氣候變化 ppt課件 Lecture4new

第一章氣候系統(tǒng)

第四講氣候系統(tǒng)各圈層的基本特點(diǎn)1續(xù)第三講本次課程學(xué)習(xí)圍繞的問(wèn)題氣候系統(tǒng)的基本概念氣候系統(tǒng)各圈層的概念及基本特性氣候系統(tǒng)各圈層對(duì)氣候變化的重要性2（3）.冰雪（凍）圈冰雪圈的5個(gè)組成部分：海冰、大陸冰原、季節(jié)性雪蓋、永凍土和高山冰川。前兩者是最重要部分。相對(duì)于液態(tài)和氣態(tài)的水而言，冰和雪具有相對(duì)的穩(wěn)定性。冰雪圈覆蓋全球海洋的7％，多年冰覆蓋陸地表面的11％，但其覆蓋范圍可變。冰雪圈的分布范圍對(duì)地球表面溫度非常敏感。

冰、雪和凍土分為常年（多年）性和季節(jié)性。季節(jié)性冰、雪和凍土產(chǎn)生的季節(jié)影響和年際影響非常顯著。因常年性冰、雪和凍土的分布穩(wěn)定少變，在十到百年尺度以上，可產(chǎn)生比較固定的影響過(guò)程和影響趨勢(shì)。3太空俯瞰極地地區(qū)南極地區(qū)北極地區(qū)45678910高山冰川季節(jié)性的雪永久性?xún)鐾?023/4/15112023/4/1512世界冰雪覆蓋概況雪線(xiàn)（snowline）指某一高度以上，周?chē)暰€(xiàn)以?xún)?nèi)有一半以上為積雪覆蓋且終年不化時(shí)的高度。其高度因緯度而異。2023/4/15132023/4/1514MODISBroadbandAlbedo,10/19862023/4/1515冰雪覆蓋與氣溫1、冰雪表面的輻射性質(zhì)冰雪表面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射率甚大。雪表面對(duì)太陽(yáng)輻射的反照率比冰的大得多2、冰雪—大氣間的能量交換和水分交換特性冰雪表面與大氣間的能量交換能力很微弱。冰雪對(duì)太陽(yáng)輻射的透射率和導(dǎo)熱率都很小。大氣得不到地表的熱量輸送。特別是海冰的隔離效應(yīng)，有效地削弱海洋向大氣的顯熱和潛熱輸送，這又是一個(gè)致冷因素。冰雪覆蓋不僅有使空氣致冷的作用，還有致干的作用2023/4/1516Snow&IceAlbedo

EstimatedIncreaseinTemperaturewithNoSnow2023/4/151718地球是由一個(gè)物質(zhì)分布不均勻的同心球?qū)訕?gòu)成，它包括地殼、地幔和地核。地殼厚度不一，平均厚度約17公里。上層為花崗巖層，下層為玄武巖層。地球內(nèi)部的溫度和壓力隨深度加深而增加。經(jīng)檢測(cè)，地殼巖石的年齡絕大多數(shù)小于20多億年，而地球生成到現(xiàn)在大約已有46億年了，這說(shuō)明構(gòu)成地殼的巖石不是地球的原始?xì)樱堑貧?nèi)部的物質(zhì)通過(guò)火山活動(dòng)和造山活動(dòng)形成的。

19(4).巖石圈1.大陸漂移等影響海陸分布2.地震、火山影響地形地貌3.影響流域的分布20全球地震和火山分布2023/4/152122大陸的漂移會(huì)改變地球上海陸的分布形式陸地表面有不同的海拔高度和起伏形勢(shì)，構(gòu)成崎嶇復(fù)雜的陸地下墊面對(duì)氣候的影響既有動(dòng)力作用（粗糙度，地形的阻擋作用），也有熱力作用（地形的遮蔽、反照率，土壤顏色、土壤濕度），水文過(guò)程（徑流、下滲等過(guò)程）。2023/4/1523土壤－巖石圈中對(duì)人類(lèi)和動(dòng)植物以及其它生命最有意義的部分土壤是地球陸地能夠?yàn)樽魑锾峁┥L(zhǎng)發(fā)育具有肥力的疏松表層，是生物，特別是植物和微生物生活的重要環(huán)境，是地表與大氣進(jìn)行物質(zhì)和能量交換的重要場(chǎng)所。土壤肥力是土壤的主要特征，是土壤提供植物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的水分、養(yǎng)分和協(xié)調(diào)土壤中水、肥、氣、熱等生活條件的能力。

