第四紀(jì)氣候變化

1、全球氣候變暖摘要:第四紀(jì)是地殼發(fā)展歷史中最新的一個(gè)階段，第四紀(jì)氣候主要指距今103-106年時(shí)間尺度 的氣候變化。通過(guò)對(duì)第四紀(jì)氣候變化規(guī)律研究，可進(jìn)一步推測(cè)現(xiàn)代氣候變化和發(fā)展趨勢(shì)，為 長(zhǎng)期氣候變化預(yù)報(bào)服務(wù)。在第三紀(jì)，古氣候是相對(duì)穩(wěn)定的，但從第四紀(jì)起，氣候出現(xiàn)了巨大變更，有多次冷暖干 濕交替。由于歐亞大陸聯(lián)成一片，青藏高原和喜馬拉雅山大規(guī)模隆升，大陸性氣候加強(qiáng)，現(xiàn) 代東亞季風(fēng)環(huán)流體系建立，緯向氣流帶受到破壞，氣候變化頻繁，幅度增大。我國(guó)有廣泛的 冰川活動(dòng)，亞熱帶北界逐步向南移到長(zhǎng)江流域一帶。本文將從造成全球氣候變暖原因和全球 氣候變暖的利與弊并且列舉了全球氣候變暖帶來(lái)的影響。引言：近幾年來(lái)，許多

2、國(guó)家的學(xué)者越來(lái)越注意對(duì)促成全球性氣候變暖的作用的研究，從地球氣候的 長(zhǎng)期變動(dòng)和由于人為的作用而發(fā)生的短期變化兩種不同角度來(lái)進(jìn)行研究。但對(duì)地球上目前所 發(fā)生的變化究竟是上述因素之一造成的還是這些因素共同作用的結(jié)果的問(wèn)題，至今尚無(wú)一致 的意見(jiàn)。二氧化氮、碳酸氣和其他氣體對(duì)大氣層的污染起始于上世紀(jì)。1950年后，隨著工業(yè)革 命的開(kāi)始，大氣層污染的程度急劇加深。因此在最近10年內(nèi)，如果污染強(qiáng)度保持不變的話， 將會(huì)產(chǎn)生所謂的“溫室效應(yīng)”的后果。據(jù)預(yù)報(bào)，到2020年大氣中二氧化碳的濃度將翻一番。 現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)把中緯地帶颶風(fēng)的發(fā)生與由于溫室效應(yīng)所造成的氣候變暖聯(lián)系起來(lái)。人們逐漸注意到一個(gè)事實(shí)：近百年全球

3、的平均氣溫呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。究竟是什么 原因?qū)е氯驓夂虺霈F(xiàn)這樣的變化呢？是地球自身的規(guī)律使然抑或其他原因？人們逐漸驚 奇地發(fā)現(xiàn)，與工業(yè)革命同步，大氣中的溫室氣體含量在急劇增加，目前大氣中的二氧化碳含 量增加了近25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)科學(xué)家能勘測(cè)出的過(guò)去16萬(wàn)年的全部歷史記錄，而且目前尚無(wú) 減緩的跡象。溫室氣體增加的這一事實(shí)與全球平均氣溫變化的事實(shí)驚人的同步。美國(guó)已經(jīng)擬定了關(guān)于研究全球性氣候變暖的規(guī)劃。其中最主要的任務(wù)是研究發(fā)生在海洋 中的變化。1989年10月在歸金山舉行的地球物理學(xué)協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)討論會(huì)上，科學(xué)家們得出結(jié)論， 到2050年海平面的升高（因溫室效應(yīng)）可達(dá)米。世界平均氣溫也將升高3-5%

