IPCC-AR5-WG1-主要亮點結論和未來地球計劃-秦大河

IPCCAR5WG1主要亮點結論

秦大河&

ThomasStocker代表259名作者（來自39個國家）代表TSU(設在瑞士伯爾尼，中國北京)------兼介“未來地球計劃”(秦大河)中國科學院寒旱所冰凍圈科學國家重點實驗室2014年4月15日

蘭州什么是IPCC？IPCC與UNFCCC的關系？尺度---時間和空間？氣候系統(tǒng)？IPCCAR5WG1主要工作是什么?CASCMAIPCC組織結構IPCCAR5的特點（fromThomasStock）：……,itwouldbeimportantinmyviewtoremindtheCOPandthedelegatesthatcomprehensiveassessmentcarriedoutbyIPCConlyhappenbecauseofseveral1000sofscientistswhocontributetheirexpertiseandworkonavoluntarybasisandthattheydeservealloursupport,andmorespecificallythegovernmentsdirectsupport.Onlythoughthissystem,thebroadestscientificbasisofacomprehensiveassessmentisguaranteed.氣候系統(tǒng)觀測和古氣候信息人為和自然輻射強迫和生物地球化學循環(huán)及反饋氣候模式評估和氣候變化的檢測與歸因未來氣候變化趨勢預估海平面變化和跨區(qū)域氣候現(xiàn)象及其與區(qū)域氣候變化的聯(lián)系三個附件Chapter1:引言

丁一匯RChapter2觀測：大氣和地表

翟盤茂Chapter3:觀測：海洋

王凡Chapter4:觀測：冰凍圈

任賈文Chapter5:古氣候檔案信息

邵雪梅張德二RChapter6:碳循環(huán)和其他生物地球化學循環(huán)樸世龍Chapter7:云和氣溶膠

廖宏張小曳Chapter8:人為和自然輻射強迫

張華黃建平Chapter9:氣候模式的評估

趙宗慈RChapter10:氣候變化的檢測和歸因：從全球到區(qū)域胡永云Chapter11:近期氣候變化：預估和可預測性王會軍Chapter

12:長期氣候變化：預估、持續(xù)性和不可逆性高學杰Chapter13:海平面變化

效存德RChapter14:氣候現(xiàn)象及其與未來區(qū)域氣候變化的關聯(lián)

周天軍董文杰附件1：全球和區(qū)域氣候預估圖集附件2：術語表附件3：縮略語和區(qū)域縮寫綜合報告、特別報告，宣傳和科普,……IPCCAR5WG1工作概要中國作者共18人IPCC評估氣候系統(tǒng)變化時采用信度和可能性表述評估按照新發(fā)布的IPCCAR5不確定性指南進行首先評估該特定事件的信度水平低信度中等信度高信度提供變化方向的可能性評估提供變化方向，但沒有可能性評估不提供變化的方向可能性術語(AR5):99-100%virtuallycertain95-100%extremelylikely90-100%verylikely66-100%likely50-100%morelikelythannot33-66%aboutaslikelyasnot0-33%unlikely0-10%veryunlikely0-1%exceptionally/extremely unlikelyIPCCWGI關于不確定性問題的表述法：信度和可能性表述方括號法，[……]，例：平均升溫1[0.8-1.2]℃圖像陰影法（見報報告圖件）。IPCCAR5WGI的亮點結論之一---

觀測Whathaschanged?1850—2012年全球氣候變化的多種指標

（引自技術摘要[1]）Multiplecomplementaryindicatorsofachangingglobalclimateduring1850—2012（fromTS[1]）北半球積雪（3-4月）觀測到的地表平均溫度說明：（a）觀測到的全球陸地和海洋綜合平均溫度距平（1850-2012年），源自三個資料集。上圖：年均值，下圖：十年均值，,包括一個資料集（黑色）的不確定性估值。各距平都是相對于1961–1990年均值的。（b）觀測到的1901-2012年的溫度變化，而溫度變化值是根據對某一時間序列（圖a中的橙色曲線）進行線性回歸后確定的趨勢計算得出的。只要可用資料能夠得出確鑿估值，均對其趨勢作了計算，即僅限于在該時期觀測記錄完整率大于70%以及該時期第1個和最后1個10%內的資料可用率大于20%的格點。其他區(qū)域為白色。凡是趨勢具有10%顯著性的格點均用“+”號表示。

