全球變化-第一章

1、全球變化全球變化Global Change Only one earth第一章第一章 地球系統(tǒng)與全球變化地球系統(tǒng)與全球變化 主要內(nèi)容: 地球系統(tǒng) 全球變化與全球變化的研究 全球變化研究的歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)第一節(jié)第一節(jié) 地球系統(tǒng)地球系統(tǒng) 宇宙自然人類，一切都在一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)之中！一切偉大的進(jìn)步都必須以系統(tǒng)論做為出發(fā)點(diǎn)和歸屬處！地球也不例外，也是一個(gè)系統(tǒng)-地球系統(tǒng)。 系統(tǒng)一詞，來源于古希臘語(yǔ)，是由部分構(gòu)成整體的意思。 系統(tǒng)的基本特征：整體性、關(guān)聯(lián)性、時(shí)序性、 等級(jí)結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)平衡性 二、地球系統(tǒng)的劃分地圈 v地球系統(tǒng)最簡(jiǎn)便的劃分是分為地圈和生物圈。地圈是各種地球物理狀態(tài)的整體綜合，包括巖石圈(

2、巖石)、表土層(土壤)、水圈(液態(tài)水和冰)以及從地球表面至上空10km的對(duì)流層到10-50km的平流層與更高的電離層所組成的大氣圈。v地圈可以進(jìn)一步劃分為以大氣圈和水圈為主體的物理氣候系統(tǒng)和以巖石因?yàn)橹黧w的固體地球系統(tǒng)兩個(gè)基本部分。v生物圈或稱為全球生態(tài)系統(tǒng)，包括地球上全部生物和生命支持系統(tǒng)，它的空間范圍從地表向上和向下一直延伸到任何形式的生命自然存在的地方。v物理氣候系統(tǒng)決定著地球表層水分和能量的交換和分布，形成全球的氣候；v固體地球系統(tǒng)決定著地殼的生消及其運(yùn)動(dòng)，形成地球的海陸分布格局與各種地貌形態(tài)；v全球生態(tài)系統(tǒng)包括地球上多種多樣的生態(tài)群落與生態(tài)系統(tǒng)。v物理氣候系統(tǒng)、固體地球系統(tǒng)、全球生態(tài)

3、系統(tǒng)分別調(diào)控著水循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)和固體地球物質(zhì)循環(huán)三個(gè)循環(huán)子系統(tǒng)，并通過這三個(gè)彼此關(guān)聯(lián)的循環(huán)系統(tǒng)將它們有機(jī)地聯(lián)系在一起，成為一個(gè)整體。v人類作為生命有機(jī)體，其活動(dòng)范圍限制在生物圈范圍內(nèi)，但人類具有主動(dòng)地開發(fā)利用自然資源的能力，并藉此構(gòu)建了性質(zhì)獨(dú)特的人類生態(tài)系統(tǒng)。v人類生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)構(gòu)建在固體地球系統(tǒng)、物理氣候系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)之上，并作為水循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)和地球巖石圈循環(huán)過程的一個(gè)中間環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，是地球系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。三、地球系統(tǒng)的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化 地球系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換與交換是通過一系列的過程來實(shí)現(xiàn)的。這些過程按其性質(zhì)可分為物理過程、化學(xué)過程和生物過程三種類型。地球系統(tǒng)

4、的過程是地球系統(tǒng)中由物理、化學(xué)或生物學(xué)規(guī)律所支配的那些現(xiàn)象的集合。以全球碳循環(huán)為列。v地球系統(tǒng)中的物理過程、化學(xué)過程和生物過程是有機(jī)聯(lián)系的整體。v不同的地球系統(tǒng)過程具有不同的時(shí)間和空間尺度，通常用10 n表示。尺度四、地球系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力地球系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力第二節(jié)第二節(jié) 全球變化與全球變化研究全球變化與全球變化研究一、全球變化（Global Change）的科學(xué)內(nèi)涵 全球變化 地表環(huán)境的變化自地球誕生以來一直延續(xù)至今從不停止。現(xiàn)今發(fā)生在地球表面的全球變化包括地球環(huán)境中所有的自然和人為引起的變化，可以定義為全球環(huán)境(包括氣候、土地生產(chǎn)力、海洋和其他水資源、大氣化學(xué)及生態(tài)系統(tǒng)等)中的、能改變地球承載生命的

