第八章近现代全球变化

第八章近现代全球变化研究近现代全球气候变化的条件有利条件：可以借用陆地、海洋和太空的观测数据对全球气候进行分析；数据的精确程度比代用数据高。不利因素：某些范围广泛、幅度较大的“变化”，放在较长时间尺度上去衡量，可能只是自然界的正常振动，而不是真正意义上的变化；由于各地区对全球变化响应的区域差异，各地的变化不尽相同，互呈纷异的现象却是全球变化响应的真实反映。从电影《thedayaftertomorrow》的图片引入全球变暖的话题，珠穆朗玛峰正在消融――新的冰河世纪可能就要到来……近几十年来全球和中国的气候正经历一次近千年来从未有过的显著变化，伴随着灾害性天气频发：暴雨、台风、海啸、干旱、洪涝、沙尘暴、雷电等灾害事件频发。这种变化被科学界认为主要是由人类活动造成的大气成分的增加最终导致了这些变化。一、大气圈组成成分的变化大气成分变化是地球系统生物地球化学循环过程的平衡受到破坏的表现。1.改变大气成分的三个途径：一是通过工农业生产、生活活动改变地表向大气的排放，如化石燃料燃烧排放的CO2、SO2、CO、NO、CH4等化合物，制冷剂的使用导致氟里昂（CFCs或HCFCs）的排放；森林燃烧温室气体的排放；农业生产中各种温室气体的排放。二是土地利用/土地覆被变化（LUCC）改变了与大气交换的比例。如森林的减少使地表生物量减小，减少了对CO2的消耗和贮存。三是人类排放到大气中的某些化学成分在大气中发生一系列化学反应，改变大气中的原有的化学平衡。如氟里昂（CFCs或HCFCs）分子的氯原子在紫外线的作用下，从氟里昂分子里逃逸出来，并能反复地和臭氧结合发生反应，破坏臭氧分子，一般地，一个氟里昂分子可以和十万个臭氧发生反应。2.人类活动改变大气成分的表现：PPT教学第一，使一些成分的含量增加，如CO2、SO2、CO、NO、CH4等。第二，使另一些成分的含量减少，其中最典型的的例子是平流层臭氧。第三，改变一些大气的性质。如大气中水的酸化。第四，向大气中增添人工合成的成分。如CFCs或HCFCs3.大气成分变化的影响：大气成分的变化改变了大气层中能量的分布，破坏了原有的物质和能量平衡。CO2的含量在过去200年里一直在上升，根据极地冰芯分析资料，在18世纪以前的20万年里，大气中的CO2的含量一直波动于190×106～280×106ppv左右。但从19世纪开始，CO2的含量持续增加，到1998年已经达到360×106ppv。例如：冰芯记录的15万年来和四次冰期的气温与CO2浓度变化其他温室气体含量的增加也倍受注意。CH4：天然湿地、燃料燃烧（天然气、生物质）、稻田、动物反刍和垃圾填埋。N2O：土壤中的脱氮作用、农业生产和工业过程二、温度和降水变化大气中温室气体含量的增加，已经对地球气候产生了影响，这重要包括全球变暖、降水图式的变化，并进一步导致全球海平面上升、陆地和海洋生态系统受到干扰等。来自地面的记录确已证明，全球平均温度在过去的100多年里出现显著上升，到目前已经增加0.3-0.6℃，20世纪80年代是最暖的10年，而且全球变暖的趋势一直持续到90年代。伴随着1991-1995年中期的El-Nino事件的延长，和1970年代以来的El-Nino事件更加频繁，ENSO已表现异常。一些地区的降水也表现异常。温度变化：近140年来全球年平均地面气温距平变化近百年中国气温变化：近百年来增暖是全国性的，增温幅度为每百年0.37C；1998年是1880年以来最暖的一年，全国平均气温距平达到1.38C。