農(nóng)業(yè)氣象學經(jīng)典課件氣候與農(nóng)業(yè)氣候

農(nóng)業(yè)氣象學經(jīng)典課件氣候與農(nóng)業(yè)氣候第一頁，共一百頁，2022年，8月28日北京廣州日照時數(shù)2778.7h/年1909.0h/年

7.6h/日5.2h/日最熱月平均氣溫：25.9℃28.3℃

最冷月平均氣溫：-4.7℃13.1℃

最熱極值氣溫：42.8℃37.6℃最冷極值氣溫：-27.4℃0.1℃無霜期：179天353天年降水量：682.9mm1680.5mm第二頁，共一百頁，2022年，8月28日§7.1氣候形成因素

一、太陽輻射（天文輻射）1、年總量：最大值在赤道，，隨緯度的增高而減少，極地是赤道的41%2、夏半年：最大值在回歸線附近，向南北逐漸減少，極地是赤道的83%3、冬半年：最大值在赤道，隨緯度的增加迅速減少，極地為04、輻射年較差（夏、冬之差）低緯小，高緯大。5、同一緯度上的太陽輻射總量相同(只考慮太陽輻射）第三頁，共一百頁，2022年，8月28日二、大氣環(huán)流

1、大氣環(huán)流使高、低緯度間溫差減緩（P180表7-1）；使海陸間水分得以循環(huán)2、同一地區(qū)，受不同大氣環(huán)流影響，氣候大不相同。如我國江淮一帶：冬季：受冬季風（大陸冷高壓南下）影響，寒冷干燥夏季：受夏季風（海洋暖高壓北上）影響，濕熱多雨第四頁，共一百頁，2022年，8月28日3、同一環(huán)流，不同地區(qū)海陸分布影響，氣候大不相同。1）如同受東北信風影響大陸東部（如我國東南沿海地區(qū)）：風從海上吹來，降水量大大陸西部（如北非撒哈拉大沙漠地區(qū)）；風從陸地吹來，降水極少。南美大陸西岸的智利北部；風從東邊大陸吹來，雖處海邊卻成為世界最干旱地區(qū)之一。第五頁，共一百頁，2022年，8月28日2）同受西風帶上西風的影響

我國華北如北京，甚至包括天津在內(nèi)，雖然離海很近，但風主要從大陸吹來，屬大陸性氣候。而北美的加拿大和美國西海岸，風從西側(cè)的太平洋吹來，屬海洋性氣候

第六頁，共一百頁，2022年，8月28日三、下墊面1、海陸分布：溫度日、年較差區(qū)別，降水的區(qū)別、風的區(qū)別。2、洋流：冷流、暖流（影響中國的黑潮和親潮）P182、“厄爾尼諾”現(xiàn)象3、地形：（高山、高原、丘陵、盆地峽谷）對輻射、溫度、降水和風的影響四、人類活動第七頁，共一百頁，2022年，8月28日§7.2氣候帶與氣候型

一、氣候帶氣候帶是根據(jù)氣候成因或氣候要素的相似性而劃分的與緯度大致平行的帶狀氣候區(qū)域。人們從低緯到高緯按順序，將全球劃分為十一個氣候帶，每個半球為五個半氣候帶即：1、赤道氣候帶2、熱帶氣候帶3、副熱帶氣候帶4、暖溫帶氣候帶5、冷溫帶氣候帶6、極地氣候帶第八頁，共一百頁，2022年，8月28日二、氣候型

氣候型是根據(jù)氣候的主要成因和基本特征劃分的氣候類型。在同一個氣候帶里，常由于地理環(huán)境或環(huán)流性質(zhì)的不同，出現(xiàn)不同的氣候型；相反的，在不同的氣候帶里，由于地埋環(huán)境或環(huán)流性質(zhì)近似，也可出現(xiàn)同類的氣候型。

1．海洋性氣候和大陸性氣候：2．季風氣候和地中海氣候：3、高山氣候和高原氣候：4草原氣候和沙漠氣候第九頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候帶與氣候型綜合劃分

1.

赤道多雨氣候：位置5°～10°，非洲扎伊爾流域，南美亞馬遜河流，亞洲與大洋州間的從蘇門答臘島到伊里安島一帶。典型站：秘魯?shù)囊粱兴?．

熱帶海洋性氣候：南北緯10°～25°，信風帶大陸東岸及熱帶海洋中若干島嶼上，如加勒比海沿岸及諸島，巴西高原東側(cè)沿海，馬達加斯加東岸，夏威夷群島等。典型站：哈瓦那。第十頁，共一百頁，2022年，8月28日3．