植物生長(zhǎng)必需的五個(gè)生態(tài)因子中，除光能外，熱量、空氣、水分和營(yíng)養(yǎng)成分都與土壤有關(guān)。水分和營(yíng)養(yǎng)成分主要由土壤供給，土壤的通氣狀況和溫度變化直接影響到植物生長(zhǎng)發(fā)育，會(huì)影響地球上植被的分布。巖石圈對(duì)氣候的影響主要發(fā)生在陸地表面，在氣候系統(tǒng)中常用陸面一詞。24土壤顏色黑土紅土荒漠土2023/4/1525中國(guó)土壤粗密度土壤粗密度會(huì)影響土壤的持水能力，進(jìn)而影響土壤的濕度和顏色2023/4/1526全球土壤濕度2023/4/1527陸地表面28陸面的重要性（1）陸面與大氣間存在多時(shí)間尺度多空間尺度的相互作用和動(dòng)量、能量、物質(zhì)以及輻射的交換過(guò)程。（2）陸面為大氣運(yùn)動(dòng)提供下邊界條件（粗糙度、反照率、土壤濕度等參數(shù)以及地形的拖曳作用）（3）氣候系統(tǒng)對(duì)陸面特性的變化十分敏感。（4）陸面為大氣提供塵埃、雜質(zhì)等292023/4/1529（5）生物圈生物圈是地球上所有動(dòng)物、植物和微生物等生物有機(jī)體及其活動(dòng)空間的總稱(chēng)。生物圈占據(jù)了包括大氣圈對(duì)流層下部、幾乎整個(gè)水圈以及巖石圈表層的薄層范圍。其核心部分，即地表面以上100米至水面200以下米之間，集中了絕大部分生物。迄今為止，生物圈是地球環(huán)境特有的組成部分。生物圈的兩個(gè)重要部分：植被和海洋浮游生物生物圈產(chǎn)生的“泵”的作用：以生物過(guò)程推動(dòng)能量、水、物質(zhì)、動(dòng)量的輸送。30植被－生物圈中最重要的組成部分，同各圈存在緊密聯(lián)系通過(guò)植物生長(zhǎng)過(guò)程，土壤、植被和大氣緊密結(jié)合在一起，進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并吸收大氣中CO2，固定在植物體內(nèi)，會(huì)影響大氣的成分。植被的分布對(duì)地面反射率和粗糙度產(chǎn)生極大影響，進(jìn)而影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡和動(dòng)量傳遞。31MODISBroadbandAlbedo,10/19862023/4/1532全球植被分類(lèi)33全球植被變化的觀(guān)測(cè)特征－季節(jié)變化LeafAreaIndexclimatologicalseasonalcycle

9-yrISLSCPIIdataset34植物對(duì)保持和改善環(huán)境的作用，并影響地氣之間的能量、動(dòng)量和物質(zhì)交換。352023/4/1535生物圈對(duì)氣候變化的重要性

