全球變暖及其對(duì)人類的影響教學(xué)課件

1、全球變暖及其對(duì)人類的影響 第1頁，共76頁。全球變暖及其對(duì)人類的影響中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)和資源學(xué)院劉本培 2010.4.15第2頁，共76頁。天氣與氣候變化氣候變化研究方法全球變暖地學(xué)證據(jù)地史中的全球變化第3頁，共76頁。氣候變化的因素 （短波） 輻射陸地（長波）輻射氣冰相互作用海氣相互作用洋 流海 冰冰海洋相互作用風(fēng)火山噴發(fā)：氣體和火山灰顆粒地幔放氣：森林大火吸收反射發(fā)射云冰川和積雪工業(yè)排氣陸面過程湖泊與河流徑流固體地球人類活動(dòng)第4頁，共76頁。天氣與氣候氣候形成三因素：輻射 大氣環(huán)流下墊面兩者研究范圍的空間尺度基本一致，但時(shí)間尺度有重要區(qū)別。世界氣象組織(WMO)規(guī)定把30年作為描述氣候的

2、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)段。 第5頁，共76頁。天氣預(yù)報(bào)包括天氣形勢預(yù)報(bào)和氣象要素預(yù)報(bào)天氣形勢預(yù)報(bào)一般是指高壓、低壓、氣壓槽、氣壓脊、鋒面等天氣系統(tǒng)的未來移動(dòng)、強(qiáng)度變化以及生成和消失的預(yù)報(bào)。氣象要素預(yù)報(bào)是指溫度、濕度、風(fēng)、云、降水、能見度及其各種天氣現(xiàn)象的預(yù)報(bào)，即通常所講的天氣預(yù)報(bào)。 目前我國氣象臺(tái)站的天氣預(yù)報(bào)主要有短期、中期和長期預(yù)報(bào)，它們預(yù)報(bào)的時(shí)效分別為l-3天，310天和1個(gè)月以上。 此外，時(shí)效為幾個(gè)小時(shí)的稱為短時(shí)預(yù)報(bào)，時(shí)效在一年以上的稱為超長期預(yù)報(bào)。第6頁，共76頁。缺乏戰(zhàn)略前瞻研究中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所農(nóng)業(yè)減災(zāi)室主任第7頁，共76頁。天氣與氣候變化氣候變化研究方法全球變暖地學(xué)證據(jù)全球變化的對(duì)策第8頁，共76

3、頁。氣候變化研究方法傳統(tǒng)地學(xué)研究中的方法：根據(jù)研究對(duì)象發(fā)生的不同時(shí)間而采取不同的研究手段。 工業(yè)革命以來的近代氣候變化：主要依據(jù)儀器觀測記錄的數(shù)據(jù)； 人類有文字記錄后的歷史時(shí)期：一般根據(jù)物候原理，通過史書、方志等文字記錄考證； 更早時(shí)期的氣候變化：只能根據(jù)考古和地質(zhì)學(xué)方法開展研究。以往地質(zhì)、地理、考古、歷史不同學(xué)科各有側(cè)重和分工。當(dāng)代人類面臨解決可持續(xù)發(fā)展重大問題的需要和科技的進(jìn)步，已經(jīng)打破了原有的學(xué)科分工框架。 第9頁，共76頁。五千年來中國溫度變化細(xì)線：竺可禎（1972）根據(jù)中國古代近五千年物候記錄粗線：挪威冰川學(xué)家根據(jù)冰川后期近萬年雪線高度升降變化明清西周西晉北宋仰韶文化殷墟隋唐第10頁

4、，共76頁。冰巖心保存古氣候變化記錄高分辨率（年）古氣候變化研究對(duì)象極地冰蓋第11頁，共76頁。殘留氣泡第12頁，共76頁。南極冰蓋的冰芯采樣南極冰芯采樣同樣方法可適用于地球的三個(gè)極地:南極、北極和青藏高原就地截切冰芯，包裝運(yùn)回內(nèi)陸實(shí)驗(yàn)室。全部過程必須保持C零度以下溫度。第13頁，共76頁。第14頁，共76頁。75萬年來南極氣候史第15頁，共76頁。南極東方站冰芯保存42萬年二氧化碳含量及溫度變化歷史紀(jì)錄顯示十萬年尺度(偏心率)周期300275250225200325175150042246810400，000300，000200，000100，0000 年第16頁，共76頁。近2.2Ma的氧