1901-2012年全球地表平均溫度升高0.89℃［0.69℃-1.08℃］。此間，幾乎所有地區(qū)都經歷了升溫。過去三十年中的每個十年（1981-1990；1991-2000；2001-2010）都要比自1850年以來的任何一個十年都暖。在北半球，1983-2012年可能是過去1400年來最暖的30年（中等信度）。1988-2012年的全球變暖hiatus(中斷，停滯)

海洋吸收熱量；模式缺陷；時間不足30年大氣觀測到的全球陸地降水變化趨勢觀測到的1901-2010年以及從1951-2010年的降水變化，資料表明，降水全球平均變化存在混合的和不顯著的長期趨勢。計算是基于一個資料集得到的。（趨勢計算的標準和圖SPM1.b相同）。自1901年以來，北半球中緯度陸地區(qū)域平均的降水已增加。其它緯度的區(qū)域平均降水的長期變化趨勢具有低信度大氣Regionaltrendsinoceansalinityprovideindirectevidencethatevaporationandprecipitationovertheoceanshavechanged(mediumconfidence).TSTFE.1Fig.1海洋海洋熱含量變化1971-2010年，海洋上層熱含量可能增加了17x1022焦耳；與1993?2002年相比，海洋上層熱含量在2003?2010年間

的增速較為緩慢；1970年之前的資料不確定性較大；采用了五套數(shù)據，可彌補資料的缺失。海洋全球能量分布化1971-2010年，氣候系統(tǒng)增加的凈能量中有60%以上儲存在海洋上層（0-700米），另有大約30%儲存在700米以下Oceanwarming:93%oftheincreaseinenergyinEarth’sclimatesystem(highconfidence)3%gointowarmingtheland,1%intowarmingtheatmosphere3%intomeltingofice(glaciers,icesheets)海洋全球冰川冰量損失平均速率（不包括冰蓋外圍的冰川）很可能是：1971?2009年，每年226[91至361]Gt1993?2009年，每年275[140至410]Gt冰凍圈

格陵蘭冰蓋平均冰量損失速率很可能已從1992?2001年的每年34[?6至74]Gt大幅度增至2002?2011年間的每年215[157至274]Gt

南極冰蓋的冰量損失平均速率可能從1992?2001年間的每年30[?37至97]Gt增至2002?2011年間的每年147[72至221]Gt冰凍圈對海平面上升（1993-2010年）的貢獻海洋增暖:38%（每年1.1毫米）冰川變化:

28%（每年0.76毫米）格林蘭冰蓋:10%（每年0.33毫米）南極冰蓋:10%（每年0.27毫米）陸地水儲存:

14%（每年0.38毫米）

二十世紀七十年代以來，冰川冰損失和因變暖導致的海洋熱膨脹共同貢獻全球海平面上升的約75％水圈

進入21世紀，高新技術的迅猛發(fā)展為氣候變化科學研究提供了更佳保障：衛(wèi)星遙感技術發(fā)展增加觀測覆蓋建立氣候系統(tǒng)的理念，擴充觀測內容（GAW,GCW等）

站點設置、調整內容和頻次、儀器性能改善增加了

數(shù)量，提高了質量相對AR4，觀測時段又有延伸…………

從多視角進一步證實和支持了AR4WGI

近百年人類活動導致全球氣候變暖毋庸置疑IPCCAR5WGI的亮點結論之一---

觀測碳和其它地球生物化學循環(huán)CO2、CH4和N2O在大氣圈內的濃度至少已上升到過去80萬年以來前所未有的水平(EDA冰芯記錄)；自工業(yè)化以來，CO2濃度已增加了40%，這首先是由于化石燃料的排放，其次是由于凈土地利用變化的排放（GAW實測）；海洋吸收了大約30%的人為CO2排放，這導致了海洋酸化。自1750年以來，海表水的pH值已下降0.1，相當于氫離子濃度增加了26%。碳2002?2011年期間化石燃料燃燒和水泥生產造成的CO2年均排放量為每年8.3GtC。2011年為9.5GtC，比1990年水平高54%土地利用變化產生的CO2年凈排放量為每年0.9GtC1750?2011年期間化石燃料燃燒和水泥生產釋放到大氣中的CO2排放量為375GtC因毀林和其它土地利用變化估計已釋放了180GtC人為CO2排放累積量為555GtC，為三方分攤：大氣累積了250GtC海洋吸收了155GtC自然陸地生態(tài)系統(tǒng)累積了150GtC碳IPCCAR5WGI的亮點結論之二---

