全球環(huán)境變化

1、全球環(huán)境變化李秀彬李秀彬中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所全國(guó)地理教學(xué)研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)全國(guó)地理教學(xué)研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)成都成都2005.11.112005.11.11好萊塢電影后天2004年5月28日，后天在全美各大影院首輪上映卡特里娜颶風(fēng)2005年8月29日，卡特里娜颶風(fēng)登陸美國(guó)路易斯安那州新奧爾良。造成1000多人死亡，經(jīng)濟(jì)損失1000多億美元。為美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的一場(chǎng)自然災(zāi)害。新仙女木事件與溫鹽環(huán)流格陵蘭：10年間突然升高5度（8600年前）和15度（12600-11400年前）臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)/ /颶風(fēng)的天颶風(fēng)的天數(shù)變化數(shù)變化只有北大西只有北大西洋近幾年明顯升洋近幾年明顯升高高不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)不同強(qiáng)度臺(tái)風(fēng)/

2、/颶風(fēng)的個(gè)數(shù)變化颶風(fēng)的個(gè)數(shù)變化強(qiáng)風(fēng)暴個(gè)數(shù)強(qiáng)風(fēng)暴個(gè)數(shù)明顯增多明顯增多背景：海面溫度的變化趨勢(shì)背景：海面溫度的變化趨勢(shì)NIONIO：北印度洋：北印度洋NATLNATL：北大西洋：北大西洋SIOSIO：南印度洋：南印度洋SHSH：南半球：南半球WPACWPAC：西太平洋：西太平洋EPACEPAC：東太平洋：東太平洋SPACSPAC：南太平洋：南太平洋? 人口增加? 土地覆被變化? 大氣化學(xué)成分的變化? 生物多樣性的變化? 氣候變化? 經(jīng)濟(jì)全球化o全球變化的事實(shí)o全球變化的科學(xué)o全球變化的預(yù)測(cè)o全球變化的影響o全球變化的經(jīng)濟(jì)和政治o全球變化的哲學(xué)1. 全球變化的事實(shí)近千年來(lái)大氣CO2濃度變化過(guò)去400

3、年大氣氣溶膠濃度變化過(guò)去1000年大氣溫室氣體濃度變化南極臭氧層空洞98臭氧空洞造成紫外輻射增加全球臭氧變化趨勢(shì)60S-60N1998年9月19日達(dá)1000萬(wàn)平方英里近年來(lái)臭氧問(wèn)題有所緩解蒙特利爾議定書(shū)是1987年國(guó)際社會(huì)簽署的保護(hù)臭氧層公約 其他林地草場(chǎng)耕地o 農(nóng)田擴(kuò)張 農(nóng)業(yè)文明約有1萬(wàn)年的歷史，但耕地增長(zhǎng)速度緩慢。耕地的擴(kuò)張主要發(fā)生在1850以來(lái)的140年間，其中最近90年來(lái)全球耕地面積增加了一倍；o 林地減少 過(guò)去140年間，拉丁美洲林地面積減少了28%；南亞和東南亞減少了34-38%o 城市擴(kuò)張 總面積只占陸地總面積的1%左右，但發(fā)展迅速。自1700年至1980年，自然生態(tài)系統(tǒng)占地從9

4、5%減少到65%自1700年至1980年，人工生態(tài)系統(tǒng)占地從5%增加到35%哺乳動(dòng)物鳥(niǎo)類(lèi)滅絕的種數(shù)50201600-16491650-16991700-17491750-17991800-18491850-18991900-1959有關(guān)生物多樣性，人類(lèi)現(xiàn)有的知識(shí)最少。拿熱帶雨林來(lái)講，生活在地球上的所有生物物種中，十種之中有六種來(lái)自熱帶森林，而科學(xué)家所能認(rèn)識(shí)的只不過(guò)3/10。 過(guò)去140年地球表面氣溫的變化紅柱年平均，據(jù)器測(cè)數(shù)據(jù)；黑線(xiàn)10年滑動(dòng)平均；黑色區(qū)間線(xiàn)95%的置信范圍；橫軸1961-1990年的均值。結(jié)論：o 20世紀(jì)內(nèi)地球表面平均溫度上升了0.6 0.2oC（比第二次評(píng)估增加了0.15

5、oC)； o 在北半球，1990年代很可能是有器測(cè)記錄（1861）以來(lái)最熱的年代，1998年是有器測(cè)記錄以來(lái)最熱的一年； o 20世紀(jì)內(nèi)兩次增溫期最為明顯：1910-1945，1976-2000。 千年來(lái)地球表面氣溫的變化（北半球）紅線(xiàn)年平均，據(jù)器測(cè)數(shù)據(jù)；蘭線(xiàn)年平均，據(jù)樹(shù)輪、珊瑚、冰芯、歷史文獻(xiàn)；黑線(xiàn)50年滑動(dòng)平均；灰線(xiàn)95%的置信范圍；橫軸1961-1990年的均值。結(jié)論（北半球）：o 就增溫的速度和持續(xù)時(shí)間而言，20世紀(jì)很可能是過(guò)去1000年中最強(qiáng)烈的世紀(jì)； o 1990年代可能是過(guò)去1000年中最熱的年代，1998年是可能是過(guò)去1000年中最熱的一年。 -1 -0.8 -0.6 -0.4