5、同位數(shù)記錄第17頁，共76頁。是誰“夸大”了全球變暖第18頁，共76頁。天氣與氣候變化氣候變化研究方法全球變暖地學(xué)證據(jù)全球變化的對(duì)策第19頁，共76頁。氟里昂甲烷第20頁，共76頁。全球變暖基本事實(shí)第21頁，共76頁。1750（乾隆14年）第22頁，共76頁。4、未來全球和中國氣候的預(yù)估預(yù)估的手段與前提科學(xué)家使用31個(gè)全球氣候模式，在6種代表性溫室氣體排放情景下預(yù)估了未來100年的全球氣候變化。這些溫室氣體排放情景是基于不同的人口增長率、經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度、技術(shù)進(jìn)步水平、環(huán)境條件、全球化情況和公平原則等假設(shè)得出的，基本涵蓋了未來各種排放的情況。第23頁，共76頁。目前，每年排放63億噸碳。(1噸碳3

6、.7噸CO2)預(yù)估2100年將排放50350億噸碳，導(dǎo)致大氣CO2濃度由368ppmv增到5401000ppmv。冰芯資料器測資料預(yù)估情景A1BA1TA1F1A2B1B2IS92a1000 1200 1400 1600 1800 1900 2000 210010009008007006005004003002001000ppmv10009008007006005004003002001000ppmv過去和未來大氣CO2濃度的變化年第24頁，共76頁。21世紀(jì)全球變化前景將上升1.45.8第25頁，共76頁。Alps山脈冰川加速消融2003.10.22 奧地利厄茨山谷19121938197320

7、03夏冰層消融1.5m(+30%)第26頁，共76頁。美國華盛頓州Cascade山脈“南 Cascade 冰川”后退情況1928年和2000年對(duì)比(據(jù)USGS)20世紀(jì)山地冰川對(duì)氣候變化的響應(yīng)第27頁，共76頁。乞里馬扎羅山冰川退縮非洲最高峰，高山生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變化十分敏感。第28頁，共76頁。南極Larsen冰架連續(xù)后退的MODIS影象 （據(jù) 美國雪冰數(shù)據(jù)中心） Larsen冰架持續(xù)崩解 氣候變暖是否使相對(duì)穩(wěn)定的冰蓋處于臨界值？ Larsen Ice Sheet Breakup31 Jan 200217 Feb 200223 Feb 200205 Mar 20022002年Larsen冰架一

8、塊面積約 3250 km2 的冰體在35天內(nèi)崩解第29頁，共76頁。北冰洋第30頁，共76頁?？紤]CO2和氣溶膠共同作用，預(yù)估我國未來100年氣候變化，結(jié)果表明溫度將繼續(xù)上升。19001950200020502100年1086420-2-4HadleyGFDLDKRZCSIROCCSRCCCmaNCAROBS溫度距平（）第31頁，共76頁。青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位變化的重建曲線青海湖水位下降、面積萎縮年年湖水位(米)湖水位(米)1960197019801990400045005000湖面積(平方公里)年下降約12米縮小670多平方公里 第32頁，共76頁。近50年增溫速率第33頁

9、，共76頁。未來變暖的范圍和強(qiáng)度增加；溫度增加幅度由南向北增大；西北地區(qū)溫度上升明顯。2030年2050年第34頁，共76頁。中國氣候變化階段小結(jié)、進(jìn)入21世紀(jì)以來(2000-2005)我國經(jīng)歷了4個(gè)連續(xù)的全國性暖冬； 、中國氣候變暖最明顯地區(qū)在西北、華北、東北地區(qū)，西北（陜、甘、寧、新）變暖幅度高于全國平均值； 、華北等地區(qū)出現(xiàn)干旱化趨勢,冬春偏暖、 偏干，沙塵暴天氣頻發(fā)。第35頁，共76頁。中高緯度陸地變暖最明顯-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1增溫速率（/10年）近百年全球溫度變化速率（1901 2000年）第36頁，共76頁。全球升溫幅

10、度第37頁，共76頁。近50年降水變率第38頁，共76頁。未來100年降水趨勢總體全國降水呈增加趨勢西北增加的趨勢明顯華北間隔出現(xiàn)減少期西北華北全國第39頁，共76頁。西北湖盆擴(kuò)大博斯騰湖2002較1987增加面積30.3km2青海湖2004以來增加面積130km2 ,水面上升50cm第40頁，共76頁。氣候變化的空間分異以我國50 80年代為例，既有全球趨勢又有地區(qū)分異： 逐步升溫地區(qū)-東北、華北、新疆中部，升溫率 0.10.4C/10年。緯度更高的黑龍江北部和新疆北 部可高達(dá)0.2 0.4C/10年。 逐步降溫地區(qū)-秦嶺、淮河以南、南嶺以北、四川盆地 及長江中下游，降溫率 0.1C/10年