熱帶干濕季氣候：5°～15°左右，也有伸達25°左右的，主要分布在上述緯度的中美，南美和非洲。典型站：廷博

4.熱帶季風氣候：10°～回歸線附近的亞洲大陸東南部,如臺灣南部，海南島，中南半島，印度半島大部，菲律賓，澳大利亞北部沿海等地。典型站：柯飲第十一頁，共一百頁，2022年，8月28日5.熱帶干旱與半干旱氣候型（a）熱帶干旱氣候：多沙漠，有撒哈拉沙漠，阿拉伯沙漠，塔爾沙漠，澳大利亞西部和中部沙漠，南美阿特卡馬沙漠。典型站：阿斯旺；(b)熱帶西岸多雨干旱氣候：熱帶陸西岸，冷洋流經(jīng)過的海濱地帶如北美加利福尼亞冷流沿岸，北非加拉利冷流沿岸，南非本格拉冷流沿岸。典型站：諾洛斯港。(c)熱帶半干旱氣候：在熱帶干旱區(qū)的外緣。典型站：凱斯。第十二頁，共一百頁，2022年，8月28日6.副熱帶干旱與半干旱氣候：南北緯25°～35°，大陸西岸和內(nèi)陸地區(qū)，是在副熱帶高壓下沉氣流風和信風帶背岸風作用下形成。如：北非利比亞

7.副熱帶季風氣候：位于副熱帶亞歐大陸東岸，25°～35°左右。它是熱帶海洋氣團與極地大陸氣團交接的地帶。典型站:上海8.副熱帶濕潤氣候：位于南北美洲，非洲和澳大利亞大陸副熱帶東岸。典型站：查爾斯頓。第十三頁，共一百頁，2022年，8月28日9.副熱帶夏干氣候（地中海氣候）：涼夏性（蒙特利），暖夏性（那不勒斯）。位于副熱帶大陸西岸，緯度30～40°之間地帶，包括地中海沿岸，美國加利福尼亞沿岸，南非和澳大利亞南端。

10.溫帶海洋性氣候：位于溫帶大陸西岸，40°～60°，包括歐洲西部，阿拉斯加南部，加拿大西海岸的哥倫比亞，美國華盛頓和俄勒岡，南美洲40°～60°西岸，澳大利亞東南角包括塔斯馬尼亞島和新西蘭等。典型站：布勒斯特第十四頁，共一百頁，2022年，8月28日11.溫帶季風氣候：位于亞歐大陸東岸35°～55°，包括中國華北，東北，朝鮮大部，日本北部及俄羅斯遠東。典型站：北京12.溫帶大陸性濕潤氣候：位于歐亞大陸溫帶海洋性氣候東側(cè)，北美100W以東的溫帶地區(qū)。典型站：莫斯科第十五頁，共一百頁，2022年，8月28日

13.

溫帶干旱與半干旱氣候：位于35～50°N的亞洲和北美大陸中心部分，在北半球占有很大面積，南半球南美洲南端阿根廷等。（1）西南亞，中亞，內(nèi)蒙，新疆，甘肅，美國內(nèi)華達洲、猶他利和加利副尼亞東南部。典型站：吐魯番。（2）南美，阿根廷。（3）溫帶干旱氣候氣候區(qū)與溫帶季風氣候區(qū)之間。典型站：赤峰（4）溫帶干旱氣候與地中海氣候之間。典型站：德黑蘭第十六頁，共一百頁，2022年，8月28日14.副極地大陸性氣候：位于50～65°N地區(qū)，包括亞歐大陸的斯堪的納維亞半島（南部除外），芬蘭，前蘇聯(lián)大部，及美國阿拉斯加經(jīng)加拿大到拉布拉多和紐芬蘭大部。典型站：俄羅斯、雅庫次克15.

極地長寒氣候（苔原氣候）：位于北美洲和歐亞大陸北部邊緣，格陵蘭沿海一部分和北冰洋若干島嶼中，南半球則分布在馬爾維納斯群島（福克蘭群島），南奧克尼群島等地。第十七頁，共一百頁，2022年，8月28日16.極地冰原氣候：位于格陵蘭島，南極大陸和北冰洋的若干島嶼上。17.熱帶高山氣候：拉丁美洲安第斯山脈。18.副熱帶高山氣候：珠穆朗瑪峰19.溫帶內(nèi)陸干旱區(qū)高山氣候：美國西南大峽谷

第十八頁，共一百頁，2022年，8月28日20．溫帶季風區(qū)山地氣候：長白山

21.山地氣候中“暖帶”和“冷湖”，奧地利的奧茨山谷

22.氣候變遷23.人類活動對氣候的影響第十九頁，共一百頁，2022年，8月28日中國氣候特點

1、中國北溫帶：50°以北（大興安嶺北端西坡，黑龍江額爾古納旗，漠河地區(qū)）。2、中國中溫帶：我國北方50°以南到丹東營口，錦州，承德，蘭洲，吐魯番等。3、南溫帶：從中溫帶到秦嶺、淮河一帶。4、北亞熱帶：從秦嶺淮河至舟山群島，南昌，衡山，懷化，宜昌。5、中亞熱帶：北亞熱帶以南，閩中，南嶺，桂中，中緬邊界。第二十頁，共一百頁，2022年，8月28日6、南亞熱帶：7、北熱帶：廣東雷洲半島，云南小部分，臺灣南，海南大部。8、中熱帶：海南南部沿海，西沙群島，中沙群島。9、南熱帶：南沙群島。10、高原氣候：青海，西藏。第二十一頁，共一百頁，2022年，8月28日§7.3氣候條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系氣候與土壤及植被的關(guān)系世界農(nóng)業(yè)氣候條件分析氣候與主要作物生產(chǎn)第二十二頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候與土壤及植被的關(guān)系一、氣候與植被植被生產(chǎn)必備條件：適宜太陽輻射，充足的水分CO2和N2等原料，適宜溫度。高溫高輻射地區(qū)小葉。干旱地區(qū)葉小多刺肉質(zhì)。由濕潤到干旱，森林、草原、沙漠旱生植被。熱帶濕潤氣候大葉利于蒸騰散熱，寒帶小葉。由赤道到寒帶，植被依次為熱帶雨林、長綠闊葉、落葉闊葉、針葉、苔原。第二十三頁，共一百頁，2022年，8月28日溫帶草原熱帶雨林闊葉落葉林帶針葉林第二十四頁，共一百頁，2022年，8月28日常綠闊葉林高原荒漠高山植被荒漠植被第二十五頁，共一百頁，2022年，8月28日二、氣候與土壤