6、 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1增溫速率（/10年）近百年全球溫度變化速率（1901 2000年）冬季溫度變化趨勢(shì)（19762000年）-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1增溫速率（/10年）-50% -40% -30% -20% -10% 0 10% 20% 30% 40% 50%降水增長(zhǎng)速率（%/世紀(jì)）年降水變化趨勢(shì)（19001999年）o 氣溫和海溫 1950-1993年期間，陸地表面的日最低氣溫以每十年0.2oC的速度遞增，超過(guò)日最高氣溫遞增速度的兩倍。使中高緯度許多地區(qū)的無(wú)霜期加長(zhǎng)； 海平面溫度的上升速度是陸地表面平均

7、氣溫上升速度的一半；o 對(duì)流層氣溫 1950年代以來(lái)，地表以上8km的大氣層平均每10年增溫0.1oC；o 雪被和冰被 衛(wèi)星資料顯示，1960年代末以來(lái)，全球雪被面積很可能減小了10%； 地面觀測(cè)顯示，20世紀(jì)北半球中高緯度地區(qū)湖泊和河流封凍期很可能縮短了半個(gè)月； 極地以外的高山冰川在20世紀(jì)出現(xiàn)廣泛的消退現(xiàn)象； 1950年代以來(lái)，北半球春夏海冰范圍減小了10-15%。最近幾十年，北極海冰的厚度在夏末秋初可能減薄了40%。自然05年8月報(bào)道南極拉森-B冰架2002年的崩裂是1.1萬(wàn)年以來(lái)規(guī)模最大。o 海平面上升，海洋熱儲(chǔ)增加 20世紀(jì)全球平均海平面上升了0.1-0.2m； 1950年代以后海洋

8、熱儲(chǔ)增加。o 降水 20世紀(jì)北半球中高緯度大陸地區(qū)，每十年的降水量很可能增加了0.5-1%。熱帶地區(qū)可能每十年增加了0.2-0.3%。而亞熱帶地區(qū)可能減少了0.3%; 20世紀(jì)后半葉，北半球中高緯度地區(qū)，強(qiáng)降水天氣可能增加了2-4%。中國(guó)氣候變化的事實(shí)近50年增溫速率東北、西北和華北地區(qū)氣候變暖最為明顯近50年降水變率華北地區(qū)降水明顯減少；西北干旱區(qū)降水增加 我國(guó)已經(jīng)連續(xù)經(jīng)歷了16個(gè)暖冬年冬季冬季年平均年平均溫度（）2.全球變化的科學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué) 以以“地球系統(tǒng)地球系統(tǒng)”為研究對(duì)象，為研究對(duì)象，研究地球系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)、特征、研究地球系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)、特征、功能和行為的一門(mén)全新的集成科

9、功能和行為的一門(mén)全新的集成科學(xué)，是全球變化研究的理論基礎(chǔ)。學(xué)，是全球變化研究的理論基礎(chǔ)。地球系統(tǒng)科學(xué)的科學(xué)目標(biāo)地球系統(tǒng)科學(xué)的科學(xué)目標(biāo) 闡明自然和人為驅(qū)動(dòng)力對(duì)地球闡明自然和人為驅(qū)動(dòng)力對(duì)地球系統(tǒng)的作用與反饋，揭示地球系統(tǒng)系統(tǒng)的作用與反饋，揭示地球系統(tǒng)整體演變的規(guī)律與機(jī)制，發(fā)展地球整體演變的規(guī)律與機(jī)制，發(fā)展地球系統(tǒng)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)理論與方法，系統(tǒng)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)理論與方法，建立地球系統(tǒng)變化的調(diào)控理論與方建立地球系統(tǒng)變化的調(diào)控理論與方法。法。 幾千年至幾百萬(wàn)年尺度幾千年至幾百萬(wàn)年尺度固體地球變化的那些不可抗拒的過(guò)程主宰著所有其他過(guò)程。這些過(guò)程包括：o地核和地幔過(guò)程 它們主導(dǎo)著地球的主要磁場(chǎng)，幾乎涉及地球的

