氣候變化 ppt課件 Lecture10new

第二章氣候變化的事實(shí)第2章氣候變化的事實(shí)

第十講過去的氣候

第四紀(jì)冰期-間冰期旋回,間冰期有時可能比現(xiàn)代高2-4K，而冰期則最低可能比現(xiàn)在低8K,旋回的溫度振幅約10-12K.40萬來10萬年左右的旋回十分突出，可以延續(xù)到70萬年前。80-160萬年前，以4.1萬年左右的旋回為主160-250萬年前，仍然以4.1萬年周期為主，同時有40萬年周期。第四紀(jì)氣候旋回特點(diǎn)米蘭科維奇周期米蘭科維奇周期或冰期‘軌道’理論：冰期通常由北半球夏季高緯度日射的最小值引發(fā)的，這使冬季降雪持續(xù)整年并因此堆積成北半球冰川的冰蓋。同樣，軌道變化決定了具有強(qiáng)烈的北半球高緯度夏季日射的時間段，這被認(rèn)為引起了冰川的快速消失、有關(guān)的氣候變化和海平面升高。這些軌道強(qiáng)迫決定了氣候變化的速度，同時全面的響應(yīng)似乎是由擴(kuò)大軌道推動力的強(qiáng)有力的反饋過程決定的。在多個千年時間尺度上，軌道強(qiáng)迫也對關(guān)鍵的氣候系統(tǒng)產(chǎn)生重大的影響?，F(xiàn)有證據(jù)表明，自然冷卻趨勢不會將目前的變暖減緩到冰川狀況。有關(guān)地球?qū)壍缽?qiáng)迫的認(rèn)識表明，地球在至少30,000年內(nèi)不會自然進(jìn)入另一個冰期。眾所周知，根據(jù)天文計算，地球圍繞太陽沿地球軌道轉(zhuǎn)動為特征的周期性變化控制著從大氣頂部射入太陽輻射的季節(jié)和緯度分布?？捎嬎憔哂懈咝哦鹊倪^去和未來數(shù)百萬年內(nèi)的日射變化。軌道參數(shù):偏心率PerihelionApehelionApehelionMinimum:0.005Maximum:0.061橢圓兩焦點(diǎn)間的距離和長軸長度的比值OrbitalVariationsEccentricityObliquity(tilt)OrbitalVariationsPrecession(wobble)Axialprecessionandprecessionoftheellipse軌道參數(shù):傾斜度22.5°24.5°歲差：是指當(dāng)?shù)厍蛟谀衬曜羁拷枙r的時間變化，準(zhǔn)周期約為1.9和2.3萬年。因此，軌道位置的變化和季節(jié)的持續(xù)時間對日射的緯度和季節(jié)分布具有強(qiáng)有力的調(diào)節(jié)作用。日射的季節(jié)變化比年平均變化大得多，并可達(dá)到60Wm–2。地球軸的傾斜度(斜面)：在大約22-24.5°之間變化，兩個相鄰的準(zhǔn)周期約為4.1萬年年。傾斜度的變化對季節(jié)反差和年平均日射變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，并在低緯度和高緯度產(chǎn)生相反的影響(因此對全球平均日射沒有影響)。軌道離心率：在40萬年和10萬年年時有更長的準(zhǔn)周期。由于太陽和地球之間距離非常微小的變化，所以離心率本身的變化對日射產(chǎn)生的影響有限。1）10萬年左右的旋回是距我們最近的42萬年的主要特征。2）除了距今1.15萬年至今是間冰期，12-13萬年，24萬年，32-33萬年，41-42萬年前均為間冰期。3）間冰期的長短并不固定，24萬年前的間冰期最短可能只有幾千年，

41-42萬年前的間冰期可能長達(dá)2.8萬年；4）一般講，間冰期只占冰期-間冰期旋回長度的20%左右間冰期-冰期的氣候變化全新世末次冰消期新仙女木末次冰期末次盛冰期末次間冰期兩萬年以來的主要?dú)夂蚴录靶孪膳尽笔录┐伪⑵谥筇幱诒?，北美的勞倫泰冰蓋，北歐的斯堪的那維亞冰蓋相繼瓦解。但是，就在氣候已回暖到接近現(xiàn)代的情況下，又發(fā)生了一次激烈的氣候波動，稱為“新仙女木”事件。以北大西洋北部為中心，氣候迅速變冷。但是寒冷僅持續(xù)了1千年左右，又快速后暖，所以稱為氣候突變。溫度變化的幅度達(dá)到了冰期-間冰期旋回的3/4。這是末次冰期中最后1次氣候突變?！靶孪膳尽笔录螅催M(jìn)入全新世。全新世氣候?qū)⑿孪膳窘Y(jié)束氣候迅速變暖的年齡作為全新世的開始，其具體年代為11650年，從軌道周期的尺度看，全新世是最近的一個間冰期。總的講氣候暖濕，北半球勞倫泰冰蓋，北歐的斯堪的那維亞冰蓋相繼消融，僅保留Greenland冰蓋和各地的高山冰川。這大約與地球軌道要素的10萬年周期有關(guān)。全新世開始，北半球高緯夏季接受到的太陽幅射較多，冬季則較少。亞非季風(fēng)區(qū)氣候濕潤。在非洲，撒哈拉不像現(xiàn)在這樣極端干旱，陸地上有湖泊，植被，為熱帶-副熱帶草原氣候。不僅非洲，從阿拉伯半島到孟加拉灣全新世氣候濕潤，亞洲西南季風(fēng)強(qiáng)盛。8200年事件8200年事件也是一次降溫事件，在溫暖的冰后期氣候背景下，氣溫忽然下降。它發(fā)生在8490年-8200年之間，持續(xù)不過兩百多年，而且氣溫下降的幅度、涉及的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及新仙女木事件。最近1000年氣候變化