氣候影響土壤水熱、礦物質(zhì)遷移、有機質(zhì)轉(zhuǎn)化。水熱與化學風化。淋溶Fe、Al，鈣積，酸堿性。冷濕SiO2灰色，熱濕Al2O3、Fe2O3紅壤。第二十六頁，共一百頁，2022年，8月28日黃土紅壤黑土栗鈣土石灰土第二十七頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候帶與植被和土壤類型的關(guān)系氣候帶寒溫帶溫帶暖溫帶亞熱帶熱帶水分植被類型針葉林闊葉林森林草原草原干旱草原荒漠草原荒漠闊葉林森林灌木、灌木草原荒漠草原、荒漠常綠闊葉林熱帶雨林季雨林熱帶干草原多少土壤類型灰化土灰化棕色森林土、白漿土、黑土、黑鈣土、栗鈣土、灰鈣土、灰棕色荒漠土棕色森林土褐色土灰褐土棕色荒漠土黃壤紅壤黃壤紅壤磚紅壤多少第二十八頁，共一百頁，2022年，8月28日世界農(nóng)業(yè)氣候條件分析一、日照

日照時數(shù)分布：高值區(qū)在亞熱帶，低值區(qū)在北歐北美。>0℃日照與全年差值與緯度海拔有關(guān)。特點：中等日照單產(chǎn)較高。溫暖季節(jié)日照對喜溫作物有利。高溫多照地區(qū)干旱低產(chǎn)。低溫高日照地區(qū)喜涼作物高產(chǎn)。低溫寡照地產(chǎn)或不能生產(chǎn)。世界多數(shù)地區(qū)日照一般不構(gòu)成二、太陽輻射限制因素?？偭糠植紙D。光合潛力。溫度和水分限制光合。第二十九頁，共一百頁，2022年，8月28日三、降水

降水分布與農(nóng)業(yè)布局牧區(qū)500mm以下。干旱地區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)，半干旱地區(qū)旱作農(nóng)業(yè)，半濕潤地區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)，濕潤地區(qū)水田農(nóng)業(yè)。

降水的季節(jié)分布溫帶亞熱帶雨熱同季型中國大部、南俄、美國中南部、拉普拉塔平原。世界谷類作物主產(chǎn)區(qū)。

熱帶季風雨熱同季型印度、東南亞、澳大利亞東北部、南美西北部東南部。700以下半干旱高粱、粟，700-1500半濕潤濕潤禾谷類、薯類、棉花、花生，1500以上熱帶經(jīng)作水果水稻塊根。