10、所有質(zhì)量和動(dòng)能；o板塊構(gòu)造過(guò)程 其作用在于通過(guò)地殼的形成和破壞以及大陸的形成而產(chǎn)生地表地形；o太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)過(guò)程 其作用在于使地形起伏剝蝕夷平，并使物理氣候系統(tǒng)和生物地球化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)趨于多樣化。太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)過(guò)程板塊構(gòu)造地核和地幔過(guò)程古氣候歷史早期地球過(guò)程生物地球化學(xué)循環(huán)人類(lèi)活動(dòng)古氣候物理氣候系統(tǒng)幾十年至幾百年尺度幾十年至幾百年尺度正是在這一時(shí)間尺度內(nèi)，自然變化對(duì)人類(lèi)有著重大的影響，且人類(lèi)活動(dòng)對(duì)全球過(guò)程的影響也最顯著。這一時(shí)間尺度上，兩大過(guò)程最為重要：o物理氣候系統(tǒng) 太陽(yáng)驅(qū)動(dòng)的大氣和海洋環(huán)流系統(tǒng)，控制著地表的溫度和降水分布；o生物地球化學(xué)循環(huán)系統(tǒng) 碳、氮、硫、磷等大氣和生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物質(zhì)，與物理氣候系統(tǒng)聯(lián)

11、接的獨(dú)立系統(tǒng)，控制著生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及氣候系統(tǒng)。大氣物理動(dòng)力學(xué)對(duì)流層化學(xué)人類(lèi)活動(dòng)人類(lèi)活動(dòng)溫室氣體土壤土地利用氣候變化污染物/溫室氣體海洋生物地球化學(xué)海洋動(dòng)力學(xué)陸地生態(tài)系統(tǒng)地表能/水平衡全球水循環(huán)平流層化學(xué)/動(dòng)力學(xué)外部動(dòng)力外部動(dòng)力太陽(yáng)火山建立可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)的地球系統(tǒng)科學(xué)Storage3.3/yr.全球碳收支3. 全球變化的預(yù)測(cè) 冰芯記錄的15萬(wàn)年來(lái)和四次冰期的氣溫與CO2濃度變化aa只考慮自然強(qiáng)迫：太陽(yáng)輻射、只考慮自然強(qiáng)迫：太陽(yáng)輻射、火山活動(dòng)；火山活動(dòng)；bb只考慮人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)迫：溫室只考慮人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)迫：溫室氣體、硫化物氣溶膠；氣體、硫化物氣溶膠；cc上述兩類(lèi)因素同時(shí)考慮。上述兩類(lèi)因素同時(shí)考慮。CO

12、2 changing by 540 to 970 ppm;CH4 changing by 190 to +1970 ppb (present concentration 1760 ppb); N2O changing by +38 to +144 ppb (present concentration 316 ppb);Tropospheric O3 changing by -12 to +62%.到2100年，因氣溫升高造成的海平面上升可能達(dá)到9-88cm(在1990年的基礎(chǔ)上)SAR: 13-94 cm到2100年，全球氣溫可能上升的幅度為1.4-5.8oC (在1990年的基礎(chǔ)上)。這是同

13、時(shí)考慮了溫室氣體的增溫作用和氣溶膠的降溫作用后得出的結(jié)論SAR: 1-3.5oC 2050年代年均氣溫與目前狀況的對(duì)比。為四大全球氣候模型在不同初始條件下運(yùn)行結(jié)果的平均值。假設(shè)條件包括溫室氣體排放量相當(dāng)大氣中CO2 濃度每年增加1%。Hadley Centre for Climate Prediction and Research2050年已有研究成果表明已有研究成果表明, ,未來(lái)變暖的范圍和強(qiáng)度增加。溫度增未來(lái)變暖的范圍和強(qiáng)度增加。溫度增加幅度加幅度由南向北由南向北增大。增大。西北地區(qū)西北地區(qū)溫度上升明顯。溫度上升明顯。2050年代年均降水量與目前狀況的對(duì)比。為四大全球氣候模型在不同初始條件

14、下運(yùn)行結(jié)果的平均值。假設(shè)條件包括溫室氣體排放量相當(dāng)大氣中CO2 濃度每年增加1%。Hadley Centre for Climate Prediction and Research4. 全球變化的影響可能的影響健康健康天氣原因的死亡現(xiàn)象傳染病森林森林群落結(jié)構(gòu)地理分布健康和生產(chǎn)力水資源水資源水量水質(zhì)用水競(jìng)爭(zhēng)海岸帶海岸帶沿岸侵蝕沿岸土地淹沒(méi)沿岸城鄉(xiāng)保護(hù)的成本自然生態(tài)區(qū)自然生態(tài)區(qū)物種和棲息地的喪失農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量灌溉用水的需求變化氣候變化氣溫降水海平面上升冰川退縮192019401960198020002020190051015年1970年2000年高山生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變暖十分敏感一些冰川出現(xiàn)減少或退