11、。 降溫中心的 四川盆地達(dá)到0.14 0.16C/10年。 先降后升地區(qū)-青藏高原、嶺南。 70年代前降溫，80年 代起轉(zhuǎn)為升溫，升溫率2300C積溫帶，水稻可以穩(wěn)定生長。2500C積溫帶為水稻主產(chǎn)區(qū)。第50頁，共76頁。西藏青稞種植擴(kuò)展第51頁，共76頁。七大流域天然年徑流量整體減少松花江遼河京津唐(海河流域)黃河(貴德以上)黃河(貴德蘭州)黃河(河口龍門)黃河(龍門花園口)淮河漢江東江徑流的變化率0-10-20102030(%)2030年（據(jù)四種氣候與水文模式預(yù)報(bào)）水資源將會(huì)大大地受到影響第52頁，共76頁。人類健康受到傳染性疾?。ǒ懠病⒌歉餆?、黑熱病和血吸蟲病等）影響的人口數(shù)量可能增加，

12、熱死亡人數(shù)也將增加 日常生活夏季高溫導(dǎo)致降溫所需能源增加，造成用電受到限制 人居環(huán)境暴雨洪澇、臺(tái)風(fēng)（颶風(fēng)）和海平面升高引起許多低洼和沿海居住區(qū)危險(xiǎn)性增加全球變暖將影響人民生活第53頁，共76頁。英國研究可行性報(bào)告英國國家科學(xué)正在著手制定一份有關(guān)地球工程可行性的報(bào)告。如果不減少二氧化碳排放量或者實(shí)施地球工程，“我們現(xiàn)有的文明將在我們孫輩的有生之年終結(jié)”。第54頁，共76頁。更危險(xiǎn)的圖景：溫度升高時(shí)，植物升長更加繁盛，對(duì)一些特定的植物來說，當(dāng)它吸收二氧化碳達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)，其釋放的二氧化碳將超過它的吸收量。危險(xiǎn)是客觀存在的，但升溫3可以避免，因?yàn)榫?040年還有幾十年時(shí)間，人類可以作出決定。本世紀(jì)中葉

13、就可能達(dá)到上述飽和點(diǎn)。淡水將明顯減少, 亞馬孫河流域、歐洲、亞洲、加拿大和中美洲的森林將銳減60%。第55頁，共76頁。全球變暖時(shí)間表德國波茨坦氣候影響研究所 比爾黑爾, 2005.2.2公布首次總結(jié)今后100年內(nèi)氣溫升高對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)、糧食生產(chǎn)、水資源以及經(jīng)濟(jì)體可能產(chǎn)生的影響。2005年：世界平均溫度已經(jīng)比工業(yè)革命前高出0.7C。2030年前：氣溫將高出工業(yè)革命前1C。某些生態(tài)系統(tǒng)將開始感到壓力（澳大利亞的昆士蘭熱帶高地森林、南非干旱臺(tái)地的多汁植物群），某些發(fā)展中國家缺水、糧食開始減產(chǎn),GDP總值下降。2050年前后：氣溫將高出工業(yè)革命前2C，種種嚴(yán)重后果將迅速涌現(xiàn)。北極冰層大量融化、熱帶珊

14、瑚礁“白化”更頻繁、地中海區(qū)更多森林火災(zāi)和蟲害、落基山區(qū)河流變暖鱒魚、鮭魚無法生存、中國闊葉林開始枯萎、缺水人口增加15億。2060前后：氣溫將高出工業(yè)革命前3C，氣候變暖的影響將開始接近臨界點(diǎn)。亞馬孫雨林很可能遭受不可挽回的破壞，令其生態(tài)系統(tǒng)崩潰；珊瑚礁徹底死亡可能成為普遍現(xiàn)象。歐洲、澳大利亞和新西蘭的高山植被可能全部消失，中國的闊葉林將大面積縮減，南非干旱臺(tái)地的多汁植物群將絕跡。55億人將生活在糧食大幅減產(chǎn)區(qū)，缺水人口增加30億。2070年后：升溫幅度 3C，。北冰洋將不復(fù)存在,北極熊、海象等物種消失。缺水現(xiàn)象日益惡化，整片土地變得不適于農(nóng)作物生長，全球經(jīng)濟(jì)將出現(xiàn)嚴(yán)重滑坡。第56頁，共76

15、頁。地球工程學(xué)1997年,給地球降溫的設(shè)想獲得著名人第57頁，共76頁。第58頁，共76頁。全球氣候變化問題，不僅是科學(xué)問題、環(huán)境問題，而且是能源問題、經(jīng)濟(jì)問題和政治問題。第59頁，共76頁。國際社會(huì)應(yīng)對(duì)全球氣候變化挑戰(zhàn)的歷程1979年第一次世界氣候大會(huì)呼吁保護(hù)氣候1988年世界氣象組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署組建政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)/聯(lián)合國大會(huì)通過保護(hù)氣候決議1990年第二次世界氣候大會(huì)呼吁制訂保護(hù)氣候的公約。聯(lián)合國大會(huì)決定啟動(dòng)公約談判。1992年 聯(lián)合國氣候變化框架公約(UNFCCC，簡稱氣候公約)開放簽署，我國簽署并批準(zhǔn)1994年氣候公約生效1995年氣候公約第一次締約方大會(huì)決