UnderstandingWhyhasitchanged?2011年總人為輻射強迫值為2.29[1.13-3.33]瓦/平方米，比AR4時的2005年值高43%,比太陽輻射強迫的0.05[0.00-0.10]瓦/平方米高兩個量級。1970年以來其增加速率快于之前的各個年代人類活動對氣候的影響總體上是增暖輻射強迫分量IPCCAR5WGI的亮點結論之三---預估Howwillitchange?RCP8.5RCP6.0RCP4.5RCP2.6典型濃度路徑（RCPs）CMIP5模式和新排放情景—典型濃度路徑（RCPs），預估未來氣候系統(tǒng)變化

CMIP5模式耦合了大氣、海洋、陸面、海冰、氣溶膠、碳循環(huán)等多個模塊，動態(tài)植被和大氣化學過程也被耦合，稱之為地球系統(tǒng)模式。

RCPs包括RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5等4種情景，每個都提供了一種受社會經濟條件和環(huán)境、氣候影響等的排放路徑，并給出到2100年相應的輻射強迫值。采用這一模式和情景，給出了2℃升溫目標下的全球累積排放量。全球地表平均溫度將繼續(xù)上升相對1986?2005年，2016?2035年期間全球平均地表溫度可能升高0.3?0.7℃。2081?2100年可能上升0.3?4.8

℃

南極海冰面積和冰量到21世紀末將減少(低信度)全球冰川冰量（不包括南極周邊地區(qū)的冰川）在RCP2.6情景下減少15?55%，在RCP8.5情景下將減少35?85%（中等信度）北半球春季積雪面積的平均值在RCP2.6情景下將減少7%，在RCP8.5情景下將減少25%（中等信度）半球高緯度地區(qū)近地表凍土面積將減少。到21世紀末，近地表（上層3.5米）凍土面積的平均值將減少37%（RCP2.6）到81%（RCP8.5）（中等信度）預估未來冰凍圈變化全球平均海平面將繼續(xù)上升與1986?2005年相比，2081?2100年全球平均海平面上升區(qū)間為：0.26?0.55米（RCP2.6情景）0.32?0.63米（RCP4.5情景）0.33?0.63米（RCP6.0情景）0.45?0.82米（RCP8.5情景）在RCP8.5情景下，到2100年全球平均海平面將上升0.52?0.98米；2081?2100年期間的上升速度為每年8?16毫米CumulativeemissionsofCO2largelydetermineglobalmeansurfacewarmingbythelate21stcenturyandbeyond.Fig.SPM.10?IPCC2013Fig.SPM.10Limitingclimatechangewillrequiresubstantialandsustainedreductionsofgreenhousegasemissions.?IPCC2013Fig.SPM.10Limitingclimatechangewillrequiresubstantialandsustainedreductionsofgreenhousegasemissions.2100210021002100?IPCC201321世紀末及之后，全球平均地表變暖主要取決于累積CO2排放；即使停止CO2排放，氣候變化的許多方面將持續(xù)許多世紀；CO2累計排放將持續(xù)產生若干世紀的氣候變化如果要在可能性>33%，>50%和>66%的條件下，將人為CO2排放單獨引起的變暖限制在2℃（相對于1861至1880年）以內，則需要將所有人為CO2累積排放量分別限制在0至約1560GtC、0至約1210GtC和0至約1000GtC21世紀末及以后的全球變暖主要取決于累積CO2排放