4、。由HOAA 站在80年內(nèi)完成的海洋定時(shí)測(cè)量的資料證明，溫度每年平均上升0.10C，海平面升高0.2厘 米。盡管由于對(duì)所發(fā)生的現(xiàn)象了解不夠充分和研究所獲資料的不足，以上援引的數(shù)據(jù)不十分 準(zhǔn)確，但可以肯定，全球變暖已成事實(shí)。一、 全球變暖的原因氣候的變化是由氣候系統(tǒng)的變化引起的，自然和人類活動(dòng)都對(duì)氣候變化產(chǎn)生影響。另一 方面，氣候系統(tǒng)的內(nèi)部變化（如海洋，陸面，大氣內(nèi)部變化等）也能引起氣候變化。在地質(zhì) 和歷史時(shí)期，影響氣候的主要因子為自然因素，主要考慮太陽(yáng)活動(dòng)和火山爆發(fā)等因子。工業(yè) 革命以后，全球地表平均溫度和溫室氣體以空前的速度在增加，為地質(zhì)時(shí)期的幾千甚至上萬(wàn)倍。人類活動(dòng)作為氣候變化的一個(gè)新的驅(qū)

5、動(dòng)力，對(duì)氣候系統(tǒng)的影響日漸明顯，并在地球氣候 演變的漫長(zhǎng)過(guò)程中，有可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期，其作用超過(guò)自然因子。人類活動(dòng)因素主要包括 燃燒礦物燃料排放溫室氣體、各種生產(chǎn)活動(dòng)引起大氣中氣溶膠成分和濃度的變化、土地覆蓋 和土地利用的變化等。1、太陽(yáng)活動(dòng)太陽(yáng)是地球氣候的根本能源，它主要是在可見(jiàn)光區(qū)或近可見(jiàn)光區(qū)（如紫外譜區(qū)）發(fā)射能 量。到達(dá)地球大氣頂層的太陽(yáng)能量中，大約1/3被直接反射回太空，其余2/3被地球表面以 及大氣（所占份額很小）所吸收。為了平衡所吸收的入射能量，地球必須也向太空發(fā)射同樣 數(shù)量的能量。由于地球的溫度比太陽(yáng)要低得多，因此地球主要是在紅外譜區(qū)發(fā)射輻射。陸地 和海洋所發(fā)射的大部分熱輻射被大

6、氣圈（包括云）所吸收，并重新將其發(fā)射回地球。太陽(yáng)黑 子數(shù)量的規(guī)律性波動(dòng)是太陽(yáng)活動(dòng)的主要變化，它影響太陽(yáng)的能量輸出。太陽(yáng)黑子是一些低溫 區(qū)域，當(dāng)其數(shù)量增加時(shí)，太陽(yáng)能量輸出減弱；相反當(dāng)其數(shù)量很少時(shí)，太陽(yáng)能量輸出處于峰值。 其他方面的太陽(yáng)活動(dòng)還包括太陽(yáng)磁場(chǎng)的變化和太陽(yáng)紫外輻射強(qiáng)度的變化，所有這些變化都可 能對(duì)氣候波動(dòng)產(chǎn)生影響。2、火山爆發(fā)火山活動(dòng)主要通過(guò)向大氣排放氣體和火山灰對(duì)氣候和環(huán)境產(chǎn)生影響?；鹕桨汛罅炕覊m和 氣體噴發(fā)到高層大氣中，其中有大量的二氧化硫，它們?cè)谔?yáng)能作用下通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化 為硫酸和硫酸鹽顆粒物。一般地，這些顆粒物停留在10千米以上的平流層大氣中達(dá)幾年之 久，之后會(huì)沉降到低層大氣

7、，并很快被雨水沖刷走，在這期間，它們?cè)谌驍U(kuò)散，并逐擋一 部風(fēng)太陽(yáng)輻射，使低層大氣溫度降低?；鹕奖l(fā)可以使氣候變冷長(zhǎng)達(dá)1-3年。1991年菲律賓的皮納圖博火山大爆發(fā)（圖1.2）， 火山噴發(fā)的強(qiáng)度非常大，大約是1980年圣海倫火山的10倍。這 次火山爆發(fā)造成了 800人死亡，盡管并不是人類歷史上傷亡最重 的火山爆發(fā)，但是此次火山爆發(fā)導(dǎo)致10萬(wàn)人無(wú)家可歸，有100 萬(wàn)人的生命受到威脅，造成5億美元的財(cái)產(chǎn)損失。大約有2000 萬(wàn)噸的二氧化硫和大量的灰塵被噴射到平流層中。在火山爆發(fā)后 的幾個(gè)月之內(nèi)，這種平流層灰塵在全球范圍內(nèi)引起了壯麗的日落 景象，并使到達(dá)低層大氣的太陽(yáng)輻射量下降了約2%。在之后的 兩

