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全球变化研究的由来及其意义xxx一、全球变化研究的由来二、全球变化研究第一阶段的8个核心计划三、全球变化研究第二阶段的综合集成研究四、温室气体的源与汇及《京都议定书》的内容五、中国政府在应对气候变化方面所做的新努力六、全球变化研究的意义一、全球变化研究的由来自地球诞生以来，地球表层环境就处于不断演变之中，与漫长的地球历史相比较，人类文明的产生与发展只是短暂的一瞬间，尽管如此，人类的各种活动已成为促进全球环境变化最活跃的营力。尤其是近100多年来人口增长和工业化发展，人类对环境资源的开发利用远远超过大自然的承载力。由于人类活动加剧，20世纪80年代以来全球已出现以下十大环境问题：①大气污染；②温室效应加剧；③地球臭氧层减少；④土地退化和沙漠化；⑤水资源短缺、污染严重；⑥海洋环境恶化；⑦“绿色屏障”森林锐减；⑧生物种类不断减少；⑨垃圾成灾；⑩人口增长过快。目前公认人类活动对全球变化主要产生以下十大环境问题的影响，急需国际合作共同解决，即：（1）大气污染：人类在最近一个世纪排放的CO2增加了20%，全球每年使用燃料矿物燃烧排入大气的CO2达55×108t。（2）温室效应：从1950年至1985年，全球排放的CO2、氮氧化物、氯氟烃等物质增加了20倍。据统计，世界6个工业大国排放的温室气体占45%，过去100a中气候变化最暖的6年都在20世纪80年代。气候专家预计2025年全球平均表面温度将上升1℃，到下世纪将上升1.5℃～4.5℃。在过去100a内，世界海面上升10cm～15cm，预计未来100a内，全球海面将上升1m。沿海许多地区将被淹没，不少岛屿将消失，洪涝风暴潮灾害将加剧。（3）臭氧层被破坏：已发现每年春季南极上空臭氧含量都消失40%～50%,臭氧层空洞已大如美国国土，欧洲上空臭氧含量在1992年5月中每天减少1%，到2000年北半球上空臭氧减少25%～30%。破坏臭氧层的氯氟烃近60a已排放12×106t，全球每年产生量达1×106t，其中发达国家占80%。（4）土地沙漠化：每年全球5×104km2～7×104km2耕地变为沙漠。另有21×104km2耕地完全丧失生产能力，地球陆地1/3处于干燥地区，全球约10亿人生活在沙漠化威胁地区。联合国规划署称，今后20a内，每年为控制沙漠化至少要耗资45亿美元。（5）水的污染：地球水资源为13.8×108km3，其中97%是海水，人类淡水资源严重不足。各国每年工业用水超过600km3，而灌溉农田用水多达3000km3～4000km3，受化肥和有毒物质污染的水不少于上述水量总和的1/3。全球每年2.5万人死于水污染造成的疾病。全球60亿人口中，12亿人缺乏卫生安全的饮用水，腹泻病例每年达10亿多。（6）海洋环境恶化：海洋占地球面积71%，全世界每年向海里倾到的垃圾多达200×108t(包括塑料制品、生活垃圾、工业废料、放射性物品)。每年倒入海洋的石油、污染物分别达到3.2×106t和6.5×106t。海洋污染使沿海居民发生肝炎、霍乱病例增多，鱼虾和海洋生物大量死亡。（7）森林锐减：历史上，森林和林地曾占陆地1/3以上，但过去10ka以来，因人类砍伐和火灾使地球森林面积缩小了1/3。最近20年内全球每年砍伐森林20×104km2。有22个国家中的1亿人没有足够的林木供其最低限度的燃料需求。欧洲的原始森林几乎完全消失。全球热带雨林仅有原来的1/2。水土流失土地沙漠化，水旱灾害主要由此而生。（8）物种濒危：地球上每天有100种生物灭绝。现有物种为1000万种左右，到21世纪初可能消失的物种为100万种。有证据表明，地球30%～70%的植物在今后100年内将不复存在，20世纪末处于灭绝边缘的哺乳动物有406种，鸟类593种，爬行动物209种，鱼类242种，生物种类大灭绝的后果将给人类前途带来致命威胁。（9）垃圾成灾：地球上的垃圾越来越多，20世纪末仅美国每年就产生工业垃圾20×108t以上，其中城市居民垃圾2.2×108t，丢弃的旧汽车1000多万辆，废轮胎上亿只。