溫室氣體排放與全球氣候變化學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1溫室氣體溫室氣體(qt)排放與全球氣候變化排放與全球氣候變化第一頁，共78頁。第1頁/共77頁第二頁，共78頁。第2頁/共77頁第三頁，共78頁。第3頁/共77頁第四頁，共78頁。溫室氣體種類(zhngli)和作用種類增溫效應(yīng)(%)生命期(年)二氧化碳（CO2）6350200甲烷（CH4）151217氧化亞氮（N2O）4120氫氟碳化物（HFCS）全氟化碳（PFCS）1113.350000六氟化硫（SF6）及其它7？第4頁/共77頁第五頁，共78頁。第5頁/共77頁第六頁，共78頁。第6頁/共77頁第七頁，共78頁。排放溫室氣體的人類活動（一）化石能源燃燒活動（二氧化碳(r yng h

2、u tn)等）化石能源開采過程中的排放和泄漏（二氧化碳(r yng hu tn)和甲烷）部分工業(yè)生產(chǎn) 過程(如水泥生產(chǎn))（二氧化碳(r yng hu tn)）第7頁/共77頁第八頁，共78頁。排放溫室氣體的人類活動（二） 農(nóng)業(yè)(如水稻(shudo) （甲烷） 畜牧業(yè)(如牛等反芻動物消化) （甲烷） 廢棄物處理 （甲烷和二氧化碳） 土地利用變化減少對二氧化碳的吸收（如森 林砍伐）第8頁/共77頁第九頁，共78頁。第9頁/共77頁第十頁，共78頁。第10頁/共77頁第十一頁，共78頁。第11頁/共77頁第十二頁，共78頁。第12頁/共77頁第十三頁，共78頁。第13頁/共77頁第十四頁，共78頁。

3、第14頁/共77頁第十五頁，共78頁。圖2第15頁/共77頁第十六頁，共78頁。第16頁/共77頁第十七頁，共78頁。第17頁/共77頁第十八頁，共78頁。第18頁/共77頁第十九頁，共78頁。第19頁/共77頁第二十頁，共78頁。第20頁/共77頁第二十一頁，共78頁。第21頁/共77頁第二十二頁，共78頁。第22頁/共77頁第二十三頁，共78頁。地球系統(tǒng)地球系統(tǒng)(xtng)不同碳庫間的碳循環(huán)不同碳庫間的碳循環(huán)大氣(dq)與海洋地殼(dqio)生物圈地幔層光合作用呼吸與衰亡埋藏俯沖海床擴張風(fēng)化作用火山活動圖3第23頁/共77頁第二十四頁，共78頁。圖中給出的是年平均碳通量（Gtc/yr）。黑

4、箭頭：工業(yè)化前自然通量；紅箭頭：人類活動通量。凈的陸地損失（-39Gtc）由累積化石(hush)燃料排放減大氣增加再減海洋儲存倒算得到。-140Gtc代表土地利用變化造成的累積排放，并要求101Gtc的陸地生物圈匯。GPP是年平均總陸地初級生產(chǎn)力。19901990年代年代(nindi)(nindi)全球碳循環(huán)示意圖全球碳循環(huán)示意圖圖4 第24頁/共77頁第二十五頁，共78頁。第25頁/共77頁第二十六頁，共78頁。第26頁/共77頁第二十七頁，共78頁。呼吸與衰亡：呼吸與衰亡： CH2O+O2 CH2O+O2 CO2+H2OCO2+H2O；即使有機物質(zhì)氧化）即使有機物質(zhì)氧化）第27頁/共77頁

5、第二十八頁，共78頁。第28頁/共77頁第二十九頁，共78頁。第29頁/共77頁第三十頁，共78頁。第30頁/共77頁第三十一頁，共78頁。第31頁/共77頁第三十二頁，共78頁。第32頁/共77頁第三十三頁，共78頁。第33頁/共77頁第三十四頁，共78頁。第34頁/共77頁第三十五頁，共78頁。大氣(dq)海洋(hiyng)石灰?guī)r碳WM石灰?guī)r離子(lz)變質(zhì)巖石英MWMW長期無機碳循環(huán)，或碳酸硅酸循環(huán)。S：沉積；M：變質(zhì)作用；W：風(fēng)化作用鈣硅圖5 第35頁/共77頁第三十六頁，共78頁。第36頁/共77頁第三十七頁，共78頁。CO2+CO32-+H2O 2HCO3- CO2+CO32-+H