5、能力的變化。 其科學(xué)內(nèi)涵表現(xiàn)在： 全球觀點(diǎn)和全球尺度 從地球系統(tǒng)的思想出發(fā)把地球看作一個(gè)整體，研究地球系統(tǒng)隨時(shí)間的變化，集中研究那些把系統(tǒng)中所有部分緊密地聯(lián)系在一起的、并導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生變化的過程和機(jī)制，而不是孤立地研究地球的不同組分和它的環(huán)境。 過程或事件本身的空間尺度大約相當(dāng)于地球半徑以上或雖然過程或事件本身的空間尺度沒有達(dá)到上述規(guī)模，但其影響卻是全球性的。所有時(shí)間過程包括所有時(shí)間范疇和所有時(shí)間尺度兩個(gè)方面 全球變化研究的目的是在所有時(shí)間范疇、所有時(shí)間尺度上認(rèn)識(shí)地球的演化及其變化對(duì)人類社會(huì)的影響。全球變化研究不儀是為了揭示發(fā)生在過去的全球變化規(guī)律，更主要地是為認(rèn)識(shí)現(xiàn)代正在進(jìn)行的及未來將要發(fā)生的

6、全球變化。全球變化過程跨越丁木同的時(shí)間尺度，地球系統(tǒng)從100年以下到109年的各個(gè)時(shí)間尺度上均存在變化，全球環(huán)境的變與木變是相對(duì)于一定的時(shí)間尺度而言的。 盡管當(dāng)前國(guó)際全球變化研究關(guān)注的更點(diǎn)是對(duì)預(yù)報(bào)未來世紀(jì)全球環(huán)境有重要影響的幾十至幾百年尺度的變化，但認(rèn)識(shí)全球變化規(guī)律需要了解所有時(shí)間尺度上的過程。人類的作用二、全球變化研究的主要內(nèi)容 1、全球變化的過程和驅(qū)動(dòng)力 全球變化總是由控制地球系統(tǒng)狀態(tài)的某些因素的變化引起的,這些驅(qū)動(dòng)因素可能來自于驅(qū)動(dòng)地球系統(tǒng)運(yùn)行的地球外力、地球內(nèi)力和人類活動(dòng)，也可能來自于地球系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)的相互作用。根據(jù)全球變化驅(qū)動(dòng)力的不同，可把全球變化區(qū)分為自然變化和人為變化兩種類型

7、。二、全球變化研究的主要內(nèi)容 2、全球環(huán)境變化在時(shí)間上和空間上的表現(xiàn)形式 從時(shí)間過程上看，全球環(huán)境變化表現(xiàn)為一個(gè)時(shí)期環(huán)境的狀態(tài)或其特征值較另一時(shí)期有明顯不同。 全球變化在不同地區(qū)均會(huì)有所反映，但不同地區(qū)響應(yīng)全球變化的方式可以各不相向，可以存在著彼此不同的過程。二、全球變化研究的主要內(nèi)容 3、全球變化的影響和人類的響應(yīng) 全球變化是對(duì)人類生存和發(fā)展的挑戰(zhàn)。對(duì)于人類社會(huì)而言，全球變化意味著人類生存條件的變化，勢(shì)必對(duì)人類產(chǎn)生有利或不利的影響。二、全球變化研究的主要內(nèi)容 4、全球變化信息的獲取、處理和分析技術(shù) 全球環(huán)境演變、與環(huán)境演變相聯(lián)系的過程和驅(qū)動(dòng)力、全球變化對(duì)人類的影響與人類的響應(yīng)構(gòu)成了全球變化研

8、究的主要內(nèi)容。需要并產(chǎn)生大量的、多種類型的數(shù)據(jù)和信息，這些數(shù)據(jù)包括反映過去全球變化的各種信息、監(jiān)測(cè)正在進(jìn)行的全球變化過程所獲得的信息，以及由各種分析、模擬所產(chǎn)生的信息等。其數(shù)據(jù)涵蓋地球系統(tǒng)的各個(gè)方面，全球各種尺度數(shù)據(jù)的獲取、接收、分析處理、匯編存檔和使用，決定著全球變化研究的成敗。三、全球變化的研究意義研究全球變化的主要理論和現(xiàn)實(shí)意義： 全球變化研究是人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。 深化對(duì)地球系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)地球科學(xué)發(fā)展。 改變?nèi)祟惖挠^念、促進(jìn)應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)個(gè)有關(guān)社會(huì)科學(xué)的發(fā)展。 第三節(jié)第三節(jié) 全球變化研究的歷史、全球變化研究的歷史、 現(xiàn)狀和趨勢(shì)現(xiàn)狀和趨勢(shì)一、早期的認(rèn)識(shí) 國(guó)外：亞里士多德、圣