該圖給出了2℃升溫目標下的全球累積排放量：

1.如果將1861—1880年以來的人為CO2累積排放控制在1000GtC （約合3670GtCO2），人類有>66%的可能性把未來升溫幅度

控制在2℃（相對1861—1880年）以內；

2.如果把人為CO2累積排放限額放寬到1570GtC（約合5760 GtCO2），那么只有>33%的可能性實現(xiàn)溫控目標。

3.在高排放情景下，人類可能無法實現(xiàn)“升溫不超過2℃”的目標。

4.到2011年，人類已經累積排放了515[445～585]GtC（約合1890 [1630～2150]GtCO2），未來留給人類的碳排放空間極其有

限。因此，未來要實現(xiàn)“升溫不超過2℃”的目標，需要全

世界共同努力，大幅度減少溫室氣體排放。

首次給出了2℃條件下的累計排放！??！2011年中國國內生產總值約占全球10%，但一次能源消費總量達到了34.8億噸標準煤，約占全球能源消費總量的20%，世界第一；與能源有關的CO2排放約占全球排放總量的1/4，比美國高30%，世界第一；據統(tǒng)計，世界能源消費總增量的45%以上來自我國，其中煤炭增量占世界總增量的75%以上，石油進口增量占世界國際貿易總增量的近60%。為滿足用能需求，我國煤炭生產量已遠遠超過科學產能的規(guī)模，石油進口量達到2.5億噸，對外依存度達到56%。2011年碳排放CASCMA2012年全球CO2排放為356億噸。2012年估計增加的2.6%碳排放，使全球化石燃料燃燒排放比KP設定的基線年1990年增加了58%。2012年碳排放：中國28%，美國16%，歐盟11%，印度7%。 相對2011年，中國、印度的排放分別增加9.9%和7.5%，美國和歐盟則分別下降1.8%和2.8%。2012年人均年排放量：美國17.2噸，歐盟已降至7.3噸，中國6.6噸，印度1.8噸。2012年碳排放CASCMA

鑒于我國煤炭資源稟賦，即使改造提升、加快天然氣、核能、

可再生能源開發(fā)，這一稟賦短期很難改變！

如繼續(xù)容忍煤炭的非科學產能，則難以實現(xiàn)安全生產，還導致

水資源破壞、生態(tài)失衡、環(huán)境污染和土地沉降等諸多難題。

化石能源增加溫室氣體（CO2）排放、也同步增加SO2、NOx 和微粒（PM10，PM2.5）排放，加劇氣候變暖，同時污染環(huán)

境，危害人體健康，長期還可能影響社會穩(wěn)定！保護環(huán)境

=保護氣候“消滅”霧霾！碳排放：環(huán)境污染和溫室氣體排放

降溫和升溫

選擇？？？2月20日起，華北、黃淮等地持續(xù)的霧、霾天氣再次成為公眾和媒體關注焦點。北京中國的霧霾天津中國的霧霾石家莊中國的霧霾濟南中國的霧霾

民眾抱怨，對環(huán)境惡化有意見；政府備受困擾：產業(yè)升級、淘汰落后產能一直在做，為什么污染還越來越重呢???中國的霧霾2013年初，清華大學一項健康風險研究顯示，早在2010年，中國的空氣污染就導致了123.4萬人過早死亡（柳葉刀發(fā)文稱是30多萬人）。

世界衛(wèi)生組織(WHO)2014年3月25日發(fā)布的最新數(shù)據顯示，2012年全球因空氣污染導致的各類疾病死亡約700萬人。

這一發(fā)現(xiàn)表明空氣污染和心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病以及癌癥之間存在關聯(lián)。 WHO稱，這相當于全球每8個死亡病例中，就有1名由空氣污染導致。空氣污染成為世界上最大的單一健康環(huán)境風險

大約330萬人死于室內空氣污染，260萬人死于戶外空氣污染約600萬死亡案例出現(xiàn)在東南亞和西太平洋地區(qū)

除誘發(fā)呼吸道疾病外，空氣污染還與中風、缺血性心臟病等心血管疾病及癌癥有關。由室外空氣污染引發(fā)的死亡案例中，最終死于中風和缺血性心臟病的人數(shù)各占40％，慢性阻塞性肺病占11％，肺癌占6％；室內空氣污染方面，誘發(fā)中風而死亡的人數(shù)占34％，誘發(fā)缺血性心臟病而死亡的人數(shù)占26％。CASCMA