全球变暖的主要观测事实：20世纪全球地面平均气温增加了0.6℃±0.2℃60年代末以来雪盖面积很可能减少了10％50年代以来北半球春夏海冰面积减少了10－15％，厚度也减小20世纪山地冰川广泛消退20世纪全球海平面平均升高了0.1－0.2米20世纪北半球大陆中高纬地区云量可能增加2％，温度日较差减小20世纪北半球大陆大部分中高纬地区降水很可能每十年增加了0.5－1.0%，而大部分亚热带大陆可能减少0.3%20世纪后期北半球中高纬地区强降水频率可能增加2－4％1950年以来极端低温出现频率很可能已减少，极端高温出现频略有增加70年代以来ENSO发生更频繁、持续时间更长、强度更大近几十年南半球部分海洋和南极大陆部分地区没有变暖，南极海冰范围未见明显变化。在过去的100多年里，增温在时间和空间上是不均匀的。在时间上，20世纪前40年和最近的20年，这两个阶段最为明显。在空间上，中高纬度地区升温幅度最大，南半球升温比北半球明显。目前的主流意见是把过去100多年的这种温度变化归结于大气温室气体浓度的增加。但是这个问题还没有最后解决。降水的变化：全球降水量的观测资料不如温度可靠，而且现有的资料也不足于发现全球性的变化趋势，但在被半球的中高纬度陆地地区，在过去的100多年里降水量有明显地增加的趋势。一项新的研究表明，在过去100多年里，全球平均降水量在10年际尺度上的变率已经增高，这可能意味着，伴随着全球增暖，全球平均降水量有更趋于多变的趋势。此外，美国本土的极端强降水事件中的降水量比例显著增加。迄今为止，还没有发现热带飓风和台风存在长期趋势性变化。赤道东太平洋地区(Nino-C区)海温距平逐月变化曲线1950年以来,世界上共发生过13次厄尔尼诺现象.其中1997年发生的并且持续至今的这一次最为严重.主要表现在:从北半球到南半球,从非洲到拉美,气候变得古怪而不可思议,该凉爽的地方骄阳似火,温暖如春的季节突然下起来大雪,雨季到来却迟迟滴雨不下,“三九”毫无寒意,正值旱季却洪水泛滥,沙尘暴愈演愈烈。拉尼娜的气候影响与厄尔尼诺大致相反。拉尼娜出现时印度尼西亚、澳大利亚东部、巴西东北部、印度及非洲南部等地降水偏多。相反，在赤道太平洋东部和中部地区、阿根廷、赤道非洲、美国东南部等地易出干旱。三、海平面变化海平面上升对人类的生存和经济发展是一种缓发性的自然灾害。也正因为它是缓发性的，因而往往不被人们重视，以为每年2～3个毫米的上升还构不成危险。其实，这种灾害是累积和渐进的。以现在每年3毫米和每十年再增加1毫米为例，本世纪第一个十年海平面将上升3厘米，第二个十年上升4厘米，最后十年将升高12厘米。到本世纪末，全球海平面将累积升高75厘米。再加上许多沿海地区地面沉降的影响，海平面上升可能达到1～2米甚至更多。这对许多地方的人来说无疑是灭顶之灾。全世界约有半数以上居民生活在距海不到60千米的沿海地区。我国有41%的人口和60%以上的财富分布在沿海地区。因此海平面持续上升是决不能忽视的重大问题。一些太平洋上小岛国，如汤加，马沙尔群岛，和密克罗尼西亚共和国应对海平面的上升时是十分脆弱的，海水的上升和海上风暴的发生都会导致海水大面积入侵，造成国家领土的丧失海平面上升。太平洋岛国将遭“灭顶之灾”“最令人伤心的是你不知道你的儿孙将住在哪儿——水面在上升，它将很快淹没你的家园，”独立电影制片人桃丽斯说。在她的《上升的水平面》的影片中，她走访了众多太平洋岛国。联合国报告指出，到2100年，地球平均气温将上升6度，海平面将提高6英寸。这一结果的直接受害者就是这些分布在浩淼太平洋上的岛国以及逾700万的人口。今年，澳大利亚环境学家发出警告，全球变暖导致的海平面上升可能将世界第二小国图瓦卢从地图上永远“淹没”。