The

Last1000Years中世季暖期（AD900-1300）--溫度可能與20世紀(jì)后期相當(dāng)；及小冰期（AD1550-1850）---溫度可能低1K左右,特別在歐洲降溫較大，可能與太陽黑子和火山活動有關(guān)。（1）20世紀(jì)的變暖可能是千年來最強(qiáng)的；（2)1990年代可能是近千年來最暖的十年；1998年是近千年來最暖的一年。

第三講近百年全球氣候變化第2章氣候變化的事實(shí)氣候變化的觀測－大氣全球氣溫：全球變暖全球平均溫度序列不確定性（1）計算全球平均的方法不同；（2）計算距平采用的標(biāo)準(zhǔn)值平均不同。TemperatureChangeData1880-18841880-18841886-18901896-19001906-19101916-19201926-19301936-19401946-19501956-19601966-19701976-19801986-19901996-20002003-2007中高緯度陸地變暖最明顯-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81增溫速率（℃/10年）近百年全球溫度變化速率（1901－2006年）1976-2006年全球冬季溫度明顯上升在南北半球，陸地表面溫度的變暖速率都比海洋快。已有的長時間記錄表明，近20年來陸地溫度增溫明顯快于海洋(陸地和海洋的增溫速率大約分別為0.27°C/10年0.13°C/10年)。近30年來全球大范圍增溫，最大增溫幅度出現(xiàn)在北半球高緯地區(qū)。最大增溫期發(fā)生在北半球冬季(12，1，2月平均)和春季(3，4，5月平均)。近100年來，北極平均溫度幾乎以兩倍于其它地區(qū)的速率升高。不過，北極溫度具有很高的變率。在1925至1945年期間也觀測到一個較長的暖期，該時段內(nèi)北極變暖的幅度幾乎和現(xiàn)在一樣。但是由于此次變暖范圍不是全球性的，所以增溫區(qū)的地理分布和近年來的不一樣?，F(xiàn)在已經(jīng)能夠分析世界上許多區(qū)域(北洲和南美洲南部的部分地區(qū)、非洲南部和澳大利亞)每日溫度極值的長期變化。特別是，這些記錄顯示自1950年代以來非常寒冷的白晝和夜晚的數(shù)目在減少，而極熱的白晝和溫暖的夜晚的數(shù)目在增加。在南、北半球的大多數(shù)中緯度和高緯度地區(qū)，無霜季節(jié)都變長了。在北半球，主要表現(xiàn)為春季提前到來。更多的極端高溫意味著熱浪發(fā)生的頻率增加。霜凍天數(shù)趨少全球平均的DTR已經(jīng)停止減少。在TAR中指出1950-1993年期間DTR以大約0.1°C/10年的速度減少。最新的觀測揭示，從1979-2004年盡管日間和夜間的溫度在以相同的速率升高，但DTR沒有變化。從一個地區(qū)到另一個地區(qū)趨勢是十分不同的。對流層水汽增加(圖TS.8)。自1976年以來，陸地和海洋表面的比濕普遍增加，這與溫度偏高具有密切聯(lián)系。自1988年到2004年，全球海洋上空整層水汽以每十年1.2±0.3%(95％信度)的速度增長。觀測到的區(qū)域變化在分布型態(tài)和數(shù)量方面與海表溫度的變化及水汽混合比中相對濕度幾乎定常增加相一致。額外的大氣水汽表明降水可用水汽增加。對流層上層水汽也在增加。由于儀器測量的局限性，很難評估對流層上層水汽的長期變化，而對流層上層的輻射是很重要的。不過，現(xiàn)有的資料證實(shí)近20年來全球?qū)α鲗由蠈拥谋葷裨黾?（a）（a）（b）（c）圖1陸地降水的地區(qū)差異LandCloudCoverChangesBaseline:1976-2003Regionsofdisproportionatechangesinheavy(95th)andveryheavy(99th)precipitationProportionofheavyrainfalls:increasinginmostlandareas帕爾默干旱強(qiáng)度指數(shù)來表示降水的總體趨勢，該指數(shù)利用降水和對蒸發(fā)變化的粗略估算來衡量土壤的濕度。變暖使地表變干加速，增加了干旱發(fā)生的可能性和強(qiáng)度.干旱氣候變化的觀測－海洋在1961年到2003年期間，0米至3000米海洋層已吸收了約14.1×1022J，等于平均加熱速度0.2Wm–2(地球表面的單位面積)。在1993年至2003年期間，在較淺的0米至700米海洋層的相應(yīng)變暖速度要高一些，約為0.5±0.18Wm–2。有確鑿的證據(jù)表明全球海平面在20世紀(jì)逐漸升高，在公元初和公元1900年期間變化很小之后，目前正在以更快的速度上升。(100yearabout17cm)預(yù)計本世紀(jì)海平面將以更快的速度上升。導(dǎo)致全球海平面上升的兩個主要原因是海洋熱膨脹(水變暖導(dǎo)致發(fā)生膨脹)和由于融化導(dǎo)致的陸地冰的損失。1961年至2003年期間,全球平均海平面上升的平均速度根據(jù)驗(yàn)潮儀資料估計為1.8±0.5毫米/年(參見圖TS.18)。為了研究海平面的收支,對所有陸冰的貢獻(xiàn)量提供了最佳估值和5%至95%的信度區(qū)間。這一時期對海平面上升的平均熱膨脹貢獻(xiàn)為0.42±0.12毫米/年,十年變化顯著,同時冰川、冰帽和冰蓋的貢獻(xiàn)估計為0.7±0.5毫米/年(參見表TS.3)。這些與氣候有關(guān)的約過去四十年的估測貢獻(xiàn)之和達(dá)1.1±0.5毫米/年，少于根據(jù)全球變暖主要影響北半球-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0192019602000YearTemperatureChange(°C)192019602000YearNorthernvs.SouthernLatitudeLandvs.OceanNorthernHemisphereSouthernHemisphereLandOcean1870-2006全球年平均海平面高度長期變化。單位：mm（毫米）