8、年里，全球平均溫度下降約0.250c。也有證據(jù)表明，1991年和 1992年的一些異常天氣，如中東冷冬和西歐的溫和冬天，都受 到了火山灰的影響。3、人類活動(dòng)很多科學(xué)家堅(jiān)信人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體是導(dǎo)致氣候異常的罪魁禍?zhǔn)?。那么，我們?什么證據(jù)可以把近百年氣候變暖歸因 于人類活動(dòng)的影響呢？通過(guò)IPPC和全 世界科學(xué)家的共同努力，至少有五個(gè)證 據(jù)可以說(shuō)明這一結(jié)論（圖1.3、圖1.4）（1）近百年地表溫度清楚的呈現(xiàn)上升 趨勢(shì)，同時(shí)人類活動(dòng)造成了工業(yè)化以后 二氧化碳與其他溫室氣體的快速上升。（2）無(wú)論是溫室效應(yīng)的基本物理定律 還是輻射收支計(jì)算，都得到大氣溫室氣 體的增加可以導(dǎo)致地球表面和對(duì)流層 大氣的增

9、暖以及平流層大氣的冷卻，這是其他自然因子和理論無(wú)法解釋的。（3）根據(jù)地球氣候的演變中提到，最近50年，自然溫度是下降的，但是結(jié)果不降反升， 說(shuō)明自然因子不能很好地解釋實(shí)際氣候的變化。所以要同時(shí)考慮自然變化與人類活動(dòng)的共同 作用時(shí)，其中造成氣候變化主要是有人類活動(dòng)引起。（4）氣候系統(tǒng)變化的時(shí)間尺度從月、季、年尺度到幾千年或幾萬(wàn)年，觀測(cè)到的長(zhǎng)期趨勢(shì) 用嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)分析和模式模擬進(jìn)行的歸因研究表明，這種緩慢的增暖趨勢(shì)不可能由任何一種 自然變化而導(dǎo)致，尤其是20世紀(jì)70年代末以來(lái)的氣候增暖。（5）衛(wèi)星觀測(cè)表明，在過(guò)去30年太陽(yáng) 能量輸出只有很小的變化（約0.12瓦/平 方米），是溫室氣體作用的1/15

10、（約1.66 瓦/平方米），所以來(lái)自太陽(yáng)的能量變化不 可能造成近代氣候增暖。另外，宇宙射線 在過(guò)去30年既無(wú)減少，也無(wú)增加，因而 也不能表明它是近代氣候增暖的主要原 因。火山爆發(fā)自20世紀(jì)80年代以來(lái)，其 活動(dòng)雖有增加，但其作用是造成間斷性的 全球冷卻，而不是增暖。由此可見(jiàn)，如果僅考慮太陽(yáng)活動(dòng)、火 山爆發(fā)等自然因子，是無(wú)法解釋20世紀(jì) 中葉以來(lái)的全球氣候變暖現(xiàn)象，只有考慮人類活動(dòng)的作用，特別是大氣溫室氣體濃度的大幅 增加，才能再現(xiàn)出近百年尤其是近50年來(lái)全球氣候變暖趨勢(shì)。因此，人類活動(dòng)是20世紀(jì)以 來(lái)全球氣候變暖的一個(gè)主要原因。二、全球氣候變暖的主要影響一一利或弊氣候作為人類賴以生存的自然環(huán)境