目前，仅有1万多人口的图瓦卢陆地面积仅剩26平方公里。四、森林生态系统的变化全球陆地和海洋生态系统正在越来越多地受到人类的干扰。这种干扰的后果可以从具有全球意义的森林的破坏、半干旱环境的荒漠化和草场的退化，以及动植物物种的绝灭等反映出来。全球生态系统的这种人为干扰构成了全球变化的一个重要方面。欧洲大部分地区、中国和美国，历史上森林都比现在高得多，但随着工业和农业的快速发展，大片的森林已经消失，在原来为森林的地区发展了多种多样的农业作物。今天全球森林面积占全球陆地总面积的32%，包括矮灌林、疏林和密闭林。森林覆盖率比较高的地区主要在南美洲、中美洲、东南亚和中部非洲；加拿大、俄罗斯和北欧各国森林覆盖率也较高。土地利用/土地覆被的变化o农田扩张农业文明约有1万年的历史，但耕地增长速度缓慢。耕地的扩张主要发生在1850以来的140年间，其中最近90年来全球耕地面积增加了一倍；o林地减少过去140年间，拉丁美洲林地面积减少了28%；南亚和东南亚减少了34-38%o城市扩张总面积只占陆地总面积的1%左右，但发展迅速。五、生物多样性的变化全球变暖使动植物面临生存危机。世界自然保护基金会曾发表题为“全球变暖与陆地生物多样性下降”的报告说，如果全球变暖的趋势得不到有效遏制，到2100年全世界将有1/3的动植物栖息地发生根本性的改变，这将导致大量物种因不能适应新的生存环境而灭绝。按照通常的估计，今后100年里地球大气二氧化碳浓度将增加1倍。由此引起的气温升高、两极冰冠消融、海平面升高等现象，将使许多动植物无法继续在原来的栖息地生存，不得不为寻找合适的栖身之所进行迁徙。如果某物种迁徙的速度跟不上环境变化的速度，这个物种就有灭绝的危险。在部分地区，一些植物的迁徙速度必须超过它们在地球上一个冰河期时迁徙速度的10倍才能生存。报告估计，加拿大、俄罗斯和斯堪的纳维亚国家所在的高纬度地区的气候变暖速度将是全球最快的，在这些地区最多可能有70%的动植物栖息地将会消失。到21世纪末，在俄罗斯、加拿大、吉尔吉斯斯坦、挪威、瑞典、芬兰、拉脱维亚、乌拉圭、不丹和蒙古目前的动植物栖息地中，将有45%的栖息地不复存在。生活在海岸和岛屿地区的物种还将遭受气候变暖和海平面升高的双重威胁。报告说，由于全球变暖，哥斯达黎加的金蟾蜍可能已经灭绝；苏格兰大山雀和墨西哥松鸦今年的繁殖期提前；整个欧洲范围内的蝴蝶都在向北迁徙；北极熊、海象和北美驯鹿等生活在北极地区的哺乳动物，已经明显遭受到海冰减少和冻土、苔原地区气温升高带来的不利影响。随着全球气候变暖，那些目前生活在孤立、零碎的小块栖息地里的生物，如埃塞俄比亚的珍稀狒狒、澳大利亚山区的小负鼠、墨西哥王蝶等将面临最大的生存危机，美国纽约州的大多数北方云杉和冷杉林将消失。在侥幸保留下来的小块栖息地里，可能有多达20%的物种将会灭绝，特别是在生态系统较为脆弱的美国阿拉斯加州北部、澳大利亚东南部等地尤为如此。目前已有清楚的迹象表明生物多样性开始在对全球气候变化作出反应生物多样性对全球气候变化的反应包括地理分布的改变生理发生改变生活周期发生改变迁徙习性和栖息地发生改变生存能力降低六、荒漠化荒漠化是又一个全球性的环境问题，已经引起了科学界和各国政府的高度重视。1977年7-8月在肯尼亚首都内罗毕举行了联合国荒漠化会议，制定了防治荒漠化的行动纲领。1984年联合国环境规划署有举行了特别会议，对内罗毕会议后荒漠化现状及发展趋势和治理进展进行了全面评估。1986年3月23日，世界气象宣传日的主题是：气候变化、干旱和荒漠化。思考题：简述近现代中国气候的变化趋势。课后小结：