第三十頁，共一百頁，2022年，8月28日全球年降水量的分布第三十一頁，共一百頁，2022年，8月28日

世界各地的農(nóng)業(yè)水分問題

中國季風北方干旱、南方季節(jié)性干旱、洪澇東南亞干旱與厄爾尼諾南亞旱澇與雨季來臨時間不穩(wěn)定有關(guān)東歐北方低溫濕潤、南方溫暖干旱。非洲干旱低產(chǎn)，40%土地不足200mm。撒哈拉以南降水年際變化大的危害甚于少雨。第三十二頁，共一百頁，2022年，8月28日非洲熱帶雨季為農(nóng)事活動中心，年際變化大，塊根塊莖波動小。赤道多雨對多年生熱帶木本和塊根塊莖作物有利，不利谷物收獲。美國大平原和西北農(nóng)區(qū)降水豐富調(diào)勻，但仍波動。墨北部灌溉棉花。南美東南部降水充裕均勻冬暖適宜作物生產(chǎn)。熱到雨林適合多年生經(jīng)作林木。第三十三頁，共一百頁，2022年，8月28日四、溫度條件農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度問題冷害--東北、日本北部霜凍—中國北方、美國南部柑橘。凍害—華北西北、江南。寒害—華南。熱害—長江流域、東南亞、南亞、西亞、非洲、地中海、澳中北部。溫度影響產(chǎn)量加俄春小麥為主，美冬小麥玉米高產(chǎn)，馬鈴薯高緯度。青藏西歐小麥高產(chǎn)記錄。第三十四頁，共一百頁，2022年，8月28日溫度制約作物分布小麥最冷月>-10℃，玉米最熱月>18℃子粒用>22℃。水稻>20℃，秈稻>26℃。冬小麥北界、春小麥南界。柑橘年均15--24℃，茶樹14℃以南，橡膠咖啡最冷月>18℃。溫度影響種植制度雙季稻Σ>10℃4800以上，稻麥兩熟Σ>0℃4500-5500，麥玉兩熟4500，三熟6100以上。第三十五頁，共一百頁，2022年，8月28日寒潮入侵的主要路徑熱干風小麥死熟炸芒霜凍甘蔗菠菜凍害第三十六頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候與主要作物生產(chǎn)一、氣候與作物生產(chǎn)光溫水配合。土壤有機質(zhì)30℃和60-80%礦化最強，微生物活動0--45℃，25--35℃80%最宜。病蟲。二、氣候與水稻主栽區(qū)45N-35S。晚稻對日長敏感，假種子案件。米質(zhì)北方好于南方，晚稻好于早稻，灌漿低溫有利玻璃質(zhì)形成不易碎。三、氣候與小麥主產(chǎn)區(qū)30-35N25-40S，300-1100mm。適宜與否考慮水熱、灌溉、越冬條件、抽穗至成熟條件、干旱與濕害。世界小麥高產(chǎn)地區(qū)西歐與青藏。第三十七頁，共一百頁，2022年，8月28日光溫水配合與作物產(chǎn)量水平日照降水溫度作物單產(chǎn)典型地區(qū)多少低西南亞、北美西南部，中北澳多多高中國南部、美國中東部多高不太高南亞印度、東南亞、赤道非洲少低低、甚至不能生長西伯利亞、加拿大北部多偏低喜涼作物產(chǎn)量較高青藏年日照2500～3000h,小麥最高單產(chǎn)1000kg/mu第三十八頁，共一百頁，2022年，8月28日第三十九頁，共一百頁，2022年，8月28日四、氣候與棉花灌溉適宜區(qū)高產(chǎn)，生育期平均氣溫23-30℃，積溫>3500℃d，日照>1000h，>20℃日數(shù)>110d。非灌溉適宜區(qū)生育期450-700mm，其他同上。第四十頁，共一百頁，2022年，8月28日按緯度和收花期將世界植棉區(qū)分為三帶：南帶：0～30S，收花期5～8月，占世界總產(chǎn)7%，巴西、秘魯、阿根廷、澳大利亞及非洲南部。中帶：0～20N，收花期1～4月，占世界總產(chǎn)11%危地馬拉、印度南部、蘇丹、索馬里。北帶：20～50N，收花期9～12月，占世界總產(chǎn)82%，中國、美國、前蘇聯(lián)、印度、墨西哥、巴基斯坦、土耳其和埃及，為世界棉花主產(chǎn)區(qū)第四十一頁，共一百頁，2022年，8月28日第四十二頁，共一百頁，2022年，8月28日五、氣候與玉米適宜生育期平均氣溫20-25℃，積溫>2500℃d，降水400-800mm，日照>900h。中國玉米帶東北--西南、美國玉米帶大平原北部、南澳、東南歐、西南非、東南非、南美東南部、墨中西部。高寒地區(qū)青飼玉米。干旱：長年、季節(jié)性、旱年。冷害、澇害、熱害第四十三頁，共一百頁，2022年，8月28日山區(qū)地膜玉米玉米受澇玉米卡脖旱大風刮倒玉米第四十四頁，共一百頁，2022年，8月28日六、氣候與塊根塊莖作物甘薯40N-40S，塊根膨大要求溫暖。>15℃1800馬鈴薯>40N，最熱月<21℃，前期需水后期少。莖葉生長19-21℃，淀粉積累14-15℃適宜。甜菜溫帶為主，12-20℃適宜，>24℃影響產(chǎn)量，多雨影響含糖。第四十五頁，共一百頁，2022年，8月28日§7.4氣候變化氣候變化的歷程氣候變化的趨勢和影響氣候變化因素ENSO事件與氣候異常全球變化學與國際合作第四十六頁，共一百頁，2022年，8月28日

地球氣候的變化是客觀事實，其演變是冷暖干濕相互交替的周期長短不一的變化。氣候變化從成因上分為自然變化和人為變化，氣候的自然變化與人類活動引起的氣候變化相互疊加，形成了實際的氣候變化。第四十七頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候變化歷程

研究氣候變化的資料來源有三：地質(zhì)考古資料（從地質(zhì)沉層測）、歷史文獻（歷史地理研究法）和氣候觀測記錄（從1860年最早開始觀測氣溫）。依據(jù)研究方法和時間尺度的差異，地球氣候變化可分為三個時期：地質(zhì)時代的氣候變遷，歷史時代的氣候變化和近代的氣候振動。

第四十八頁，共一百頁，2022年，8月28日地質(zhì)時期氣候變化

冰期、間冰期，萬到億年尺度，伴隨地理環(huán)境改變，變幅>10C。四次大冰期：6億年前震旦紀大冰期、2~3億年前石炭紀---二迭紀大冰期、200萬年前第四紀冰期。（其間還有亞冰期、亞間冰期，副冰期、副間冰期。）近萬年為冰后期。地質(zhì)勘探和地球物理研究。第四十九頁，共一百頁，2022年，8月28日現(xiàn)代末次盛冰期全新世大暖期小冰期21kaBP8.5～3kaBP15C～19C第五十頁，共一百頁，2022年，8月28日歷史時期氣候變化近萬年特別5000年來地理環(huán)境基本不變，變幅2~3C，地質(zhì)、考古和文獻物候。距今8000~9000年前、5000BC~1500BC、1000BC~100AD、1550AD~1850AD四次寒冷期。近7000年來溫暖期越來越短，溫暖程度越來越?。焕淦诜粗?。2000BC、800BC、400AD和1600AD四次全球性氣候變冷。歐洲比中國提前幾十年。。第五十一頁，共一百頁，2022年，8月28日近代氣候變化