9、經(jīng)、達(dá)芬奇、柏拉圖 國(guó)內(nèi)：呂氏春秋水經(jīng)注二、科學(xué)的全球變化研究的起步與發(fā)展 70年代 人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治變化 80年代 拓展至全球環(huán)境變化 90年代 地球系統(tǒng)變化三、全球變化研究的興起與相關(guān)國(guó)際研究計(jì)劃v目前正在進(jìn)行的全球變化研究是一個(gè)龐大的計(jì)劃體系，主要由四個(gè)內(nèi)容上密切聯(lián)系又相互獨(dú)立的國(guó)際研究計(jì)劃構(gòu)成，即： 世界氣候研究計(jì)劃（WCRP） 國(guó)際地圈-生物圈計(jì)劃（IGBP） 全球變化人文計(jì)劃（IHDP） 生物多樣性計(jì)劃（DIVERSITAS）v世界氣候研究計(jì)劃 （World Climate Research Program） 1、1979年啟動(dòng) 2、全球變化形成的基礎(chǔ)與組成部分 3、氣候是一個(gè)

10、系統(tǒng) 4、四大圈層相互作用的結(jié)果 v國(guó)際地圈-生物圈計(jì)劃(International Geosphere-Biosphere Program) 1、四大圈層是一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體。 2、全球變化是地球系統(tǒng)各圈層、三大基本過程、 人與環(huán)境相互作用的結(jié)果。 3、人類活動(dòng)是地球系統(tǒng)變化的第三驅(qū)動(dòng)力。 4、研究思路:全球變化、觀測(cè)、模擬與預(yù)測(cè)。 5、著重開展過程研究，建立十年到百年地球 系統(tǒng)運(yùn)作概念模型。四、我國(guó)的全球變化研究 我國(guó)的全球變化研究是隨著近代地質(zhì)學(xué)、近代自然地理學(xué)、近代氣候?qū)W等地球科學(xué)的出現(xiàn)而起步的，主要的成就偏重在過去變化的研究。（一）成果： 1，竺可楨開創(chuàng)的基于考古和歷史文獻(xiàn)的氣候變化

11、研究 2，中科院對(duì)青藏高原組織的數(shù)次科學(xué)考察研究 3，劉東生等領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)第四紀(jì)黃土研究，以及古季風(fēng) 研究 4，施雅風(fēng)領(lǐng)帶的中國(guó)東西部第四紀(jì)冰川研究及全新世 環(huán)境演變研究 5，汪品先等領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)海域第四紀(jì)環(huán)境演變研究地理學(xué)之父-竺可楨 我國(guó)著名的科學(xué)家和愛國(guó)教育家，當(dāng)代聞名的科學(xué)家、地理學(xué)家和氣象學(xué)家，中國(guó)近代地理學(xué)和氣象學(xué)的奠基人。 科學(xué)考察黃土之父-劉東生 劉東生（劉東生（1917-20081917-2008），我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士。20世紀(jì)80年代，劉東生基于中國(guó)黃土重建了250萬年以來的氣候變化歷史，使黃土與深海沉積、極地冰芯并列成為全球環(huán)境變化研究的三大支柱，為全球氣候變化研究做出了重要貢獻(xiàn)，為國(guó)際科學(xué)界所信服 。上海科學(xué)會(huì)堂-深?？萍贾黝}報(bào)告會(huì)著名冰川學(xué)家-施雅風(fēng) 地理學(xué)家、冰川學(xué)家。1958年起主持冰川考察隊(duì)，并籌建中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川沙漠研究所他長(zhǎng)期從事冰川學(xué)、地貌學(xué)以及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)的研究，是中國(guó)現(xiàn)代冰川研究的主要開創(chuàng)者，凍土和泥石流研究的倡導(dǎo)人。