11、的一個(gè)重要的組成部分，它的任何變化都會(huì)對(duì)自然 生態(tài)系統(tǒng)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，且影響是全方位的、多尺度的和多層次的，既包括正 面影響，同時(shí)也包括負(fù)面影響。觀測(cè)表明，全球氣候變暖對(duì)全球許多地區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)已 經(jīng)產(chǎn)生了影響，如海平面升高、冰川退縮、凍土融化、中高緯生長(zhǎng)季節(jié)延長(zhǎng)、動(dòng)植物分布范 圍向南、北極區(qū)和高海拔區(qū)延伸、某些動(dòng)植物數(shù)量減少，一些植物開(kāi)花期提前等。自然生態(tài).0 二 WW3 *01 WS系統(tǒng)由于適應(yīng)能力有限，容易受到嚴(yán)重 的、甚至不可恢復(fù)的破壞。氣候變暖并非一無(wú)是處。當(dāng)某些地 區(qū)經(jīng)歷更頻繁的嚴(yán)重干旱、水患、海平 面上升時(shí)，其他一些地方的農(nóng)田卻可能 因二氧化碳的“施肥”而增產(chǎn)；而另一

12、 些地方，比如高緯度地區(qū)，則有可能變 得更適宜居住。溫度升高使中緯度的一 些地方存在著作物增產(chǎn)的可能；全球木 材供應(yīng)可能會(huì)增加；對(duì)某些缺水地區(qū)（如南亞部分地區(qū)）的居民來(lái)講；由于 出現(xiàn)暖冬。取暖所需能源減少。但即使 在這些變好的地區(qū)，過(guò)快的升溫仍可能 帶來(lái)一些問(wèn)題;諸如高緯度或海拔地區(qū)由于永凍土層的融化導(dǎo)致地面建筑物很可能會(huì)大量毀 壞，某些物種不能及時(shí)適應(yīng)新的氣候條件而瀕臨滅絕3?？偟膩?lái)看，隨著增溫量和增溫速率的明顯增加，負(fù)面影響程度將加深加重，給人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和生存環(huán)境帶來(lái)災(zāi)難性風(fēng) 險(xiǎn)。1、冰川融化冰川，亦稱冰河，年平均氣溫在0oc以下的地區(qū)，降雪量大于融雪量。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月不 斷積累的積

13、雪經(jīng)一系列物理變化轉(zhuǎn)化為冰川冰，冰川冰在重力作用下，沿著山坡慢慢流下（當(dāng) 然流的速度很慢），就形成了冰川。覆蓋地域廣闊且冰架堅(jiān)硬的冰川，只在南極和格陵蘭島 存在。自2003年至今，南極、美國(guó)阿拉斯加以及格蘭陵島冰川融化超過(guò)2萬(wàn)億噸（圖2.1）。其中格蘭陵島的冰川2010年、2011年已經(jīng)連續(xù)兩年大量流失，而且這兩年冰川融化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過(guò)去16年的平均水平。1970年以來(lái) 北極海冰也在不斷融化，1993年夏天，北 極海冰覆蓋面積約為750萬(wàn)平方千米；到 2007年9月，北極海冰覆蓋面積約剩430 萬(wàn)平方千米。中國(guó)青藏高原地區(qū)的冰川近 期也出現(xiàn)了較大變化，喜馬拉雅山脈西段 的納木那尼冰川正在強(qiáng)烈萎縮

14、，冰川末端 在19762006年平均退縮速度為每年5 米左右，20042006年退縮速度達(dá)到每年 7.8米，表現(xiàn)出近期加速后退態(tài)勢(shì)。我國(guó) 烏魯木齊河源1號(hào)冰川（圖2.2），自小冰 期后期以來(lái)，一直處于后退狀態(tài)。19621980年，冰川退縮了 80米；19801992年，冰 川又退縮了 60米。據(jù)推算，我國(guó)西北各山系冰川面積自“小冰期”以來(lái)減少了 24.7%，達(dá) 7000平方千米左右。冰川融化最直接的后果是海平面上升?？茖W(xué)家們估計(jì)，如今格蘭陵島上的冰雪融化每 年會(huì)造成海平面上升1毫米。也許每年1毫米的速度并不能引起人們的關(guān)注，但是如果持 續(xù)100年，再加上南極冰川融化的影響，全球海平面上升的速度