近百年，變幅0.5~1C。根據(jù)歷史資料和儀器觀測。相對于大尺度時間氣候變遷相當于氣候波動。人類活動影響明顯增大。19C末到1940s增暖，之后到1970s降溫，1980s到1990s迅速升溫。第五十二頁，共一百頁，2022年，8月28日近1200年來的中國氣溫波動第五十三頁，共一百頁，2022年，8月28日360年來天山冰川的不斷后退第五十四頁，共一百頁，2022年，8月28日下面從近代氣候變化規(guī)律來分析未來氣候變化趨勢：

（一）19世紀以前的氣候變化（二）20世紀以來的氣候變化（三）未來氣候變化趨勢北京、上海、廣州三站每10年平均降水量R(mm)及距平百分率ΔR(%)1910-19191920-19291930-19391940-19491950-19591960-19691970-1979多年平均北京RΔR64296041583-4567-7820356182605-1609上海RΔR122571093-41195-3124891239101048-81084-51142廣州RΔR1596-51853101461-1317374177361617-4171921678

20世紀以來中國氣候特征（10年平均狀況）年代1910-19191920-19291930-19391940-19491950-19591960-19691970-19791980-1989特征濕冷干暖干(冷)濕暖濕冷干(暖)干冷濕暖第五十五頁，共一百頁，2022年，8月28日一、近百年中國氣候的變化+0.4~0.5C，最暖期1920s~1940s，最明顯三北，長江以南不明顯。1985以來連續(xù)16個全國性暖冬，1998、2001最甚。1950s降水最多，后減，華北干暖化。青海湖水位的變化第五十六頁，共一百頁，2022年，8月28日二十世紀升溫趨勢北半球南半球全球百萬年15萬年3萬年1500年1905-1985年第五十七頁，共一百頁，2022年，8月28日二、政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第三次評估報告（TAR）的主要結(jié)論-1

1860以來全球+0.6±0.2C，20C最后20年最暖。

20C北半球地面溫度增加比過去1000年中任何世紀都大。中高緯降水增加，也有一些地區(qū)減少。極端天氣氣候事件頻率和強度增加。

1990以來海平面上升10~20cm，大多數(shù)非極地冰川退縮，北極圈海冰范圍和厚度在夏季減少，極區(qū)凍土帶消融。第五十八頁，共一百頁，2022年，8月28日人類活動增加溫室氣體濃度使大氣變暖，但某些地區(qū)硫酸氣溶膠使大氣變冷。北半球生長期每10年延長1~4天，生物活動區(qū)北移。近50年觀測大多數(shù)增溫歸因人類活動。溫室氣體和硫化物濃度增加，CO2可能已達42萬年以來最高值368×10-6。只考慮自然變化不能很好模擬，加上人類活動可模擬1860~2000氣候演變。尤其近50年只考慮人類活動可基本模擬出溫度變化。第五十九頁，共一百頁，2022年，8月28日三、未來氣候變化預測（根據(jù)IPCC—3）50~100年全球氣候系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)生顯著變化，由于慣性將繼續(xù)幾百年甚至幾千年。到2100年溫室氣體排放將繼續(xù)增加，由63億tC到2100年50~350億tC，平均氣溫+1.4±5.8C，為近萬年最顯著。降水南北性和季節(jié)性移動，干旱半干旱區(qū)更干。海平面上升0.09~0.88m，北半球雪蓋海冰縮小，ENSO頻率強度增加，海鹽環(huán)流減弱，極端天氣事件增加。根據(jù)GCM和區(qū)域模式，中國到2020~2030+1.68C，2050年+2.22C，CO2倍增+2.94C，幅度由南向北增大。西北+1.9~2.3C，西南+1.6~2.0C，青藏+2.2~2.6C。降水增加尤其東南，華北東北南部及長江中下游繼續(xù)變干。第六十頁，共一百頁，2022年，8月28日CO2濃度增加與冬夏增溫第六十一頁，共一百頁，2022年，8月28日四、氣候變化預測的不確定性和存在問題1.碳循環(huán)陸地生態(tài)系統(tǒng)、土地利用和海洋吸收多少還不清楚。2.人類活動對氣候變化作用的檢測誤差大。3.區(qū)域氣候模擬誤差較大，尤其降水、極端天氣、氣候事件等。4.氣候模式和排放情景的不確定性，簡化近似。第六十二頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候變化對自然生態(tài)系統(tǒng)的影響自然生態(tài)系統(tǒng)適應能力有限，對氣候變化特別脆弱。一些系統(tǒng)可能遭受嚴重的不可恢復破壞。1.植被