6、2O 2HCO3- （4 4）這把加入的碳送入重碳酸鹽庫中，這把加入的碳送入重碳酸鹽庫中，而海洋酸度并無增加，海洋以這而海洋酸度并無增加，海洋以這種方式吸收和緩沖種方式吸收和緩沖CO2CO2的能力受到的能力受到碳酸鹽庫中離子多少的限制。碳酸鹽庫中離子多少的限制。第37頁/共77頁第三十八頁，共78頁。第38頁/共77頁第三十九頁，共78頁。能是未來幾個世紀甲烷大氣濃度演變(ynbin)的一個重要因子。第39頁/共77頁第四十頁，共78頁。第40頁/共77頁第四十一頁，共78頁。第41頁/共77頁第四十二頁，共78頁。第42頁/共77頁第四十三頁，共78頁。圖6第43頁/共77頁第四十四頁，共7

7、8頁。 排放到大氣中的碳，約不到一半仍留在大氣中以增加大氣中CO2的濃度。其余部分通過光合作用和吸收過程清除掉，存儲于陸地生態(tài) 系統(tǒng)(xtng)和海洋庫中。清除的碳量每年變化很大，由小于20%到大于70%。這是因為清除過程對全球氣候的變化很敏感。第44頁/共77頁第四十五頁，共78頁。19401920190002468圖7第45頁/共77頁第四十六頁，共78頁?；剂先紵欧诺幕剂先紵欧诺腃O2CO2存儲于大氣部分存儲于大氣部分(b fen)(b fen)的變化趨勢，可以看的變化趨勢，可以看到其年際變化很大，平均約到其年際變化很大，平均約50%50%（DanmanDanman，2007

8、2007）（a）大氣(dq)CO2濃度的年增長率（IPCC,2007）（b）礦物燃料燃燒排放的CO2居留于大氣中部分的變化趨勢。通過(tnggu)陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋的吸收，清除50%左右。但這個量逐年變化很大。（Denman，2007）圖8第46頁/共77頁第四十七頁，共78頁。第47頁/共77頁第四十八頁，共78頁。第48頁/共77頁第四十九頁，共78頁。第49頁/共77頁第五十頁，共78頁。第50頁/共77頁第五十一頁，共78頁。第51頁/共77頁第五十二頁，共78頁。1980s1980s1990s1990s2000-20052000-2005TARTAR修正的修正的TARTARTARTA

9、RAR4AR4AR4AR4大氣增加大氣增加3.33.30.10.13.33.30.10.13.23.20.10.13.23.20.10.14.14.10.10.1排放（化石排放（化石+ +水泥）水泥）5.45.40.10.15.45.40.10.16.46.40.40.46.46.40.40.47.27.20.30.3凈海氣通量凈海氣通量-1.9-1.90.60.6-1.8-1.80.80.8-1.7-1.70.50.5-2.2-2.20.40.4-2.2-2.20.50.5凈陸氣通量凈陸氣通量-0.2-0.20.70.7-0.3-0.30.90.9-1.4-1.40.70.7-1.0-1.0

10、0.60.6-0.9-0.90.60.6土地利用變土地利用變化通量化通量1.71.7（0.6-2.50.6-2.5）1.41.4（0.4-2.30.4-2.3）nono1.61.6（0.5-2.70.5-2.7）nono陸地匯余項陸地匯余項-1.9-1.9（-3.8-3.8-0.3-0.3）-1.7-1.7（-3.4-0.2-3.4-0.2）nono-2.6-2.6（-4.3-4.3-0.9-0.9）nono表表1 1 全球全球(qunqi)(qunqi)碳收支（碳收支（IPCC)IPCC)第52頁/共77頁第五十三頁，共78頁。類排放，大氣中類排放，大氣中CO2CO2南半球比北半南半球比北半