16、定啟動(dòng)議定書談判1997年京都議定書通過第60頁，共76頁。氣候變化框架公約主要內(nèi)容最終目標(biāo)：穩(wěn)定溫室氣體濃度水平，以使生態(tài)系統(tǒng)能自然適應(yīng)氣候變化、確保糧食生產(chǎn)免受威脅并使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。基本原則：共同但有區(qū)別的責(zé)任（歷史上和目前溫室氣體排放主要源自發(fā)達(dá)國家，發(fā)展中國家人均溫室氣體排放仍相對(duì)較低)。第61頁，共76頁。 美國、歐盟等發(fā)達(dá)國家認(rèn)為我國是“發(fā)展中國家中的大國”，也是“溫室氣體排放的大國”，一直想壓我國承擔(dān)新義務(wù)。 美國拒絕簽署京都議定書借口之一，就是沒有規(guī)定中國和印度等減排。 希望我國減排的還包括一 些發(fā)展中國家，如大洋中的小島國。第62頁，共76頁。中國不怕全球變暖北方城市冬季供

17、暖時(shí)間縮短，有利節(jié)能。青藏高原霜凍期變短，有利農(nóng)業(yè)發(fā)展。長江口潮差變化達(dá)3米/日和5米/年，大堤高6米。公分級(jí)海面上升僅為潮差的5%。中國歷史上多次暖期利大于弊。第63頁，共76頁。中國歷史中的暖冷交替暖期往往出現(xiàn)較好的農(nóng)耕環(huán)境，社會(huì)獲得發(fā)展 。突發(fā)性降溫事件出現(xiàn)時(shí)，往往伴隨災(zāi)害群發(fā)和社會(huì)動(dòng)亂現(xiàn)象 。明清災(zāi)害期康乾盛世太平天國漢武帝盛唐明成祖樓蘭消失第64頁，共76頁。第65頁，共76頁。是誰“夸大”了全球變暖從歷史長河看近30年來的快速生溫過程涉及氣候變化的不確定性問題第66頁，共76頁。思考題1，列舉當(dāng)代全球氣候變暖的多方面證據(jù)。2，氣候變化的研究方法及其成果實(shí)例。3，試分析全球變化趨勢對(duì)

18、你故鄉(xiāng)的影響及其對(duì) 策。4，分析21世紀(jì)中全球氣候變化的可能趨勢、不 確定性及其對(duì)人類的影響。第67頁，共76頁。參考文獻(xiàn)劉本培、蔡運(yùn)龍，地球科學(xué)導(dǎo)論。高等教育出版社，2000。 第6章，139-171頁（選讀） 第11章，第2節(jié)，氣候變化，283-286頁（全讀）。A.戈?duì)?，瀕臨失衡的地球。中央編譯出版社。中國國家地理2010.4，(特別策劃:全球變暖)網(wǎng)絡(luò)查詢：Science（1999，11月）,Nature（2005，9月）等有關(guān)全球變化論文。 第68頁，共76頁。小作業(yè)將20世紀(jì)的西南之旱與全國溫度-旱澇背景作比較分析。第69頁，共76頁。黑子新動(dòng)向及其可能影響2008 2009 20

19、10 2011 2012 2008-09. 3太陽黑子一直處于異常低值狀態(tài)，但太陽最近出現(xiàn)了一個(gè)新的黑子，它可能預(yù)示著人們期待已久的下一輪太陽活動(dòng)周期的開始，太陽黑子活動(dòng)性突然爆發(fā)將引起地球周圍的磁暴，引起空間飛行器的故障。 2009年，尤其是下半年，國際航天航空領(lǐng)域出現(xiàn)超乎尋常事故。 2010. 4耀斑爆發(fā)強(qiáng)度達(dá)到太陽1/4半徑（所幸方向未對(duì)準(zhǔn)地球） 第24周期0黑子異常第70頁，共76頁。滇黔桂川百年不遇大旱查一查歷史上發(fā)生大旱的年份,是否存在一定的“準(zhǔn)周期”？與厄爾尼諾現(xiàn)象是否有關(guān)？黃果樹大瀑布 上：2007.6.8; 下:2010.3.21第71頁，共76頁。附錄第72頁，共76頁。通過圖上作業(yè)，比較西南與全國氣候變