《全球环境变化》PPT课件.ppt

全球环境变化,好莱坞电影后天,2004年5月28日，后天在全美各大影院首轮上映,卡特里娜飓风,2005年8月29日，卡特里娜飓风登陆美国路易斯安那州新奥尔良。造成1000多人死亡，经济损失1000多亿美元。为美国历史上最严重的一场自然灾害。,新仙女木事件与温盐环流,新仙女木事件与温盐环流 格陵兰：10年间突然升高5度（8600年前）和15度（12600-11400年前）,热带风暴强度的变化Webster,PJ等，Sciense2005.9.16,台风/飓风的天数变化 只有北大西洋近几年明显升高,不同强度台风/飓风的个数变化 强风暴个数明显增多,背景：海面温度的变化趋势,NIO：北印度洋 NATL：北大西洋 SIO：南印度洋 SH：南半球 WPAC：西太平洋 EPAC：东太平洋 SPAC：南太平洋,什么是全球变化？,(主要由人类活动引起的)可能改变地球系统生命支撑能力的全球性环境变化,人口增加,土地覆被变化,大气化学成分的变化,生物多样性的变化,气候变化,经济全球化,全球变化,全球变化的事实 全球变化的科学 全球变化的预测 全球变化的影响 全球变化的经济和政治 全球变化的哲学,1. 全球变化的事实,近千年来大气CO2浓度变化,大气化学成分的变化温室气体,45万年以来大气二氧化碳浓度的变化,目前的CO2浓度是42万年的最大值,大气中其他温室气体和气溶胶的变化,过去400年大气气溶胶浓度变化,过去1000年大气温室气体浓度变化,大气化学成分的变化臭氧,南极臭氧层空洞,98,臭氧空洞造成紫外辐射增加,全球臭氧变化趋势60S-60N,1998年9月19日达1000万平方英里,近年来臭氧问题有所缓解,蒙特利尔议定书是1987年国际社会签署的保护臭氧层公约,土地利用/土地覆被的变化,其他,林地,草场,耕地,农田扩张 农业文明约有1万年的历史，但耕地增长速度缓慢。耕地的扩张主要发生在1850以来的140年间，其中最近90年来全球耕地面积增加了一倍； 林地减少 过去140年间，拉丁美洲林地面积减少了28%；南亚和东南亚减少了34-38% 城市扩张 总面积只占陆地总面积的1%左右，但发展迅速。,自1700年至1980年，自然生态系统占地从95%减少到65%,自1700年至1980年，人工生态系统占地从5%增加到35%,物种的减少,有关生物多样性，人类现有的知识最少。拿热带雨林来讲，生活在地球上的所有生物物种中，十种之中有六种来自热带森林，而科学家所能认识的只不过3/10。,IPCC第三次评估报告有关气候变化的结论, 过去140年地球表面气温的变化 红柱年平均，据器测数据； 黑线10年滑动平均； 黑色区间线95%的置信范围； 横轴1961-1990年的均值。,结论： 20世纪内地球表面平均温度上升了0.6 0.2oC（比第二次评估增加了0.15oC)； 在北半球，1990年代很可能是有器测记录（1861）以来最热的年代，1998年是有器测记录以来最热的一年； 20世纪内两次增温期最为明显：1910-1945，1976-2000。,IPCC第三次评估报告有关气候变化的结论, 千年来地球表面气温的变化（北半球） 红线年平均，据器测数据； 兰线年平均，据树轮、珊瑚、冰芯、历史文献； 黑线50年滑动平均； 灰线95%的置信范围； 横轴1961-1990年的均值。,结论（北半球）： 就增温的速度和持续时间而言，20世纪很可能是过去1000年中最强烈的世纪； 1990年代可能是过去1000年中最热的年代，1998年是可能是过去1000年中最热的一年。,中高纬度陆地变暖最明显,-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,增温速率（/10年）,近百年全球温度变化速率（1901 2000年）,19762000年全球冬季温度明显上升,冬季温度变化趋势（19762000年）,-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,增温速率（/10年）,中高纬大陆地区降水明显增加，非洲降水明显减少,-50% -40% -30% -20% -10% 0 10% 20% 30% 40% 50%,降水增长速率（%/世纪）,年降水变化趋势（19001999年）,IPCC有关气候变化的其他结论,气温和海温 1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2oC的速度递增，超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期加长； 海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半； 对流层气温 1950年代以来，地表以上8km的大气层平均每10年增温0.1oC； 雪被和冰被 卫星资料显示，1960年代末以来，全球雪被面积很可能减小了10%； 地面观测显示，20世纪北半球中高纬度地区湖泊和河流封冻期很可能缩短了半个月； 极地以外的高山冰川在20世纪出现广泛的消退现象； 1950年代以来，北半球春夏海冰范围减小了10-15%。