6000年前全新世鼎盛大暖期植被帶明顯偏北，西北曾是溫帶森林和森林草原，后受全球氣溫波動下降、第四紀冰期及青藏高原隆升影響。物種構(gòu)成及優(yōu)勢種變化滯后氣候變化幾年到幾百年。變暖使森林生產(chǎn)力增長。第六十三頁，共一百頁，2022年，8月28日2.極端氣候事件

與全球變暖密切的極端事件頻率強度增加，如厄爾尼諾、干旱、洪水、熱浪、雪崩、風暴、沙塵暴、森林火災、泥石流，人類不合理活動加劇了現(xiàn)代荒漠化進程。3.冰川、凍土、積雪

小冰期最盛時西北各大山系冰川面積比今大24.7%即0.7萬km2。未來50年融水增加。青藏島狀凍土80%~90%退化，下界抬升1.5~2.5m。積雪年際變率增大，春旱加劇。第六十四頁，共一百頁，2022年，8月28日4.湖泊西北各大湖水位下降面積萎縮甚至消亡。小湖可能先擴后萎。降水+10%也不足彌補青海湖蒸發(fā)加大。5.海岸帶和海洋生態(tài)系統(tǒng)海平面、海冰、鹽度、波浪、環(huán)流變化影響海岸帶生態(tài)系統(tǒng)和海洋生物資源。海平面近50年+2.6mm/a，預計到21C末+30~70cm。>70%大城市、>1/2人口和60%GDP集中東部沿海。數(shù)萬km2海侵，灘涂、紅樹林、珊瑚礁喪失及海蝕、鹽漬化。第六十五頁，共一百頁，2022年，8月28日對國民經(jīng)濟的可能影響1.農(nóng)業(yè)小麥玉米水稻大部分發(fā)展中國家減產(chǎn)，發(fā)達國家增產(chǎn)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不穩(wěn)定性增加，引起布局和結(jié)構(gòu)變化，帶來生產(chǎn)條件改變。熱量增加，水分惡化，病蟲害。2.水資源到2050高緯和東南亞徑流增加，中亞、地中海、南非、澳減少。我國七大流域減少。3.人類健康瘧疾、登革熱擴及人口40~50%，熱浪死亡率上升，洪澇增加溺水、腹瀉、呼吸病。第六十六頁，共一百頁，2022年，8月28日4.居住洪澇、滑坡、沿海。經(jīng)濟單一區(qū)更脆弱。5.保險及金融業(yè)全球氣候變化及相關(guān)極端事件經(jīng)濟損失過去40年上升10倍。將增加風險評估的不確定性，但也是一個機遇。6.能源降溫耗能增加，取暖耗能減少。第六十七頁，共一百頁，2022年，8月28日德國酸雨毀壞森林酸雨形成酸雨對建筑物腐蝕第六十八頁，共一百頁，2022年，8月28日氣候變化的成因一、自然原因1.日地系統(tǒng)太陽輻射與活動正相關(guān)，太陽常數(shù)+2%，地球增溫3C，-2%降4.3C。近千年冷暖期與之對應。月球引潮力影響海氣間熱交換。地球公轉(zhuǎn)軌道離心率大時北半球冬短暖夏長涼，南半球反之。近日點獲太陽能比遠日點多1/15。

第六十九頁，共一百頁，2022年，8月28日地軸移動，自轉(zhuǎn)速度改變引起海氣變化。赤黃交角21.8~24.4周期4.1萬年，角度大高緯地區(qū)冬夏溫差增大。歲差。春分點西移2.1萬年周期，季節(jié)每70年推遲1天。三個軌道參數(shù)同時綜合作用引起冰期間冰期周期變化。第七十頁，共一百頁，2022年，8月28日太陽活動、地球自轉(zhuǎn)與全球氣溫變化第七十一頁，共一百頁，2022年，8月28日2.宇宙生物周期性大滅絕，近億年4次：9100萬年前、6500萬年前、3800萬年前、1100萬年前。太陽系、恒星團、銀河系等在宇宙中各自繞不同質(zhì)心運動，加上地軸及相對位置周期性變化，形成不同的周期性“季節(jié)”變化。太陽系2.3億年繞銀心一周為宇宙年。銀河系也象太陽系一樣運動。地球經(jīng)過星體疏位置向星體密位置周轉(zhuǎn)時，宇宙射線和輻射能劇增。小行星或彗星撞擊地球，塵云密布使輻射減少，全球氣溫下降，恐龍滅絕。6500年前小行星撞擊地球?qū)е驴铸埖臏缃^第七十二頁，共一百頁，2022年，8月28日板塊熱點3.地學：板塊運動，海洋擴張，海陸重組，造山運動，巴拿馬地峽阻隔，大西洋山下沉讓出灣流通道?；鹕絿姲l(fā)陽傘效應持續(xù)數(shù)年，與近百年全球氣溫轉(zhuǎn)折對應良好。青藏7千萬年到4千萬年前上升，喜馬拉雅海變成淺海，2千萬年前造山，西北才變得干旱，東南變得濕潤。第七十三頁，共一百頁，2022年，8月28日火山噴發(fā)與氣溫變化第七十四頁，共一百頁，2022年，8月28日（二）人為因素

