氣候變化和人類對(duì)氣候的影響課件

1、第第八八章氣候變化和人類對(duì)章氣候變化和人類對(duì)氣候的影響氣候的影響一、研究氣候變化的方法二、氣候變化的史實(shí)三、氣候變化的因素四、人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響第第八八章氣候變化和人類對(duì)氣候的影響章氣候變化和人類對(duì)氣候的影響 在研究氣候變化時(shí)，可分兩大階段：一是地質(zhì)時(shí)期的氣候變化，一是歷史時(shí)期的氣候變化。前者從時(shí)間上來(lái)說(shuō)要比后者長(zhǎng)得多。第一節(jié)第一節(jié) 研究氣候變化的方法研究氣候變化的方法 研究氣候變化最好要有長(zhǎng)時(shí)期的氣候觀測(cè)資料，但是世界上大多數(shù)地區(qū)只有幾十年，最多亦只有二、三百年的記錄，因此僅憑儀器觀測(cè)的資料是無(wú)法了解地球長(zhǎng)期氣候變化的規(guī)律的。由于氣候是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，大氣過(guò)程發(fā)生變化時(shí)，其他組成部分如海洋

2、(海水溫度，海面升降等)，大陸(巖石、土壤等)、冰雪覆蓋(冰川、大陸冰原、海冰等)和生物圈(植物、動(dòng)物等)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，并在地球表面遺留下它們變化的痕跡；為人們研究地球氣候變化的主要依據(jù)。第二節(jié)第二節(jié) 氣候變化的史實(shí)氣候變化的史實(shí) 地球形成為行星的時(shí)間尺度約為555億年，但是地球氣候史的時(shí)間尺度，目前可以追溯到的約在20億年左右。在地球史中是以溫暖時(shí)期與寒冷時(shí)期交替出現(xiàn)為基本特征的，而溫暖時(shí)期約占整個(gè)氣候史的910。據(jù)分析，世界和我國(guó)氣候都經(jīng)歷著長(zhǎng)度為幾十年到幾億年為周年的氣候變化，現(xiàn)在為世界科學(xué)界所公認(rèn)的至少有： （1）大冰期與大間冰期氣候-時(shí)間尺度約為幾千萬(wàn)年到幾萬(wàn)萬(wàn)年。 （2）亞冰

3、期氣候與亞間冰期氣候-時(shí)間尺度約為幾十萬(wàn)年。 （3）副冰期與副間冰期氣候-時(shí)間尺度約為幾萬(wàn)年。 （4）寒冷期(或小冰期)與溫暖期(或小間冰期)氣候-時(shí)間尺度約為幾百 年到幾千年。 （5）世紀(jì)及世紀(jì)內(nèi)的氣候變動(dòng)-時(shí)間尺度為幾十年到幾百年。一、地質(zhì)時(shí)期的氣候變化 暖暖冷冷震旦紀(jì)冰期震旦紀(jì)冰期距今距今6億年前億年前石炭二疊紀(jì)冰期石炭二疊紀(jì)冰期第一大間冰期第一大間冰期第四紀(jì)冰期第四紀(jì)冰期第二大間冰期第二大間冰期現(xiàn)今現(xiàn)今全全 球球年平均氣溫年平均氣溫15 C圖圖8 地球地球6億年來(lái)經(jīng)歷的三大冰期和兩大間冰期示意圖億年來(lái)經(jīng)歷的三大冰期和兩大間冰期示意圖 一萬(wàn)年來(lái)挪威雪線高度變化和我國(guó)溫度變化的比較一萬(wàn)年來(lái)

4、挪威雪線高度變化和我國(guó)溫度變化的比較 地球距今6億年以來(lái)經(jīng)歷的三個(gè)大冰期和兩個(gè)大間冰期與全球平均氣溫變化示意圖。由圖可知，從地球發(fā)展形成的時(shí)空史來(lái)看，我們現(xiàn)仍處在全球第三個(gè)大冰期即將結(jié)束的階段，即仍處于第四紀(jì)大冰期之內(nèi)。此圖還表明地球6億年以來(lái)大部分時(shí)間年平均氣溫都比現(xiàn)今要高。二、歷史時(shí)期的氣候變化 自第四紀(jì)更新世晚期約距今1萬(wàn)年左右的時(shí)期開(kāi)始，全球進(jìn)入冰后期。挪威的冰川學(xué)家曾作出冰后期的近1萬(wàn)年來(lái)挪威的雪線升降圖(圖8-7)。從圖上看來(lái)，近1萬(wàn)年雪線升降幅度并不小，它顯示冰后期氣候的變化是相當(dāng)明顯的。竺可楨先生的中國(guó)近五千年來(lái)氣候變遷的初步研究一文為綱，簡(jiǎn)述我國(guó)近五千年歷史時(shí)期的氣候變化于下

