B1 和 B2，A1FI 和 A1T中， CO2，CH4，N2O和二氧化硫的人为排放量。根据IPCC排放情景特别报告。,17,IPCC共发展了两套排放情景，早先的是1992年的排放情景，主要用于第二次评估报告中气候模式的预测，称为IS92情景。第二套排放情景是2000年提出的，称作SRES（排放情景特别报告）情景，已用来代替IS92用于第三次评估报告中的气候预测中（2001）。SRES排放情景由A1、B1、A2、B2四种不同的情景族组成。,18,排放情景特别报告（SRES）中的排放情景 A1. A1框架和情景系列描
7、述的是一个这样的未来世界，即经济快速增长，全球人口峰值出现在21世纪中叶、随后开始减少，新的和更高效的技术迅速出现。其基本内容是强调地区间的趋同发展、能力建设、不断增强的文化和社会的相互作用、地区间人均收入差距的持续减少。A1情景系列划分为3个群组，分别描述了能源系统技术变化的不同发展方向，以技术重点来区分这三个A1情景组：化石密集（A1F1）、非化石能源（A1T）、各种能源资源均衡（此处的均衡定义为，在假设各种能源供应和利用技术发展速度相当的条件下，不过分依赖于某一特定的能源资源）。 A2. A2框架和情景系列描述的是一个极其非均衡发展的世界。其基本点是自给自足和地方保护主义，地区间的人口出
8、生率很不协调，导致持续的人口增长，经济发展主要以区域经济为主，人均经济增长与技术变化越来越分离，低于其它框架的发展速度。 B1. B1框架和情景系列描述的是一个均衡发展的世界，与A1描述具有相同的人口，人口峰值出现在世纪中叶，随后开始减少。不同的是，经济结构向服务和信息经济方向快速调整，材料密度降低，引入清洁、能源效率高的技术。其基本点是在不采取气候行动计划的条件下，更加公平地在全球范围实现经济、社会和环境的可持续发展。 B2. B2框架和情景系列描述的世界强调区域性的经济、社会和环境的可持续发展。全球人口以低于A2的增长率持续增长，经济发展处于中等水平，技术变化速率与A1、B1相比趋缓、发展
9、方向多样。同时，该情景所描述的世界也朝着环境保护和社会公平的方向发展，但所考虑的重点仅仅局限于地方和区域一级。,19,对6个SRES情景和IS92a情景， 运用目前的方法计算出的 大气CO2，CH4和N2O浓度值。,20,增温的预测,对于未来全球增温的预测方法： 数值模式（主要） 目前气候变化的趋势外推 根据地质时期资料的古气候类比方法,21,图一：1860年以来全球气温的变化。横坐标代表年份， 纵坐标代表温度，单位是摄氏度。,22,科学家们通过对于树木年轮、珊瑚礁、冰等历史纪录的研究，得出了过去一千年气候变化的大致趋势。,过去1000年北半球气候变化的趋势。横坐标代表年份，纵坐标代表温度，单
10、位是摄氏度。 从图中可以明显的看出，过去100多年北半球的气温确实在上升。,23,增温的预测,几种不同的气候模型对于下一百年全球气温变化的预测。纵坐标的单位是摄氏度。 如图所示，下一个一百年气温仍将升高。图中右侧显示的是各模型预测的不确定范围。根据IPCC模型的预测，从1990到2100年，全球平均气温仍将上升1.45.8。,24,25,降水变化的差异性很大。 IPCC第三次评估报告指出，全球气候增暖后，21世纪全球平均降水趋于增多，大多数热带地区平均降水将增多，副热带大部地区平均降水将减少，高纬度地区降水也趋于增多。 分季节而言，北半球冬季，热带非洲降水将增加，东南亚变化不大，中美洲将减少；
11、北半球夏季，南亚的降水变化不大。地中海地区的夏季和澳大利亚的冬季降水将减少。高纬度地区冬、夏季的降水均趋于增多。气候增暖后，强降雨事件会增加。由于降水的增加不足以平衡温度增高和可能蒸发的加大，大陆的中部地区夏季一般会变干。此外，气候变暖后北半球夏季季风降水的年际变化可能加大。,26,预计平均降水将增加的地区，大多数可能会出现较大的降水年际变化。很小的降水变化，会引起水资源的很大变化。这意味着出现干旱的可能性增加，一些地方可能发生更频繁的干旱和洪涝。中美洲和南欧地区夏季降水预计减少1020，这可能会是降水日数不变、每次降水量减少的缘故，更可能会是雨日大大减少、无雨时段大大延长的缘故。气候变暖对澳