15、也會(huì)越來(lái)越快。到2100年， 海平面也許會(huì)增加1米左右。這對(duì)于一些沿海城市或地勢(shì)較低的國(guó)家來(lái)說(shuō)，則不啻于滅頂之 災(zāi)。其次，冰川融化致使大量的淡水進(jìn)入海洋，海水密度降低，使得這里的海水不能按照正 常下沉，造成海水“擁擠”，使得溫鹽環(huán)境減弱并最終停止，這樣就導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題：熱帶更圖2.3北極動(dòng)物海象熱，寒帶更寒，而且歐洲西部地區(qū)的溫帶 海洋性氣候消失，溫度急劇下降。另外， 冰川起到了反射太陽(yáng)的輻射能力，如果大 量的冰川融化，這種作用大大降低，致使 到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射增加，從而加劇 了全球變暖，造成一個(gè)惡性循環(huán)。此外， 隨著北極海冰的融化，北極熊和海象的生 存將受到嚴(yán)重的威脅。由于海冰是北極海 象

16、的重要交通工具，這種安全平臺(tái)可以將母象和剛剛出生的幼崽送到食物豐富的海域中，隨 著海冰的消失，許多幼崽將會(huì)淹死在海水中或是因?yàn)檎也坏绞澄锒I死。2、海平面上升海平面上升指由全球氣候變暖、極地冰川融化、上層海水變熱膨脹等原因引起的全球性 海水面上升現(xiàn)象。海平面正在繼續(xù)上升是一個(gè)確鑿無(wú)疑的事實(shí)。19612003年全球海平面 上升速度約1.8毫米/年。近年來(lái)海平面上升速度加快，19932003年上升速率約為3.1毫 米/年。自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，中國(guó)沿海海平面平均上升速率為2.6毫米/年，高于全球 平均水平，其中渤海海平面平均上升速率為2.5毫米/年，黃海海平面平均上升速率2.8毫米 /年，東海

17、海平面平均上升速率為2.8毫米/年，南海海平面平均上升速率為2.5毫米/年。2001 -2010年，中國(guó)沿海的平均海平面總體處于歷史高位，比1991-2000年的平均海平面高 25毫米，比19811990年的平均海水面高55毫米。海平面上升，最直接的威脅是將導(dǎo)致一些沿海城市被淹沒(méi)。全世界大約有半數(shù)以上的居 民生活在沿海地區(qū)，距海岸只有60千米左右。2001年，太平洋島國(guó)圖瓦盧無(wú)奈地宣布，由 于溫室效應(yīng)導(dǎo)致海平面持續(xù)上升，這個(gè)國(guó)家將不得不放棄家園舉國(guó)遷往新西蘭。聯(lián)合國(guó)環(huán)境 計(jì)劃署和美國(guó)環(huán)保局一份報(bào)告指出，如果不采取相應(yīng)措施扭轉(zhuǎn)全球變暖的趨勢(shì)，上升的海洋 海洋還將會(huì)淹沒(méi)馬爾代夫、塞舌爾和那些沿海海

18、拔較低的城市和地區(qū)，從而造成大量“生態(tài) 移民”外流。另外，海平面上升作為一種緩發(fā)性海洋災(zāi)害，其長(zhǎng)期的累積效應(yīng)將加劇風(fēng)暴潮、海岸侵 蝕、海水入侵、土壤鹽漬化和咸潮等海洋災(zāi)害的致災(zāi)程度。2010年，在全球氣候變化和海 平面上升累積效應(yīng)作用下，中國(guó)遼寧、河北和山東等省的部分沿海地區(qū)海水入侵與土壤鹽漬 化范圍呈擴(kuò)大趨勢(shì)，長(zhǎng)江口和珠江口遭遇多次咸潮入侵，福建等沿海地區(qū)不同程度地受到風(fēng) 暴潮的影響，累計(jì)全國(guó)共發(fā)生132次風(fēng)暴潮、海浪和赤潮過(guò)程，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約132.76 億元。如果未來(lái)海平面還將繼續(xù)上升，這將引起海岸灘涂濕地、紅樹(shù)林和珊瑚礁等生態(tài)群?jiǎn)?失，海岸侵蝕，海水入侵沿海地下淡水層，沿海土地鹽漬化等，從而造成海岸、河口、海灣 自然生態(tài)環(huán)境的失衡，給海岸帶生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)帶來(lái)災(zāi)難。本篇論文首先介紹了近幾年來(lái)全球氣候變暖的現(xiàn)象