第一讲全球环境变化ppt课件.ppt

全球环境变化 林文实中山大学大气科学系2010年9月 课件邮箱 globalenvironment 邮箱密码 global 上课时间 每星期一晚上12 14节2 12周东C101但2010年10月11日 第五周 晚上12 14节的课改在12月6日 第十三周 12 14节晚上上课原因 考试方式 写读书报告 最后几节课安排 参考书 跨世纪全球环境问题及行为对策 延军平 科学出版社 1999 全球变化 张兰生 高等教育出版社 2000 环境保护与可持续发展 钱易 高等教育出版社 2000 地球系统科学 陈泮勤 地震出版社 1992 中国的全球变化预研究 叶笃正 地震出版社 1992 危险的地球 罗蕾 江苏人民出版社 2000国际全球变化研究核心计划与集成研究 孙成权 林海 曲建升 气象出版社 2003 讲课内容 全球环境问题我们的地球 地球各圈层及其特征地球的过去 人类的生存环境的形成当前全球重大环境问题全球环境变化机理未来的全球环境变化及其影响人类的行动 发展惩罚 人类创造了前所未有的生产力 为了满足日益增长的物质需求 需要向地球作更多的索取 然而 人类如稍有处置不当 便会招致大自然的严厉的惩罚 只有地球上的居民都认识了地球 理解了地球 才能和它友善相处 和谐协调 从而有利于人类社会的持续发展 已被人类认识到的环境问题 到目前为止已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有 全球变暖 臭氧层破坏 酸雨 淡水资源危机 能源短缺 森林资源锐减 土地荒漠化 物种加速灭绝 垃圾成灾 有毒化学品污染等众多方面 一系列重大全球性环境问题困扰着人类社会 涉及到地球的可居住性这一重大战略性科学问题 全球环境是一个不可分割的整体 任何区域的环境变化都要受整体环境变化的制约 反过来整体环境的变化又是各区域环境变化的综合体 本课程强调整体性 全球变化GlobalChange或全球环境变化 全球变化的研究是以地球系统科学为指南的 它具有高度综合和交叉学科研究的特点 标志着地球科学 宏观生物学的研究进入了一个新的深度和广度 有利于学科间 特别是基础学科与应用基础学科间的相互渗透和横向联合 促进科学的发展 全球环境变化表现在 人口问题环境污染严重 水 土 气土地荒漠化森林锐减温室效应与气候变化臭氧层的破坏酸雨蔓延水土流失生物多样性的减少水资源短缺 实践证明 这些环境问题的解决 现有的单个学科是不可能的 必须寻找新的道路 全球变暖 全球变暖是指全球气温升高 近100多年来 全球平均气温经历了冷 暖 冷 暖两次波动 总得看为上升趋势 进入八十年代后 全球气温明显上升 1981 1990年全球平均气温比100年前上升了0 48 1998年全球温度达到最高 全球温度变化 温室气体 导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料 如煤 石油等 排放出大量的CO2等多种温室气体 二氧化碳的浓度 二氧化碳的浓度 1850年以前 大气中二氧化碳的浓度约为280ppm 到1970年增加到320ppm 1978年又上升到330ppm 1980年继续上升到331ppm 1984年达到343ppm 1986年达到345ppm 2001年底370ppmv 全球二氧化碳的浓度 臭氧层破坏 在地球大气层近地面约20 30公里的平流层里存在着一个臭氧层 其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一 臭氧含量虽然极微 却具有强烈的吸收紫外线的功能 因此 它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害 保护地球上的一切生命 据美国宇航局观测的资料表明 自1969年以来 全球除赤道以外 所有地区臭氧层中臭氧的含量减少了3 5 全球臭氧层都已受到损害 1985年 英国科学家首先发现南极臭氧层已出现空洞 到1994年 南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里 臭氧层破坏的影响 臭氧层变薄或出现空洞 太阳光中的紫外线就会大量辐射到地面 对人类及其生存环境将造成极为不利的后果 据美国宇航局的专家估计 大气圈中臭氧含量每减少1 皮肤癌病例将增加10万人 患白内障和呼吸道疾病的人也将增多 紫外线辐射增强对生物来说也是灾难性的 它将打乱生态系统中复杂的食物链和食物网 导致一些主要生物物种的灭绝 酸雨 酸雨指pH值小于5 6的降雨或降雪 如果是pH值小于5 6的雾则称酸雾 全球受酸雨危害严重的有欧洲 北美及东亚地区 我国在八十年代 酸雨主要发生在西南地区 到九十年代中期 已发展到长江以南 青藏高原以东及四川盆地的广大地区 2008年我国酸雨区域分布 酸雨的危害 酸雨对生态系统的影响很大 它可以直接使大片森林死亡 农作物枯萎 也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定 淋洗与土壤粒子结合的钙 镁 钾等元素 使土壤贫瘠化 还可以使湖泊 河流酸化 并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中 毒害鱼类 使水生生态受到严重破坏 还能加速建筑物和文物的腐蚀和风化过程 对人体的健康也有直接的和潜在的影响 淡水资源危机 水资源是指某一地区较为容易被人类利用 可以逐年恢复和更新的淡水资源 全球的淡水资源极其有限 我们休养生息的地球虽然有70 8 的面积为水所覆盖 但其中97 3 的水是咸水 无法饮用 在余下的2 7 的淡水中 有87 是人类难以利用的两极冰盖 高山冰川和永冻地带的冰雪 人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分 