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1、,全球变暖及其 对人类的影响,中国地质大学地球科学和资源学院 刘本培 2010.4.15,天气与气候变化 气候变化研究方法 全球变暖地学证据 地史中的全球变化,气候变化的因素,（短波）辐射,陆地（长波） 辐射,气冰 相互作用,海气 相互作用,洋 流,海 冰,冰海洋 相互作用,风,火山喷发：气体 和火山灰颗粒 地幔放气：森林 大火,吸收 反射 发射,云,冰川和积雪,工业排气,陆面过程,湖泊与河流,径流,固体地球,人类活动,天气与气候,气候形成 三因素： 辐射 大气环流下垫面,两者研究范围的空间尺度基本一致，但时间尺度有重要区别。 世界气象组织(WMO)规定把30年作为描述气候的标准时段。,天气预
2、报,包括天气形势预报和气象要素预报 天气形势预报一般是指高压、低压、气压槽、气压脊、锋面等天气系统的未来移动、强度变化以及生成和消失的预报。 气象要素预报是指温度、湿度、风、云、降水、能见度及其各种天气现象的预报，即通常所讲的天气预报。,目前我国气象台站的天气预报主要有短期、中期和长期预报，它们预报的时效分别为l-3天，310天和1个月以上。此外，时效为几个小时的称为短时预报，时效在一年以上的称为超长期预报。,缺乏战略前瞻研究,中国农科院环发所农业减灾室主任,天气与气候变化 气候变化研究方法 全球变暖地学证据 全球变化的对策,气候变化研究方法,传统地学研究中的方法：根据研究对象发生的不同时间而
3、采取不同的研究手段。工业革命以来的近代气候变化：主要依据仪器观测记录的数据；人类有文字记录后的历史时期：一般根据物候原理，通过史书、方志等文字记录考证；更早时期的气候变化：只能根据考古和地质学方法开展研究。以往地质、地理、考古、历史不同学科各有侧重和分工。 当代人类面临解决可持续发展重大问题的需要和科技的进步，已经打破了原有的学科分工框架。,五千年来中国温度变化,细线：竺可祯（1972）根据中国古代近五千年物候记录 粗线：挪威冰川学家根据冰川后期近万年雪线高度升降变化,明清,西周,西晋,北宋,仰韶文化殷墟,隋唐,冰岩心保存古气候变化记录,高分辨率（年）古气候变化研究对象极地冰盖,残留气泡,南极
4、冰盖的冰芯采样,南极冰芯采样 同样方法可适用于地球的三个极地:南极、北极和青藏高原,就地截切冰芯，包装运回内陆实验室。 全部过程必须保持C零度以下温度。,75万年来南极气候史,南极东方站冰芯,保存42万年二氧化碳含量及温度变化历史纪录 显示十万年尺度(偏心率)周期,300,275,250,225,200,325,175,150,0,4,2,2,4,6,8,10,400，000,300，000,200，000,100，000,0 年,近2.2Ma的氧同位数记录,是谁“夸大”了全球变暖,天气与气候变化 气候变化研究方法 全球变暖地学证据 全球变化的对策,氟里昂,甲烷,全球变暖基本事实,1750 （
5、乾隆14年）,4、未来全球和中国气候的预估,预估的手段与前提科学家使用31个全球气候模式，在6种代表性温室气体排放情景下预估了未来100年的全球气候变化。这些温室气体排放情景是基于不同的人口增长率、经济发展速度、技术进步水平、环境条件、全球化情况和公平原则等假设得出的，基本涵盖了未来各种排放的情况。,目前，每年排放63亿吨碳。(1吨碳3.7吨CO2) 预估2100年将排放50350亿吨碳，导致大气CO2浓度由368ppmv增到5401000ppmv。,过去和未来大气CO2浓度的变化,年,21世纪全球变化前景,将上升1.45.8,Alps山脉冰川加速消融 2003.10.22 奥地利厄茨山谷,1
6、912,1938,1973,2003夏冰层消融1.5m(+30%),美国华盛顿州Cascade山脉“南 Cascade 冰川”后退情况 1928年和2000年对比(据USGS),20世纪山地冰川对气候变化的响应,乞里马扎罗山冰川退缩,非洲最高峰，高山生态系统对全球变化十分敏感。,南极Larsen冰架连续后退 的MODIS影象 （据 美国雪冰数据中心）,Larsen冰架持续崩解气候变暖是否使相对稳定的冰盖处于临界值？,31 Jan 2002,17 Feb 2002,23 Feb 2002,05 Mar 2002,2002年Larsen冰架一块面积约 3250 km2 的冰体在35天内崩解,北冰洋