5、： 在近五千年的最初兩千年，即從仰韶文化到安陽(yáng)殷墟，大部分時(shí)間的年平均溫度比現(xiàn)在高出2左右，冬季1月的溫度大約比現(xiàn)在高3-5。溫暖期：1)公元前3000-1000年左右(仰韶文化時(shí)代和河南安陽(yáng)殷墟時(shí)代)；2)公元前770年到公元初(秦漢時(shí)代)；3)公元600-1000年(隋唐時(shí)代)；4)公元1200-1300年(元朝初期)。寒冷期：1)公元前1000年左右到公元前850年(周代初期)；2)公元初年到公元600年(東漢、三國(guó)到六朝時(shí)代)；3)公元1000-1200年(南宋時(shí)代)；4)公元1400年(明末清初)開(kāi)始。 三、近代氣候變化特征 歸納：全球氣候變化特征： 全球地質(zhì)時(shí)期氣候變化的時(shí)間尺度在

6、22億年到1萬(wàn)年以上，以冰期和間冰期的出現(xiàn)為特征，氣溫變化幅度在10以上。冰期來(lái)臨時(shí)，不僅整個(gè)氣候系統(tǒng)發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致地理環(huán)境的改變。歷史時(shí)期的氣候變化是近1萬(wàn)來(lái)，主要是近5000年來(lái)的氣候變化，變化的幅度最大不超過(guò)23，大都是在地理環(huán)境不變的情況下發(fā)生的，近代的氣候變化主要是指近百年或20世紀(jì)以來(lái)的氣候變化，氣溫振幅在0.51.0。第三節(jié)第三節(jié) 氣候變化的因素氣候變化的因素 氣候的形成和變化受多種因子的影響和制約，下圖表示各因子之間的主要關(guān)系，圖中C.D是氣候系統(tǒng)的兩個(gè)主要組成部分，A、B、F則是外界因子。 一、太陽(yáng)輻射的變化 太陽(yáng)輻射是氣候形成的最主要因素。氣候的變遷與到達(dá)地表的輻射能的

7、變化關(guān)系至為密切。引起太陽(yáng)輻射能變化的條件是多方面的。(一)地球軌道因素的改變 地球在自己的公轉(zhuǎn)軌道上，接受太陽(yáng)輻射能。而地球公轉(zhuǎn)軌道的三個(gè)因素：地球軌道的偏心率、地軸的傾斜度和春分點(diǎn)的位置等都是以一定的周期在變動(dòng)著的，這就導(dǎo)致地球上所受到的太陽(yáng)天文輻射發(fā)生變動(dòng)，引起氣候變遷。 1.地球軌道偏心率的變化： 由天文輻射原理可知：到達(dá)地球表面單位面積上的天文輻射強(qiáng)度是與日地距離(b)的平方成反比的，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道是一個(gè)橢圓形，現(xiàn)在這個(gè)橢圓形的偏心率(e)約為0.016。目前北半球冬季位于近日點(diǎn)附近，因此北半球冬半年比較短(從秋分至春分，比夏半年短7.5日)。但偏心率是在0.00-0.06之間變

8、動(dòng)的，其周期約為96000年，以目前情況而論地球在近日點(diǎn)時(shí)所獲得的天文輻射量(不考慮其他條件的影響)較現(xiàn)在遠(yuǎn)日點(diǎn)的輻射量約大115。當(dāng)偏心率e值為極大時(shí)，則此差異就成為13；如果冬季在遠(yuǎn)日點(diǎn)，夏季在近日點(diǎn)，則冬季長(zhǎng)而冷，夏季熱而短，使一年之內(nèi)冷熱差異非常大。這種變化情況南北半球是相反的。 2.地軸傾斜度的變化： 地軸的傾斜是產(chǎn)生四季的原因。由于地球軌道平面在空間有變動(dòng)，所以地軸對(duì)于這個(gè)平面的傾斜度(f)也在變動(dòng)?，F(xiàn)在地軸傾斜度是23.44，最大時(shí)可達(dá)24.24，最小日寸為22.1，變動(dòng)周期約40000年。這個(gè)變動(dòng)使得夏季太陽(yáng)直射達(dá)到的極限緯度(北回歸線)和冬季極夜達(dá)到的極限緯度(北極圈)發(fā)生變

9、動(dòng)如下圖所示。 3.春分點(diǎn)的移動(dòng)： 春分點(diǎn)沿黃道向西緩慢移動(dòng)，大紂每21000年，春分點(diǎn)繞地球軌道一周。春分點(diǎn)位置變動(dòng)的結(jié)果，引起四季開(kāi)始時(shí)間的移動(dòng)和近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)的變化。地球近日點(diǎn)所在季節(jié)的變化，每70年推遲一天。大約在一萬(wàn)年前，北半球在冬季是處于遠(yuǎn)日點(diǎn)的位置(現(xiàn)在是近日點(diǎn))，那時(shí)北半球冬季比現(xiàn)在要更冷，南半球則相反。 (二)大氣透明度的變化 到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)弱，要受大氣透明度的影響?；鹕交顒?dòng)對(duì)大氣透明度的影響最大，火山爆發(fā)噴出的灰塵能強(qiáng)烈地反射和散射太陽(yáng)輻射，而對(duì)地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射沒(méi)有顯著影響。據(jù)計(jì)算，火山塵埃散射太陽(yáng)輻射的能力比散射地面長(zhǎng)波輻射大30倍，塵埃反射太陽(yáng)輻射的作用比大氣