生物圈對(duì)大氣成分有重要影響，例如生物過(guò)程通過(guò)海洋大量吸收CO2以此控制著長(zhǎng)期的大氣CO2濃度。通過(guò)植物—浮游生物的光合作用減少海洋表層的CO2含量，以此使大氣中更多的CO2溶解于海洋中。大約在海洋上層植物—浮游生物吸收的25%碳又沉入海洋內(nèi)部，在那里它不再與大氣接觸，儲(chǔ)存于深海達(dá)幾百或幾千年，這種所謂生物泵與上述CO2的溶解過(guò)程控制著海氣的CO2交換分布型。因而生物圈在碳循環(huán)中起著中心作用。陸地生物群也是氣候系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分，其功能很多。例如陸地植被類(lèi)型影響蒸發(fā)到大氣的水分以及太陽(yáng)輻射的吸收或反射。植被根部的狀況與活動(dòng)也對(duì)碳與水儲(chǔ)存以及陸氣通量有重要作用。葉面指數(shù)是描述植物群冠作用的一個(gè)重要指數(shù)，它與全球和區(qū)域氣候變化有密切的關(guān)聯(lián)。362023/4/153637（6）.人類(lèi)圈提出人類(lèi)圈的依據(jù)（1）人類(lèi)已成為全球性整體。地理大發(fā)現(xiàn)是人類(lèi)全球化的起點(diǎn)，從此人類(lèi)圈就開(kāi)始形成。在地球已成為“地球村”的今天，人流、物流、能流和信息流等已使整個(gè)人類(lèi)成為一個(gè)相互聯(lián)系的整體。（2）人類(lèi)圈是地球分化的產(chǎn)物。分化是地球演化的基本特征之一，地球表層的演化也不例外。地球表層系統(tǒng)的前身是原始巖石圈，次生大氣圈和水圈分別于45億和42億年前分化出來(lái)；大約在距今38億年前，生物又從地球無(wú)機(jī)界中分化出來(lái)。人類(lèi)是地球的最新產(chǎn)物，她從古猿中分化出來(lái)大約發(fā)生在距今300萬(wàn)年前；500年前才開(kāi)始逐漸成為一個(gè)獨(dú)立的地球圈層。2023/4/1538人類(lèi)圈的基本組成是:地球上的人類(lèi);人造自然物,包括人造工具、各種建筑物、加工食品和其它人工產(chǎn)品等;同人的關(guān)系密切相關(guān)的文化等。人類(lèi)圈的范圍：它從地表起(即從人類(lèi)直接進(jìn)入的地表以下的深處起),上限隨時(shí)間而變動(dòng)。就目前而論,可把載人航天飛機(jī)飛行的高度作為它的上界。與生物圈、水圈、大氣圈和巖石圈的范圍重疊或部分重疊。2023/4/15391959年： 地球物理年

第一次把地球環(huán)境作為一個(gè)整體對(duì)它的各個(gè)部分 進(jìn)行多學(xué)科、多現(xiàn)象的同時(shí)科學(xué)觀(guān)測(cè) 初步認(rèn)識(shí)到地球上的種種現(xiàn)象是相互關(guān)聯(lián)的 國(guó)際合作1960s－1970s： 海氣相互作用研究受到高度重視

遙相關(guān)研究(Wallace,1981,M.W.R.109(4):784)1970s末期： “氣候系統(tǒng)”概念和研究體系的形成

平均－變率－多時(shí)空尺度－系統(tǒng)

五圈 更加強(qiáng)調(diào)物理系統(tǒng)及其過(guò)程1980s： “地球系統(tǒng)”科學(xué)概念的提出

五圈＋人類(lèi)圈 物理過(guò)程＋化學(xué)過(guò)程＋生物過(guò)程 人類(lèi)活動(dòng)的地位、作用和與其他部分的相互關(guān)系4041土地沙漠化森林植被破壞藏羚羊的呼喚垃圾成災(zāi)

人類(lèi)對(duì)地球的破壞2023/4/154210年前的夏爾淖爾10年后的夏爾淖爾驚人的變化!2023/4/1543大氣中CO2

濃度的變化2023/4/1544HumanPerturbationoftheGlobalCarbonBudgetatmosphericCO2oceanlandfossilfuelemissionsdeforestationCO2flux(PgCy-1)SinkSource2023/4/15