7、,考虑CO2和气溶胶共同作用，预估我国未来100年气候变化，结果表明温度将继续上升。,1900,1950,2000,2050,2100年,10,8,6,4,2,0,-2,-4,Hadley GFDL DKRZ CSIRO CCSR CCCma NCAR OBS,温度距平（）,青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位变化的重建曲线,青海湖水位下降、面积萎缩,年,年,湖水位(米),湖水位(米),1960,1970,1980,1990,4000,4500,5000,湖面积(平方公里),年,下降约12米,缩小670多平方公里,近50年增温速率,未来变暖的范围和强度增加； 温度增加幅度由南向北增大； 西北
8、地区温度上升明显。,2030年,2050年,中国气候变化阶段小结,、进入21世纪以来(2000-2005)我国经历了4个 连续的全国性暖冬；、中国气候变暖最明显地区在西北、华北、东北地区，西北（陕、甘、宁、新）变暖幅度高于全国平均值；、华北等地区出现干旱化趋势,冬春偏暖、偏干，沙尘暴天气频发。,中高纬度陆地变暖最明显,-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,增温速率（/10年）,近百年全球温度变化速率（1901 2000年）,全球升温幅度,近50年降水变率,未来100年降水趋势,总体全国降水呈增加趋势 西北增加的趋势明显 华北间隔出现减少期,西北,
9、华北,全国,西北湖盆扩大,博斯腾湖2002较1987增加面积30.3km2 青海湖2004以来增加面积130km2 ,水面上升50cm,气候变化的空间分异,以我国50 80年代为例，既有全球趋势又有地区分异：逐步升温地区-东北、华北、新疆中部，升温率 0.10.4C/10年。纬度更高的黑龙江北部和新疆北 部可高达0.2 0.4C/10年。逐步降温地区-秦岭、淮河以南、南岭以北、四川盆地 及长江中下游，降温率 0.1C/10年。 降温中心的四川盆地达到0.14 0.16C/10年。先降后升地区-青藏高原、岭南。 70年代前降温，80年代起转为升温，升温率2300C积温带，水稻可以稳定生长。 25
10、00C积温带为水稻主产区。,西藏青稞种植扩展,七大流域天然年径流量整体减少,径流的变化率,0,-10,-20,10,20,30,(%),2030年,（据四种气候与水文模式预报）,水资源将会大大地受到影响,人类健康 受到传染性疾病（疟疾、登革热、黑热病和血吸虫病等）影响的人口数量可能增加， 热死亡人数也将增加,日常生活 夏季高温导致降温所需能源增加，造成用电受到限制,人居环境 暴雨洪涝、台风（飓风）和海平面升高引起 许多低洼和沿海居住区危险性增加,全球变暖将影响人民生活,英国研究可行性报告,英国国家科学正在着手制定一份有关地球工程可行性的报告。 如果不减少二氧化碳排放量或者实施地球工程，“我们现
11、有的文明将在我们孙辈的有生之年终结”。,更危险的图景：温度升高时，植物升长更加繁盛，对一些特定的植物来说，当它吸收二氧化碳达到饱和点时，其释放的二氧化碳将超过它的吸收量。 危险是客观存在的，但升温3可以避免，因为距2040年还有几十年时间，人类可以作出决定。,本世纪中叶就可能达到上述饱和点。 淡水将明显减少, 亚马孙河流域、欧洲、亚洲、加拿大和中美洲的森林将锐减60%。,全球变暖时间表 德国波茨坦气候影响研究所 比尔黑尔, 2005.2.2公布,首次总结今后100年内气温升高对全球生态系统、粮食生产、水资源以及经济体可能产生的影响。 2005年：世界平均温度已经比工业革命前高出0.7C。 20
12、30年前：气温将高出工业革命前1C。某些生态系统将开始感到压力（澳大利亚的昆士兰热带高地森林、南非干旱台地的多汁植物群），某些发展中国家缺水、粮食开始减产,GDP总值下降。 2050年前后：气温将高出工业革命前2C，种种严重后果将迅速涌现。北极冰层大量融化、热带珊瑚礁“白化”更频繁、地中海区更多森林火灾和虫害、落基山区河流变暖鳟鱼、鲑鱼无法生存、中国阔叶林开始枯萎、缺水人口增加15亿。,2060前后：气温将高出工业革命前3C，气候变暖的影响将开始接近临界点。亚马孙雨林很可能遭受不可挽回的破坏，令其生态系统崩溃；珊瑚礁彻底死亡可能成为普遍现象。欧洲、澳大利亚和新西兰的高山植被可能全部消失，中国的阔叶林将大面积缩减，南非干旱台地的多汁植物群将绝迹。55亿人将生活在粮食大幅减产区，缺水人口增加30亿。 2070年后：升温幅度 3C，。北冰洋将不复存在,北极熊、海象等物种消失。缺水现象日益恶化，整片土地变得不适于农作物生长，全球经济将出现严重滑坡。,