10、分子強(qiáng)得多。 此外，太陽(yáng)黑子活動(dòng)具有一定的周期性，例如太陽(yáng)黑子11年周期稱為太陽(yáng)活動(dòng)周。 二、宇宙二地球物理因子的影響 宇宙因子指的是月球和太陽(yáng)的引潮力以及太陽(yáng)活動(dòng)；地球物理因子指的是地球重力空間變化，地球轉(zhuǎn)動(dòng)瞬時(shí)極的運(yùn)動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)速度的變化，這些宇宙一地球物理因子的時(shí)間或空間變化，引起地球上變形力的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致地球上海洋和大氣的變形，并進(jìn)而影響氣候發(fā)生變化。 三、下墊面地理?xiàng)l件的變化 在整個(gè)地質(zhì)時(shí)期中，下墊面的地理?xiàng)l件發(fā)生了多次變化，對(duì)氣候變化產(chǎn)生了深刻的影響。其中以海陸分布和地形的變化對(duì)氣候變遷影響最大。 (一)海陸分布的變化 (二)地形變化-“滄海桑田” 在地球史上地形的變化是十分顯著

11、的。高大的喜馬拉雅山脈，有“世界屋脊”之稱。四、大氣環(huán)流和洋流的變化 大氣環(huán)流形勢(shì)的變化是導(dǎo)致氣候變化和產(chǎn)生異常氣候的一個(gè)重要因素。 舉例：厄爾尼諾現(xiàn)象就是一個(gè)典型的例證。厄爾尼諾一詞來(lái)源于西班牙文“Elnino”，原意是“圣子”，最初用來(lái)表示每年圣誕節(jié)前后，沿厄瓜多爾海岸出現(xiàn)一支微弱且向南移動(dòng)的暖海流。后來(lái)科學(xué)上用此詞表示在南美秘魯和厄瓜多爾附近尺度為幾千公里的東赤道太平在南美秘魯和厄瓜多爾附近尺度為幾千公里的東赤道太平洋上海面溫度的異常增暖現(xiàn)象，洋上海面溫度的異常增暖現(xiàn)象，它的起始機(jī)制，目前還不很清楚。根據(jù)已有的研究，可以認(rèn)為：當(dāng)南半球東南信風(fēng)盛行時(shí)，在南美秘魯、厄瓜多爾沿岸為冷洋流(見(jiàn)圖

12、6-33)，在離岸風(fēng)的作用，使沿岸一帶冷水上翻，沿岸水溫特別低，洋面的東西坡度增大，赤道逆流的強(qiáng)度減弱。南美秘魯、厄瓜多爾沿岸受冷洋流影響處于瓦克環(huán)流的下沉區(qū)，空氣層結(jié)穩(wěn)定，降水稀少，氣候干燥；而南太平洋西岸及同緯度的澳大利亞?wèn)|岸為向風(fēng)海岸，又有暖洋流經(jīng)過(guò)，所以這兒的氣候是，暖濕多雨的。 可是每隔4-7年，東南信風(fēng)會(huì)出現(xiàn)減弱現(xiàn)象，甚至?xí)D(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)，這時(shí)南半球太平洋東岸的冷水上翻現(xiàn)象消失，赤道逆流增強(qiáng)，且在較大的洋面東西坡度的作用下，有更多的暖水輸送到東太平洋。秘魯、厄瓜多爾沿岸有冷洋流轉(zhuǎn)變?yōu)榕罅?，海水溫度出現(xiàn)正距平，空氣層結(jié)變不穩(wěn)定，從而造成深厚對(duì)流，降水量大增，由原來(lái)的干旱氣候突然轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘤甑臍夂?，并出現(xiàn)洪澇災(zāi)害，從而削弱瓦克環(huán)流東部的下沉運(yùn)動(dòng)，焚進(jìn)而消弱西部的上升運(yùn)動(dòng)，使印度尼西亞，新幾內(nèi)亞和澳大利亞的北部雨量減少，甚至出現(xiàn)旱象，這就是厄尼諾現(xiàn)象。 秘魯海岸以捕食鯷魚(yú)為生的“瓜諾”鳥(niǎo)，當(dāng)該海域出現(xiàn)暖水、厄爾尼諾發(fā)生時(shí)，魚(yú)類數(shù)量減少，鳥(niǎo)類也會(huì)相應(yīng)減少（Jaime, Jahncke,秘魯海洋研究所）第四節(jié)第四節(jié) 人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響 人類主要是通過(guò)對(duì)下墊面性質(zhì)的改