能源種類H（原子數(shù)）C（原子數(shù)）SO2、NOx、PMx

薪柴 1 10 很高煤炭12 很高

石油2 1低

天然氣 4 1低不同能源化學結構中的碳氫比例（每個分子包含的氫原子數(shù)和碳原子數(shù)）

能源燃燒實際是燃燒氫原子釋出能量和分離碳原子的過程，氧原子助燃氫原子后，與碳原子結合形成CO2、SO2，前者是溫室氣體，后者是污染物，大氣中霾的“源頭”之一！

保護環(huán)境=保護氣候?。?！能源結構調整（能源轉型）就是“減碳增氫”（減煤增氣）歐洲：1952年重度霧霾啟動轉型，歷時半個世紀。目前天

然氣為主要，可再生能源20%，煤15%。美國：頁巖氣革命使美國步入“減煤增氣”快速道，氣電

比

例上升，去年減排7.6億噸CO2，排放總量回

到1995年水平。中國：一次能源煤占68%，石油18%，天然氣5.3%，而

目前全球已達24%。2014年中國將居第三（

美、俄之后），但5.3%的比例是198個UN之最低。

關鍵是轉變能源結構、提高能源效率治理霧霾是一場持久戰(zhàn)科學和技術要做貢獻科學認識大體清楚，科學研究布精兵，技術治理

是重心，社會管理常抓不懈。燃煤為主、產業(yè)結構不合理、尾氣排放、飄

塵，…，

治理和就業(yè)，減排和經濟，科學和技術，…

治理霧霾和減排溫室氣體方向一致，

一舉兩得！

治好霧霾30年太久、3-5年不客觀，政府和全民

必須密切配合，打好持久戰(zhàn)！

“未來地球計劃”概況吳國雄CNC-FE成立大會北京友誼賓館2014年3月19日背景與目標研究主題開展方式現(xiàn)狀與計劃46未來地球計劃1.背景與目標

Toprovidetheknowledgerequiredforsocietiesintheworldtofacerisksposedbyglobalenvironmentalchangeandtoseizeopportunitiesinatransitiontoglobalsustainability.

為全世界應對全球環(huán)境變化引起的風險提供所需的知識，抓住機遇，向全球可持續(xù)性發(fā)展轉變。1.背景與目標—發(fā)起單位國際科聯(lián)國際社科聯(lián)世界氣象組織聯(lián)合國環(huán)境署全球變化研究資助機構聯(lián)合體聯(lián)合國教科文組織聯(lián)合國大學由各國基金委組成的Belmont論壇FE整合現(xiàn)有的全球環(huán)境變化（GlobalEnvironmentChange，GEC）各研究計劃，包括原先在ESSP框架下的四大計劃。四大計劃之一的世界氣候研究計劃（WCRP）由于有不同的資助方，目前以觀察員的身份加入“未來地球”計劃。1.背景與目標—FE從何而來？199619861980199120012013是全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展研究的國際合作平臺。為國際社會提供面對全球變化主要挑戰(zhàn)以及向可持續(xù)發(fā)展轉變的跨學科集成研究。提倡“以解決問題為導向”的研究，為可持續(xù)發(fā)展提供理論知識和行動依據。通過協(xié)同設計研究，加強科學家、科研資助機構以及用戶之間的聯(lián)系。Co-Co-Co成功的關鍵科學家最為欠缺的能力，也是Co-Co-Co成功的另一關鍵交叉學科的研究方法是難點也是迫切需要的創(chuàng)新點1.背景與目標—區(qū)別于以往項目2、研究主題1)動態(tài)地球DynamicPlanet2)全球發(fā)展GlobalDevelopment3)向可持續(xù)發(fā)展轉變

TransformationstowardsSustainability地球觀測系統(tǒng)數(shù)據共享系統(tǒng)地球系統(tǒng)模式發(fā)展地球科學理論綜合與評估能力建設與教育信息交流科學與政策的溝通與平臺

八個關鍵交叉領域的能力DynamicPlanet動態(tài)地球StatesandTrendsApproachesandModelsCriticalZonesobservingunderstandingprojectingenvironmentsocietalsystemexplainingthresholdscoaststropicalforestspolarregionsdrivers方法與模式狀態(tài)與趨勢關鍵區(qū)GlobalDevelopment全球發(fā)展EcosystemservicesStewardshipofresourcesEquitableaccessmaterialsfisheriescleanairbiodiversityTrade-offsclimatechangefoodsecuritywateravailabilityhealthyenvironmentmining資源的管理生態(tài)系統(tǒng)管理平衡公平獲取decisionmakingIncentives動機Transformationstowards