12、大利亚降水影响的模式研究结果表明，总的降水量变化不大，但小雨日数减少，大雨日数变为原来的2倍，洪水出现的概率至少要加倍。 我国科学家模拟研究的结果显示，只考虑二氧化碳以每年1的速率增长，预计到2100年东亚和我国的降水年平均将比1961-1990年30年年平均增加0174毫米日；若考虑二氧化碳和气溶胶同时以每年1的速率增长，预计到2100年东亚和我国的降水年平均将比1961一1990年30年年平均减少0013毫米日。,27,第二节 全球气候变化的可能影响,对陆地生态系统的可能影响 对农业生产的 影响 对淡水资源的 影响,28,对陆地生态系统的影响,大气CO2浓度升高造成全球气候变暖和降水分布图
13、式的改变，必然会对陆地和海洋生态系统以及人类活动产生影响。 IPCC1995评估报告认为，按1994年的排放水平，到2100年，大气CO2含量的最佳估计为50010-6。全球平均气温上升2左右，增温速率接近0.2/10年。一般认为全新世全球平均气温变化幅度最大不超过23。（100年的变化10000年的变化。） 问题就出现了：气温的急剧变化 人类社会和自然环境系统能否适应?（环境变化了，我们不一定能适应）,29,30,楼兰古国的消失气候的变化,31,32,稳定过渡 新的平衡,气候的急剧变化会使生态系统产生一些独特的过渡特征。 植物：草本植物和乔木 草本植物：响应迅速，可以很快在新的水热条件下达到
14、平衡态 乔木：响应缓慢 ，完全调整到平衡态需要很长的时间。 因此，在森林和草原的边界上会出出现一些复杂的情形。,33,34,此外，气候变化速率太快，可能会造成一些植物种的更新和迁移速率跟不上环境变化的步伐。灭绝 由于现代陆地生态系统的碎片化合人为应力作用的存在，动植物中正在经历着前所未有的灭绝。 在全球变暖的情况下，物种灭绝的速度会进一步加快。已经没有足够的时间和空间让他们适应。（已经呈碎片状分布的动植物物种，将来的迁移将受到限制，因此，无法再找到适宜生存的生境。）,35,36,雪莲面临着灭绝的危险,37,38,对农业生产的影响,全球气候曾暖造成的生态系统过渡性质，有助于正确评价气候变化后各个
15、地区的农业生产潜力。CO2增加导致的气候变化有显著的区域差异，不同的国家都在计算着对自己的农业和经济的影响。 前苏联学者： 很乐观，因为前苏联的 疆土多分布于升温幅度较大的高纬度地区。这种繁荣首先是由于农业种植带可以向北大幅度推进。（这种乐观有点盲目，因为变暖后相当长时期生态系统处于非平衡状态。即使针叶林带南部由于热量增加而有利于农作物生长，原来林下的灰化土并不能很快转变成肥沃的可耕作土壤。这种矿物质和有机质都贫乏的土壤无疑是不利于在短时间内发展农业的。） 美国：在气候增暖的情况下，美国中西部主要粮食产区的土壤水分状况将趋恶化，这 可能会对美国农业造成不良影响。 中国：主要的农业区位于东部季风
16、区。CO2增加引起的气候变化使这个地区没有美国农业地带那样干旱，同时这个地区的北部也没有像前苏联北方那样的限制性土壤。未来的增暖很可能使中国东部土壤水分条件趋于有利，这一点，再加上生长季的延长和夏季热量的略微增加，将更有利于作物生长。由于雨季在春季向北推进更早，华北地区的春旱将缓解，但黄淮流域可能会出现短暂伏旱现象。东北地区由于温度升高，过去曾对农作物造成严重危害的低温冷夏问题将趋于消失。 非洲和东欧：如果增温引起季风环流加强，季风区降水增加，那么非洲萨赫勒地带和印度的农业生产可能也会获利，特别是在这些地区偏向内陆沙漠的半湿润地带和半干旱地带，土壤水分条件可能会得到明显改善。但是欧亚大陆的内部草原地带，主要包括东欧和俄罗斯的农业地带，温度的影响可能会更明显，并可能导致土壤水分状况恶化，不利于农业生产。,39,光合作用强度随CO2浓度的变化,饱和点,补偿点,CO2浓度增加本身有利于提高粮食产量,40,使农作物光合产量增加 CO2是光合作用的原料，大气中CO2的浓度对光合作用影响强烈.有时起限制因子的 作用。植物对CO2吸收利用具有补偿点和饱和点。CO2补偿点是植物光合作用