全球危险废物以每年5×108t的速度递增。垃圾无孔不入，在珠峰、南极都有垃圾，在太空轨道上有7000多个直径10cm以上的废物碎块在飘游——是为高速运转的太空垃圾。（10）人口增加过快：1800年世界上只有10亿人口，1930年翻了一番达20亿，1964年达30亿，1987年7月11日达50亿，目前已达60亿以上。人口学家估计目前正以每年1亿人的速度在递增，到2030年人口可能达100亿。地球资源在开发利用的速度和承载率上目前已赶不上人口增长速度。为保护全球资源和环境，控制人口迫在眉睫。视频1、中国和世界能源使用现状和问题2、美国前任副总统戈尔的报告全球变化研究正是国际科学界为迎接上述全球性环境问题的挑战而开展的由各国科学家共同合作的重大科学研究新举措。近些年来，随着时代的发展、科学的进步，“全球变化科学”正逐步形成一门世界前沿科学，它具有典型的多学科交叉的特点，是一门具有很强生命力和新生长点的科学。全球变化研究涉及的内容，不仅是各国科学家关心的问题，也是许多国家政府首脑甚至全人类共同关心的问题，21世纪以来，全球变化问题已成为联合国气候变化峰会和APEC等世界各国首脑会议的主题。从目前看，在各国政府首脑会议这个层面上主要关心的是气候变化和节能减排，而科学家关心的问题要更多一些。例如，已有不少地学家已经提出，21世纪地学主要解决的问题就是全球变化问题。全球变化研究的酝酿活动是从20世纪80年代初开始的,1983年,在纪念国际地球物理年25周年大会上,G.Garland首次提出了物理过程与生物过程相互作用的观点,并将其与自然界尚未揭开的“奥秘”联系起来。1984年ICSU(国际科学联合会)第20届大会组织了一次广泛的讨论会,正式开始了对全球变化研究的讨论,我国叶笃正院士参加了此次会议。1986年ICSU第21届大会后很快组成了一个由19人组成的IGBP(国际地圈-生物圈计划,又称全球变化研究)特别委员会,在J.J.McCarthy教授领导下,经过高效率工作,于ICSU第22届大会上提出了全球变化研究的计划大纲。目前学术界是将研究作为整体的地球系统的运行机制、变化规律和控制变化的机理(自然和人为的)，并预测未来变化的科学，称为全球变化科学，它研究的是一个行星尺度的问题。全球变化研究是以地球系统科学作为指南，从行星地球整体角度出发，将地球的大气圈、水圈、岩石圈和生物圈看成是有机联系的全球系统，把太阳和地心作为两个主要的自然驱动器、人类活动作为第三促动因素，发生在该系统中的全球变化是在上述力的驱动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果（见图1）。图1地球系统的结构图2地球系统中各圈层之间的能量循环相互作用关系（B.J.Skinner&S.C.Porter,1995）IGBP的研究分为1987~1990年的制定计划阶段、20世纪90年代初至21世纪前10年的计划实施阶段，正进行长达约20年的持续观测，2003年起，IGBP已经进入计划实施的第二阶段。图3是IGBP的组织机构。国际科学理事会（ICSU)IGBP特别委员会(SC-IGBP)IGBP科学咨询委员会(SAC-IGBP)国际核心计划秘书处和办公室(IPO)科学指导委员会(SSC)ICSU国家成员ICSU的科学组织成员计划的制定、协调和执行计划的咨询、监督图3IGBP的组织机构表1SC-IGBP成员一览表职务姓名年龄国家职称当前的研究领域主席J.J.Mecarthy43美国生物海洋学教授海洋生产量的过程副主席R.Herrera45委内瑞拉生态环境中心教授生物地球化学循环司库W.S.Fyfe60加拿大地质系教授地球化学资源环境执行主任T.Rosswall46瑞典环境社会科学教授微生物生态学执委P.J.Crutzen54德国马普协会大气化学主任大气化学执委M.Kotlyakov56俄罗斯地理研究所所长冰川学理论和方法成员B.Bollin62瑞典