11、球高球高0.8ppm0.8ppm，這可能是由于海洋，這可能是由于海洋環(huán)流的輸送結(jié)果環(huán)流的輸送結(jié)果(ji gu)(ji gu)。1990s1990s的的6.46.40.4 GtC/0.4 GtC/年，從年，從1990s1990s到到2000-20052000-2005年，又攀升到年，又攀升到7.27.20.3 GtC/0.3 GtC/年。對于土地利用年。對于土地利用變化，在變化，在TARTAR時期，為時期，為1.71.7（0.6-0.6-2.52.5） GtC/ GtC/年（年（1980s1980s）。主要由）。主要由熱帶毀林造成，農(nóng)業(yè)和森林是全熱帶毀林造成，農(nóng)業(yè)和森林是全球碳收支中最不確定的部

12、分，如球碳收支中最不確定的部分，如果在全球碳收支中土地利用源取果在全球碳收支中土地利用源取高值，則未擾動生態(tài)系統(tǒng)吸收的高值，則未擾動生態(tài)系統(tǒng)吸收的陸地余項應(yīng)是一大值的陸地余項應(yīng)是一大值的CO2CO2匯。匯。第53頁/共77頁第五十四頁，共78頁。圖圖8 8 南北半球南北半球CO2CO2濃度差（見濃度差（見Y Y軸）（軸）（PPM)PPM)，由，由Mauna LoaMauna Loa與南極年平均濃度計算得到。橫坐標是年化石燃燒排放，直線是回歸曲線。觀測說明，與南極年平均濃度計算得到。橫坐標是年化石燃燒排放，直線是回歸曲線。觀測說明，Co2Co2濃度南北差正比于化石燃料使用濃度南北差正比于化石燃料

13、使用(shyng)(shyng)的增加，驗證了人類活動對排放的影響。的增加，驗證了人類活動對排放的影響。第54頁/共77頁第五十五頁，共78頁。第55頁/共77頁第五十六頁，共78頁。第56頁/共77頁第五十七頁，共78頁。三種主要海洋碳泵制約著自然的大氣CO2變化：溶解泵，生物碳泵和碳酸鈣反泵。海洋對人類CO2的吸收由海表無機碳的吸收與人類碳從海表到深海的吸收決定。如海洋環(huán)流不變，因為營養(yǎng)循環(huán)不變，生物泵不受太大影響。如果海洋環(huán)流減慢，人類碳的吸收由無機緩沖過程和物理輸送決定。但如果其下沉(xi chn)速度不變，海洋顆粒物通量可達到深海。海氣(hi q)界面與碳循環(huán)圖10第57頁/共77頁

14、第五十八頁，共78頁。海表和低層大氣(dq)相互作用圖排放徑流氣溶膠降雨感熱潛熱交換干濕沉降pH調(diào)節(jié)氧化化學(xué)冰輻射海鹽質(zhì)點氣體交換營養(yǎng)物浮游植物 細菌浮游動物 病菌光化學(xué)溶解有機物圖11第58頁/共77頁第五十九頁，共78頁。第59頁/共77頁第六十頁，共78頁。第60頁/共77頁第六十一頁，共78頁。第61頁/共77頁第六十二頁，共78頁。第62頁/共77頁第六十三頁，共78頁。第63頁/共77頁第六十四頁，共78頁。第64頁/共77頁第六十五頁，共78頁。第65頁/共77頁第六十六頁，共78頁。第66頁/共77頁第六十七頁，共78頁。第67頁/共77頁第六十八頁，共78頁。第68頁/共77頁第六十九頁，共78頁。第69頁/共77頁第七十頁，共78頁。第70頁/共77頁第七十一頁，共78頁。第71頁/共77頁第七十二頁，共78頁。第72頁/共77頁第七十三頁，共78頁。第73頁/共77頁第七十四頁，共78頁。1. 大氣(dq)CO2海洋CO26. C源有機(yuj)碳（如甲烷）無機碳（碳酸鹽）4. C匯無機有機O2被埋藏的有機碳3. C輸送通風(fēng)沉積上翻2.光合作用CO2+營養(yǎng)=有機C+O25. 再礦物化有機C+O2=CO2+營養(yǎng)加拿大碳匯評估，2008圖12第74頁/共77頁第七十五頁，共78頁。第75頁/共77頁第七十六頁，共78頁。第76頁/共77頁第七十七頁，共78頁。