RelativeSeaLevelRise74Geographicaldistributionofsealeveltrends(inmm/yr)Sealevelrise:observedregionaltrends76CloserlookatSeaLevelChangeinthelast100yrfromTidalGaugesandDynamicHeight(=thermalexpansionofoceans)TidalGaugesSatellite冰雪圈的變化當(dāng)前，冰的常年覆蓋面積占地表的10%，只有極小的一部份位于南極和格陵蘭之外。冰還每年平均覆蓋大約7%的海洋。在隆冬季節(jié)，雪蓋約占北半球陸表面積的49%。雪和冰的一個重要特性就是其較高的地表反照率。因?yàn)檫_(dá)90%的太陽輻射被雪面和冰面反射，而只有約10%的輻射被海洋或被林地反射，雪蓋和冰蓋的變化是氣候變化中的重要反饋機(jī)制。另外，雪和冰是有效的隔離體。季節(jié)性凍土比積雪范圍更廣，凍土的存在對能量通量和濕度通量很重要。因此，凍土表面在能量過程和氣候過程中發(fā)揮著重要作用。大多數(shù)區(qū)域的雪蓋已經(jīng)減少，特別是在春季。通過衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)1966年至2005年這一時期北半球的雪蓋每個月都在減少，11月和12月除外，上世紀(jì)八十年代后期，其年均值以5%的速度逐步降.在南半球，為數(shù)不多的長期記錄或代用資料大多數(shù)表明在過去的40多年里情況或者是減少或者是沒有變化。根據(jù)山地雪水當(dāng)量和雪深年度時間序列記錄顯示，全世界幾個地區(qū)的積雪已經(jīng)下降。北極的海冰在各個季節(jié)都在退縮，夏季尤為顯著。格陵蘭和南極西部冰蓋的一些重要沿海地區(qū)以及南極半島的冰川正在變薄，造成海平面升?？傮w上似乎揭示了常年凍土層變暖，夏季解凍的常年凍土層厚度增加，冬季季節(jié)性凍土層的厚度減少，常年凍土層的地域范圍縮小，季節(jié)性河冰和湖冰的結(jié)凍期縮短。絕大多數(shù)山地冰川和冰帽一直不斷退縮，退縮可能始于1850年前后。雖然許多北半球冰川在1970年左右有幾年收支基本平衡，但之后退縮加快。冰川和冰帽融化使得在1991-2004年間海平面每年上升了0.77±0.22毫米。Theevidenceforclimatechange:Arcticseaiceextent氣候變化的觀測-冰雪圈ArcticSeaIce(inSeptember)datafromNationalSnowandIceDataCenter(Boulder,CO,USA)20055.6millionkm2seaiceedge,wherenormallyfoundArcticSeaIce(inSeptember)20055.6millionkm220074.3millionkm2LossofSeaIcePCCslideno.038Source:ArcticCouncil2004ArcticSeaIce(inSeptember)datafromNationalSnowandIceDataCenter(Boulder,CO,USA)Year‘78 ‘82 ‘86 ‘90 ‘94 ‘98 ‘02 ‘06Size(millionkm2)98765420052007GrinnellGlacier,GlacierNationalPark1900and2008KonradSteffenandRussellHuff,CIR