气象学教授动力气象天气预报成员M.L.Chanim53法国中层大气系主任高中层大气物理成员E.H.S.Diop37塞内加尔地理系副教授海岸海湾和古生态成员S.Dyck61德国水文系教授成员J.A.Eddy56美国跨学科研究办公室主任太阳物理考古天文成员T.Nemoto57日本海洋研究所所长生物海洋学成员H.Oeschger60瑞士物理学教授放射性同位素成员S.L.Rasool54美国NASA地球科学首席教授行星和地球热结构成员J.S.Sin46印度生物系教授草原和生态系统成员A.Troitskaya70俄罗斯地球电磁系主任日地物理成员B.H.Walker47澳大利亚植物系教授半干旱生态系统管理成员J.D.Woods48英国海洋学教授海洋与大气科学成员YeDuzheng71中国气象学教授动力气象海气过程（叶笃正）2005-2007年IGBP委员会成员名单见表2（word文件）二、全球变化研究第一阶段的8个核心计划第一阶段核心计划专门研究地球系统的重要子系统，包括以下8个方面:1、国际全球大气化学(IGAC)2、全球大洋通量联合研究(JGOFS)3、海岸带陆地海洋相互作用(LOICZ)4、水循环的生物圈方面(BAHC)5、全球变化与陆地生态系统(GCTE)6、过去的全球变化(PAGES)7、土地利用与土地覆盖变化(LUCC)8、全球海洋生态系统动力学(GLOBEC)(1)国际全球大气化学(IGAC)1988年11月由国际气象学和大气科学协会（LAMAS）的国际大气化学和全球污染委员会（ICACGP）制定了IGAC计划未来10年的执行计划，该计划将不仅注重大气化学研究，还将特别注意大气化学与生物圈和人类活动之间的联系。(2)全球大洋通量联合研究(JGOFS)JGOFS的主要目的是从全球尺度研究和了解控制海洋中碳及有关生物成因元素通量变化的各种过程，估计其与大气、海底和陆架三者间的交换以及海洋对大气中CO2的吸收、储存和转移能力，预测大气中CO2含量的发展趋势，以有助于气候和生物资源研究。(3)海岸带陆地海洋相互作用(LOICZ)LOICZ计划将进行与海岸系统动力学的主要方面有关的以下三类基础科学研究：1)集中过程研究及建立相关模式，以了解在变化着的环境条件下海岸系统的行为。2)获取关键环境参数的大量观测数据，以确定海岸过程在决定这些环境参数全球分布的重要性。3)海岸系统的模拟和预测性模拟研究，以模拟和预测在一系列时空尺度上全球变化对陆地-海洋界面的影响。（4）水循环的生物圈方面(BAHC)BAHC计划需要解决的基本问题是：植被是如何与水文循环的物理过程相互作用的？因此，BAHC计划的两项根本任务（或目标）是：1)通过野外测量，确定生物圈对水文循环的控制，发展从小块植被的到大气环流模式（GCM）网格单元时空尺度上的土壤-植被-大气系统中能量和水通量模式；2)建立能被用于描述生物圈与地球物理系统间相互作用、以及能被用于验证这类相互作用模拟结果的适当数据库。(5)全球变化与陆地生态系统(GCTE)GCTE计划的目标是：1)预测气候、大气成分、土地利用的变化对陆地生态系统包括农业系统和经营性森林系统的影响。2)确定这些影响将如何对大气和物理气候系统产生反馈。(6)过去的全球变化(PAGES)PAGES的实施计划形成于1991年3月。通过对历史资料和自然记录如发现于树木年轮、湖泊和海洋沉积物、珊瑚、冰芯中的自然信息的研究，以及借助于有效的现代物理、化学分析技术，使我们有能力恢复遥远的过去地面温度的变化、大气和海洋化学、火山事件和植被分布，其时间分辨率有时高到能辨别局部或区域环境中的季节性变化。(7)土地利用与土地覆盖变化(LUCC)LUCC研究计划将围绕4个交叉而又有内在联系的问题进行：①过去300年间土地覆盖是怎样被人类利用改变的？②未来50年土地利用变化将怎样改变土地覆盖？③在不同地理和历史背景下土地利用变化的主要人为原因是什么？④全球环境变化怎样影响土地的利用和土地覆盖？(8)全球海洋生态系统动力学(GLOBEC)1995年确定的GLOB