Sustainability向可持續(xù)發(fā)展轉變InnovationandideasTransformationprocessGlobalandregionalgovernancedevelopmentoptionsassessmentofpoliciestrade-offsemergingtechnologyinternationallawregionalenforcement執(zhí)行economymega-cities轉變過程創(chuàng)新與觀念全球與區(qū)域管理平衡3、開展方式：協(xié)同設計、共同實施、共享成果（Co-Co-Co）協(xié)同設計共同實施知識傳播FE的參與者群體科研人員科學-社會界面投資者政府建設單位商業(yè)與工業(yè)民間協(xié)會媒體學術界、利益相關者的全程參與科技聯(lián)盟：researchers,fundersandusersofknowledge科學指導+社會所需的知識傳遞管理聯(lián)合會3、開展方式：管理架構2011.6

2012.12ESSP計劃結束歷時18個月的初步設計(過渡團隊)2013.1臨時秘書處和科學委員會成立

為期十年的“未來地球計劃”（過渡秘書處管理至2014年5月）現(xiàn)有項目融入FE征集新項目

2022

2014.5秘書處開始運行管理委員會開始運行目前負責FE運作的是科學委員會和過渡秘書處。已經成立了科學委員，正在籌建EngagementCommittee(參與委員會，利益攸關者代表)，以及全球征集永久秘書處的承辦單位。4、現(xiàn)狀：FE的實施時間表TheTransitionTeamDisciplines,sectors,regionsforatrulynewco-designeffort59姚檀棟院士“未來地球計劃”科學委員會(2013)/future-earth/who/future-earth-science-committee主席:MarkStaffordSmithfromCSIRO秦大河院士“未來地球計劃”過渡參與委員會(2013)主席：RobertTonyWatson教授東英吉利大學環(huán)境科學與戰(zhàn)略主任目前委員會由政府顧問、基金會代表、科學記者、聯(lián)合國官員等組成，正在吸納更多來自媒體、資助機構等單位的委員，尤其是女性委員。4、現(xiàn)狀：已完成和短期內要完成的工作近期已經完成的工作：成立科學委員會（SC）成立過渡秘書處成立過渡參與委員會，正在召集更多會員全球征集永久秘書處的承辦單位短期任務進一步加強FE的管理架構建設及永久秘書處網絡搭建將更多的GEC項目融入FE（目前已有33個核心項目，都是原來的GEC項目）發(fā)起新的FE計劃鞏固FE的品牌和宣傳吸引新的資源2014年計劃2014年6月4-6日，召開第二次FE-SC會議，也是FE參與委員會首次會議。將重點制定FE的中期發(fā)展計劃。2014年6月3日，F(xiàn)E將于CNC-FE召開一天的研討會。過渡秘書處主任(任期18個月)，F(xiàn)ransBerkhoutProfessor,Geography,King'sCollegeLondon2014年3月21日正式成立2014年6月3日FE中國國家委員會與 FESC研討會在北京舉行2014年6月4日FESC第二次全會在北

京召開……“未來地球”中國國家委員會CNC-FE參與“未來地球計劃”

--幾點思考秦大河提綱一二三四目標開展方式SCICitation重點領域任務分工五年度計劃一、目標吸納并有效利用FE計劃的科技、人文資源，推動我國的生態(tài)文明建設。設計戰(zhàn)略性框架，推動“未來地球計劃”在中國的實施。為亞洲及世界在可持續(xù)性發(fā)展過程中遇到的類似問題提供成功案例。（1）成立國家委員會，確認我國可持續(xù)發(fā)展中亟需解決的重點領域。（2）協(xié)調國內已有研究力量、參與國際核心計劃、聯(lián)合申請國際FE研究項目（3）專家分組，通過共同策劃、共同實施、共享成果，實現(xiàn)科研成果以知識的形式向利益相關者傳遞。二、開展方式通過召開和參加國內外會議，聽取國際FE對重點領域解決方案的建議協(xié)同設計協(xié)同產出共享成果例如：截止日期為2014年4月4日、由美國NSF