最近几十年，北极海冰的厚度在夏末秋初可能减薄了40%。自然05年8月报道南极拉森-B冰架2002年的崩裂是1.1万年以来规模最大。,IPCC有关气候变化的其他结论,海平面上升，海洋热储增加 20世纪全球平均海平面上升了0.1-0.2m； 1950年代以后海洋热储增加。 降水 20世纪北半球中高纬度大陆地区，每十年的降水量很可能增加了0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减少了0.3%; 20世纪后半叶，北半球中高纬度地区，强降水天气可能增加了2-4%。,中国气候变化的事实,近50年增温速率,东北、西北和华北地区气候变暖最为明显,近50年降水变率,华北地区降水明显减少；西北干旱区降水增加,我国已经连续经历了16个暖冬,年,冬季,年平均,温度（）,2.全球变化的科学,地球系统,地球系统科学,以“地球系统”为研究对象，研究地球系统整体的结构、特征、功能和行为的一门全新的集成科学，是全球变化研究的理论基础。,地球系统科学的科学目标,阐明自然和人为驱动力对地球系统的作用与反馈，揭示地球系统整体演变的规律与机制，发展地球系统变化趋势的预测理论与方法，建立地球系统变化的调控理论与方法。,两个时间尺度的地球系统变化,几千年至几百万年尺度 固体地球变化的那些不可抗拒的过程主宰着所有其他过程。这些过程包括： 地核和地幔过程 它们主导着地球的主要磁场，几乎涉及地球的所有质量和动能； 板块构造过程 其作用在于通过地壳的形成和破坏以及大陆的形成而产生地表地形； 太阳驱动过程 其作用在于使地形起伏剥蚀夷平，并使物理气候系统和生物地球化学循环系统趋于多样化。,几十年至几百年尺度 正是在这一时间尺度内，自然变化对人类有着重大的影响，且人类活动对全球过程的影响也最显著。这一时间尺度上，两大过程最为重要： 物理气候系统 太阳驱动的大气和海洋环流系统，控制着地表的温度和降水分布； 生物地球化学循环系统 碳、氮、硫、磷等大气和生态系统的关键物质，与物理气候系统联接的独立系统，控制着生态系统的生产力及气候系统。,地球系统科学：概念化模式,大气物理动力学,对流层化学,人类活动,温室气体,土壤,土地 利用,气候 变化,污染物/温室气体,物理气候系统,生物地球化学循环,海洋生物地球化学,海洋动力学,陆地生态系统,地表能/水平衡,全球水循环,平流层化学/动力学,外部动力,太阳,火山,几十年尺度的变化模拟,地球系统科学伙伴计划,建立可持续发展基础的地球系统科学,IGBP的研究思路,Storage 3.3/yr.,全球碳收支,3. 全球变化的预测,冰芯记录的15万年来和四次冰期的气温与CO2浓度变化,IPCC有关气候变化原因的结论,a只考虑自然强迫：太阳辐射、火山活动； b只考虑人类活动强迫：温室气体、硫化物气溶胶； c上述两类因素同时考虑。,IPCC有关气候变化原因的结论,大气化学成分变化的预测（IPCC，2001）,CO2 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，因气温升高造成的海平面上升 可能达到9-88cm(在1990年的基础上) SAR: 13-94 cm,到2100年，全球气温可能上升的幅度为 1.4-5.8oC (在1990年的基础上)。这是同时 考虑了温室气体的增温作用和气溶胶的 降温作用后得出的结论 SAR: 1-3.5oC,IPCC有关21世纪气候变化的预测,预测年均气温的变化( 2050s)区域差异,2050年代年均气温与目前状况的对比。为四大全球气候模型在不同初始条件下运行结果的平均值。假设条件包括温室气体排放量相当大气中CO2 浓度每年增加1%。,Hadley Centre for Climate Prediction and Research,预测中国年均气温( 2050s),2050年,已有研究成果表明,未来变暖的范围和强度增加。温度增加幅度由南向北增大。