近200年來，氣候變化出現(xiàn)了新的明顯的征兆，也就是人類活動導致原有的自然氣候變化背景上迭加著“人為因素”所引起的氣候變化信號，使全球氣候變化增加了復雜性，成為全球變暖研究中最棘手的難題。第七十五頁，共一百頁，2022年，8月28日溫室氣體和氣溶膠排放

溫室氣體(CO2，CH4，N2O和O3等)的溫室效應和氣溶膠(SO2、黑碳等)的冷卻效應。總的結(jié)果是：工業(yè)革命以來，溫室效應大于冷卻效應。溫室氣體GHG—CO2、CH4、N2O、CFCs等，可穿透短波輻射，吸收地面發(fā)射長波輻射。過量增加溫室氣體增強溫室效應導致全球變暖。第七十六頁，共一百頁，2022年，8月28日1.工業(yè)革命前280×10-6至2000年368×10-6。1950以來年增1.5×10-6。預計2100年490~1260×10-6。GHG1750-18001990濃度年增大氣中衰減CO2280×10-6353×10-60.5%，1.8×10-650~200年CH40.79×10-61.72×10-60.9%，0.015×10-610N2O288×10-9310×10-90.25%，0.8×10-6150CHC-1102804￥，9.5×10-665CFC-1204844%，17×10-6130CO2對太陽短波輻射不吸收或很少吸收，對長波輻射則吸收強烈，尤以4.3μm（太陽長波輻射）和15μm（地球長波輻射）附近吸收系數(shù)最大，使對流層大氣升溫，其作用與溫室的玻璃相似，故稱溫室氣體。第七十七頁，共一百頁，2022年，8月28日遇水汽，SO2很快轉(zhuǎn)化為硫酸微粒，氣溶膠在平流層的壽命較長，隨氣流輸送很遠，半存留期為一年左右。在正常情況下，平流層氣溶膠成份為75%的硫酸和25%的水混合組成的液滴。大氣氣溶膠對輻射過程的直接影響是吸收和散射，使到達地面的太陽輻射減少，作為凝結(jié)核，氣溶膠的性質(zhì)與云的微結(jié)構(gòu)有關(guān)。陸上的云比海上的云對太陽輻射的反射率更大。這使對流層頂反射更多的太陽輻射。對流層氣溶膠的平均壽命由幾天到一個月，通過重力干沉降和降水的濕沉降落到地面。亞洲棕色云（黑碳氣溶膠），在中國、印度上空形成……O3吸收太陽紫外線和可見光，平流層O3的減少使太陽輻射更多地通過對流層頂而進入對流層；O3吸收和發(fā)射9.6μm的長波輻射，O3的減少使平流層向下的長波輻射減少；O3吸收的太陽輻射減少，使平流層溫度下降，從而使平流層向下的長波輻射減少。第七十八頁，共一百頁，2022年，8月28日如果按IPCC、IS92a排放方案中最佳估計的情況計算，即考慮到CO2促生及O3的反饋和硫化氣體的負作用，到2050年全球?qū)⒆兣?.8～1.8℃，最佳估計為1.2℃。全球平均海平面將比1990年相對上升35～165cm(全球平均上升65cm)。

大氣中溫室氣體的增加會造成氣候變暖和海平面抬高。全球氣溫升高的同時，海水溫度也會隨之增加，這將使海水膨脹，導致海平面升高；同時由于極地增暖劇烈，當大氣中CO2濃度加倍后會造成冰融化而使冰界向極地萎縮，融化的水量會造成海平面抬升。據(jù)估算，在溫室氣體排放量控制在1985年排放標準情況下，全球海平面將以5.5cm/10a速度抬高,到2030年海平面會比1985年增加20cm,2050年增加34cm。若不加控制,到2030年,海平面就會比1985年抬升60cm，2050年抬升150cm。

第七十九頁，共一百頁，2022年，8月28日地質(zhì)史上的CO2濃度與全球氣溫第八十頁，共一百頁，2022年，8月28日太陽光譜與溫室效應第八十一頁，共一百頁，2022年，8月28日臭氧層及空洞的形成第八十二頁，共一百頁，2022年，8月28日2.地表狀態(tài)改變（土地利用）人類活動改變下墊面的自然性質(zhì)是多方面的，目前最突出的是植被的破壞和海洋石油污染等。通過陸面物理和生物過程影響氣候變化。植被的破壞，使氣候變旱，加劇了風沙塵暴（2000年春季北京、河北、內(nèi)蒙等地的沙塵暴），水土流失加劇了洪澇災害（1998年長江流域的特大洪水）。第八十三頁，共一百頁，2022年，8月28日土地利用和覆被改變所排放CO2在過去150年中接近同期燃料釋放總量，現(xiàn)釋放CO2占30%。美國評為去年10大科技成就，拒簽京都議定書。森林固定CO2，降低大陸度，提高濕度，降水量略增，減低風速，保持水土，防風固沙，釋放負氧離子。草原保持水土。開墾為農(nóng)田后光合固定太陽能抵不上現(xiàn)代農(nóng)業(yè)輔助能支出。肥力遞減。海洋石油和廢棄物污染“沙漠化”，赤潮。城市熱島、混濁島、干島、濕島、雨島效應。第八十四頁，共一百頁，2022年，8月28日地球自轉(zhuǎn)速度與海平面高度海洋污染分布第八十五頁，共一百頁，2022年，8月28日3.人為熱和水汽的排放及城市氣候效應人為熱和水汽對局地增暖（莫斯科、曼哈頓、蒙特利爾）和局地低云量的增加（美國的圣路易斯城）作用明顯。人類活動對氣候的影響在城市中表現(xiàn)最為突出。城市氣候是在區(qū)域氣候背景上，經(jīng)過城市化后，在人類活動影響下而形成的一種特殊局地氣候。大量觀測事實說明，城市氣候的特征可歸納為城市“五島”效應(混濁島、熱島、干島、濕島、雨島)和風速減小、天氣多變。4.戰(zhàn)爭帶來的核冬天