15、縮現(xiàn)象冰川面積（平方公里）乞里馬扎羅山冰川退縮19941986198019731962小冰期后期以來(lái)的變化小冰期后期以來(lái)的變化1962年以來(lái)連續(xù)退縮情況年以來(lái)連續(xù)退縮情況天山烏魯木齊河源天山烏魯木齊河源1號(hào)冰川號(hào)冰川斷開(kāi)湖泊水位下降與面積萎縮年年年年湖水位湖水位( (米米) )湖水位湖水位( (米米) )1960197019801990400045005000湖面積湖面積(平方公里平方公里)年年下降約12米縮小670多平方公里 青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位變化的重建曲線(xiàn)Source: .uk/sec5/CR_div/Brochure97/全球50-70的人口分

16、布在海岸帶，60的中國(guó)人口集中在距海岸線(xiàn)60 km的范圍內(nèi)。目前，全球受風(fēng)暴潮影響的人口有4600萬(wàn)。海平面上升50 cm將使受災(zāi)(淹沒(méi)和風(fēng)暴潮)人口增加到9200萬(wàn)；上升100cm，受災(zāi)人口將達(dá)到11800萬(wàn)(沒(méi)有考慮人口增長(zhǎng)的因素)Source: CIESIN圖中的評(píng)價(jià)與IPCC第二次評(píng)估報(bào)告大致相同，即：中高緯地區(qū)為正效應(yīng)，低緯地區(qū)為負(fù)效應(yīng)；產(chǎn)量變化的區(qū)域差異較大；因CO2的肥料效應(yīng)，某些國(guó)家和地區(qū)初期增產(chǎn)，而后期由于高溫脅迫而減產(chǎn)。對(duì)中國(guó)全國(guó)平均水平來(lái)講：氣候變化對(duì)作物產(chǎn)量的影響是正效應(yīng)Source: .uk/sec5/CR_div/Brochure97/5.

17、全球變化的經(jīng)濟(jì)和政治1979年第一次世界氣候大會(huì)呼吁保護(hù)氣候第一次世界氣候大會(huì)呼吁保護(hù)氣候1988年世界氣象組織和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署組和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署組 建政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC) 聯(lián)合國(guó)大會(huì)通過(guò)保護(hù)氣候的決議1990年第二次世界氣候大會(huì)呼吁制訂氣候公第二次世界氣候大會(huì)呼吁制訂氣候公 約，約，聯(lián)合國(guó)大會(huì)決定談判氣候公約1992年氣候公約開(kāi)放簽署，我國(guó)簽署并批準(zhǔn)1994年氣候公約生效1995年氣候公約第一次締約方大會(huì)決定啟動(dòng) 議定書(shū)談判1997年京都議定書(shū)通過(guò)2005年京都議定書(shū)正式生效發(fā)達(dá)國(guó)家義務(wù)：在20082012年內(nèi)將二氧化碳等溫室氣體排放量在1990年排放水平上平均減排5.2

18、%。歐盟：歐盟：8美國(guó)：美國(guó)：7日本：日本：6%溫室氣體具體減排指標(biāo)發(fā)展中國(guó)家義務(wù)：編制國(guó)家信息通報(bào)，其核心內(nèi)容為溫室氣體排放源和吸收匯的國(guó)家清單；制定并執(zhí)行減緩和適應(yīng)氣候變化的國(guó)家計(jì)劃。19902000202020302010205020752100051015202530年我國(guó)在世界我國(guó)在世界COCO2 2排放中的比例排放中的比例(%)19901990年約占全球的年約占全球的10%10%，未來(lái)可能占，未來(lái)可能占151525%25%目前CO2排放量已位世界第二。2025到2030年間， CO2排放量很可能超過(guò)美國(guó)，居世界第一位。甲烷、氧化亞氮等排放量也居世界前列。0510152025美美國(guó)國(guó)加加拿拿大大日日本本俄俄羅羅斯斯英英國(guó)國(guó)法法國(guó)國(guó)德德國(guó)國(guó)印印度度中中國(guó)國(guó)巴巴西西全全球球我國(guó)人均CO2排放量目前低于世界平均水平。但是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅速，能源結(jié)構(gòu)粗放，利用效率低。據(jù)預(yù)測(cè)20302035年后會(huì)超過(guò)世界平均水平。主要國(guó)家人均CO2排放（噸/人）q化石能源消費(fèi)總量將受到限制q能源結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步調(diào)整q節(jié)能和新能源技術(shù)需要開(kāi)發(fā)和應(yīng)用q生活方式和能源消費(fèi)模式需要改變q此外對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、就業(yè)機(jī)會(huì)也產(chǎn)生影響美國(guó)擔(dān)心履行議定書(shū)使能源使用成本美國(guó)擔(dān)心履行議定書(shū)使能源使用成本提高，損害其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，降低其國(guó)民生活提高，損害其經(jīng)濟(jì)發(fā)展，