西北地区温度上升明显。,预测年均降水量的变化( 2050s) 区域差异,2050年代年均降水量与目前状况的对比。为四大全球气候模型在不同初始条件下运行结果的平均值。假设条件包括温室气体排放量相当大气中CO2 浓度每年增加1%。,Hadley Centre for Climate Prediction and Research,4. 全球变化的影响,气候变化的影响,已经造成的影响冰川退缩,1920,1940,1960,1980,2000,2020,1900,5,10,15,年,1970年,2000年,高山生态系统对全球变暖十分敏感 一些冰川出现减少或退缩现象,冰川面积（平方公里）,乞里马扎罗山,已经造成的影响冰川退缩,1994,1986,1980,1973,1962,小冰期后期以来的变化,1962年以来连续退缩情况,天山乌鲁木齐河源1号冰川,断开,已经造成的影响湖泊水位下降与面积萎缩,年,年,湖水位(米),湖水位(米),1960,1970,1980,1990,4000,4500,5000,湖面积(平方公里),年,下降约12米,缩小670多平方公里,青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位变化的重建曲线,气候变化的影响水资源,Source: .uk/sec5/CR_div/Brochure97/,HadCM2、 HadCM3预测的径流量变化,气候变化的影响海岸带,全球50-70的人口分布在海岸带，60的中国人口集中在距海岸线60 km的范围内。 目前，全球受风暴潮影响的人口有4600万。海平面上升50 cm将使受灾(淹没和风暴潮) 人口增加到9200万；上升100cm，受灾人口将达到11800万(没有考虑人口增长的因素),Source: CIESIN,气候变化的影响作物产量,图中的评价与IPCC第二次评估报告大致相同，即： 中高纬地区为正效应，低纬地区为负效应； 产量变化的区域差异较大； 因CO2的肥料效应， 某些国家和地区初期增产， 而后期由于高温胁迫而减产。 对中国全国平均水平来讲： 气候变化对作物产量 的影响是正效应,Source: .uk/sec5/CR_div/Brochure97/,5. 全球变化的经济和政治,应对气候变化需要全球行动,1979年第一次世界气候大会呼吁保护气候 1988年世界气象组织和联合国环境规划署组 建政府间气候变化专门委员会(IPCC) 联合国大会通过保护气候的决议 1990年第二次世界气候大会呼吁制订气候公 约，联合国大会决定谈判气候公约 1992年气候公约开放签署，我国签署并批准 1994年气候公约生效 1995年气候公约第一次缔约方大会决定启动 议定书谈判 1997年京都议定书通过 2005年京都议定书正式生效,发达国家义务：在20082012年内将二氧化碳等温室气体排放量在1990年排放水平上平均减排5.2%。,欧盟：8 美国：7 日本：6,%,%,%,温室气体具体减排指标,京都议定书的主要内容,发展中国家义务：编制国家信息通报，其核心内容为温室气体排放源和吸收汇的国家清单；制定并执行减缓和适应气候变化的国家计划。,京都议定书的主要内容,国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大,1990,2000,2020,2030,2010,2050,2075,2100,0,5,10,15,20,25,30,年,我国在世界CO2排放中的比例,(%),1990年约占全球的10%，未来可能占1525%,国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大,目前CO2排放量已位世界第二。2025到2030年间， CO2排放量很可能超过美国，居世界第一位。甲烷、氧化亚氮等排放量也居世界前列。,我国人均温室气体排放量低,我国人均CO2排放量目前低于世界平均水平。 但是经济增长迅速，能源结构粗放，利用效率低。 据预测20302035年后会超过世界平均水平。,主要国家人均CO2排放（吨/人）,美国为什么不签订京都议定书？,化石能源消费总量将受到限制 能源结构需要进一步调整 节能和新能源技术需要开发和应用 生活方式和能源消费模式需要改变 此外对国际竞争力、就业机会也产生影响,美国担心履行议定书使能源使用成本提高，损害其经济发展，降低其国民生活水平。,各国签订京都议定书对经济的影响,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,2.