一些科學家提出“核冬天”學說。他們認為若在世界大戰(zhàn)中大量使用核武器，城市和森林燃燒產(chǎn)生的大量煙塵將隨核爆炸產(chǎn)生的上升氣流輸送至平流層，使北半球廣大地區(qū)氣溫長時期下降到和冬天一樣。

以1991年海灣戰(zhàn)爭為例說明。第八十六頁，共一百頁，2022年，8月28日城市的氣候效應第八十七頁，共一百頁，2022年，8月28日四、ENSO事件與氣候異常

產(chǎn)生10年際氣候變化的海洋信號是大西洋、太平洋濤動；能產(chǎn)生年際氣候變化的是厄爾尼諾。

ENSO是ElNino與SouthernOscillation合稱。0~10S、180-90W赤道東太海溫SST距平>0.5C

>6個月為ElNino，<0.5C為LaNina。SST與SO指數(shù)相關(guān)-057~-0.75，信度99.9%。南方濤動SO描述熱帶東太平洋與熱到印度洋氣壓場反相變化現(xiàn)象，3~7年重復發(fā)生。南方濤動指數(shù)SOI為東太平洋與印度洋地面氣壓差值。熱帶太平洋剖面與信風相應Walker環(huán)流，印尼上升，赤道東太下沉。西太暖池，東太離岸冷水上翻，餌料豐富生物多樣。經(jīng)向Hadley環(huán)流。第八十八頁，共一百頁，2022年，8月28日機制

ElNino海溫正距平沿赤道及兩側(cè)向西擴展成舌狀，低空信風減弱甚至西風。但1982~1983正SST首先出現(xiàn)在赤道中太然后東擴。1997觀測表明初始SST在暖池出現(xiàn)，是真正源地，連同西風距平不斷向東傳播加強。對世界氣候影響

ElNino冬季日界附近Walker上升暖濕，印尼延伸到兩半球熱帶下沉干熱，副熱帶干旱區(qū)，北美北部變暖南部變冷，東南非干熱。夏季日界及兩側(cè)潮濕，澳大陸干旱，南美兩側(cè)溫度偏高。LaNina相反，但東亞南部冷夏，東亞西南部洪澇。對中國氣候影響

ElNino西太下沉臺風弱，冬季東亞變暖；LaNina臺風強。中高緯復雜。1950以來15次ElNino大多災重，如57、63、65-66、68-69、72、76、82-83、91、94-95、97-98。第八十九頁，共一百頁，2022年，8月28日正常情況下的西太平洋暖池和環(huán)流第九十頁，共一百頁，2022年，8月28日五、全球變化學GlobalChangeScience1.概念和目標

1980s提出新興領(lǐng)域，描述和理解人類賴以生存的地球環(huán)境系統(tǒng)運轉(zhuǎn)機制和變化規(guī)律以及人類活動對地球環(huán)境影響，提高對未來環(huán)境變化及其對人類社會影響的預測和評估能力。2.研究對象全球重大環(huán)境問題超越了傳統(tǒng)自然科學分支學科界限和自然科學與社會科學的接線，導出地球系統(tǒng)和地球系統(tǒng)科學新概念。研究對象不僅是氣候變化，而是由大氣圈、水圈、冰凍圈和生物圈（包括人類）所組成的作為整體的行星地球即地球系統(tǒng)的變化。地球系統(tǒng)

是由一系列相互作用過程（各圈層相互作用、物理、化學、生物三大基本過程相互作用、人與地球環(huán)境的相互作用）聯(lián)系起來的復雜的非線性多重耦合系統(tǒng)。第九十一頁，共一百頁，2022年，8月28日3.全球變化科學的性質(zhì)

1）從整體研究地球系統(tǒng)三大相互作用過程的新研究領(lǐng)域，學科滲透，系統(tǒng)綜合集成為主要方法。2）重視人的作用從生物圈分離出人類圈。德P.Crutzen提出應把現(xiàn)地質(zhì)時期稱為人類紀。人類已經(jīng)成為地球系統(tǒng)的核心，全球變化的主要驅(qū)動力之一，地球未來的命運掌握在人類手中。第九十二頁，共一百頁，2022年，8月28日3）不僅是具有重大理論價值的基礎(chǔ)科學，將大大加深人類對賴以生存地球系統(tǒng)形成變化規(guī)律的認識；又是具有明確應用前景的新興科學，成果將直接應用于環(huán)保、資源合理開發(fā)利用、生