仅占地球总水量的0 266 有人比喻说 在地球这个大水缸里可以用的水只有一汤匙 据统计 目前世界上有80个国家约15亿人口面临淡水不足 其中29个国家的4 5亿多人口完全生活在缺水状态中 此外 全世界每年排放的污水达4000多亿吨 从而造成5万多亿吨水体被污染 致使地球上每年有700多万人因饮水不净引起的疾病而死亡 如果不能设法提供干净安全的饮用水 到2025年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到23亿 我国水资源 我国广大的北方和沿海地区水资源严重不足 据统计我国北方缺水区总面积达58万平方公里 全国500多座城市中 有300多座城市缺水 每年缺水量达58亿立方米 这些缺水城市主要集中在华北 沿海和省会城市 工业型城市广东省是水质性缺水 2009年全国近岸海域水质分布示意图 资源 能源短缺 当前 世界上资源和能源短缺问题已经在大多数国家甚至全球范围内出现 这种现象的出现 主要是人类无计划 不合理地大规模开采所至 资源 能源短缺 本世纪九十年代初全世界消耗能源总数约100亿吨标准煤 预测到2000年能源消耗量将翻一番 从目前石油 煤 水利和核能发展的情况来看 要满足这种需求量是十分困难的 因此 在新能源 如太阳能 快中子反应堆电站 核聚变电站等 开发利用尚未取得较大突破之前 世界能源供应将日趋紧张 森林锐减 据估计 全世界森林的覆盖面积约为48 9亿公顷 约占陆地面积的1 3 是耕地面积的3倍多 其将近50 位于热带地区 中国的森林覆盖率为16 广东的森林覆盖率达56 森林锐减 在今天的地球上 我們的绿色屏障 森林正以平均每年4000平方公里的速度消失 森林的減少使其涵养水源的功能受到破坏 造成了物种的减少和水土流失 对二氧化碳的吸收減少进而又加剧了温室效应 土地荒漠化 简单地说土地荒漠化就是指土地退化 1992年联合国环境与发展大会对荒漠化的概念作了这样的定义 荒漠化是由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素 使干旱 半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生了退化 到1996年为止 全球荒漠化的土地已达到3600万平方公里 占到整个地球陆地面积的1 4 相当于俄罗斯 加拿大 中国和美国国土面积的总和 全世界受荒漠化影响的国家有100多个 尽管各国人民都在进行着同荒漠化的抗争 但荒漠化却以每年5 7万平方公里的速度扩大 相当于爱尔兰的面积 人类文明的摇篮底格里斯河 幼发拉底河流域 由沃土变成荒漠 中国的黃河 水土流失亦十分严重 自1700年至1980年 自然生态系统占地从95 减少到65 人工生态系统占地则从5 增加到35 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年以来的140年间 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 从1962年出版的美国海洋生物学家雷切尔 卡森的 寂静的春天 描述农药对昆虫 鸟类和水生生物的有害作用以来 人类活动造成的生物多样性损失已引起了世界的普遍关注 从此 人类开始加强对生物多样性的认识并着手寻求保护生物多样性的途径 目前 生物多样性的保护问题亦变得日益普遍化 制度化和国际化 成为最大的全球性环境话题 生物多样性的减少 现今地球上生存着500 1000万种生物 一般来说物种灭绝速度与物种生成的速度应是平衡的 但是 由于人类活动破坏了这种平衡 使物种灭绝速度加快 据 世界自然资源保护大纲 估计 每年有数千种动植物灭绝 到2000年地球上10 20 的动植物即50 100万种动植物将消失 而且 灭绝速度越来越快 生物多样性的减少 垃圾成灾 全球每年产生垃圾近100亿吨 而且处理垃圾的能力远远赶不上垃圾增加的速度 特别是一些发达国家 已处于垃圾危机之中 有毒化学品污染 市场上约有7 8万种化学品 对人体健康和生态环境有危害的约有3 5万种 其中有致癌 致畸 致突变作用的约500余种 随着工农业生产的发展 如今每年又有1000 2000种新的化学品投入市场 由于化学品的广泛使用 全球的大气 水体 土壤乃至生物都受到了不同程度的污染 毒害 连南极的企鹅也未能幸免 自五十年代以来 涉及有毒有害化学品的污染事件日益增多 如果不采取有效防治措施 将对人类和动植物造成严重的危害 有毒化学品污染 其他全球变化证据 PokhaldeGlacierintheHimalayas Left Circa1956 autumn Right October24 2007 其他全球变化证据 MuirGlacierinAlaska Left 1891 Right 2005 PEDERSENPASTANDPRESENTTheretreatofPedersenGlacier Alaska Left summer1917 Right summer2005 ArapahoGlacier inColorado Left 1898 Right 1964 Thenearly15 000 ft highMatterhornmountain locatedintheAlpsontheborderbetweenItalyandSwitzerland Left August16 1960at9 00am Right August18 2005at9 10am 198019902000 广东东莞市198020001990 三峡 May20 2001 March25 2003 IchkeulLakeinnorthernTunisia November14 2001July29 2005 aquaticplants DONGTINGLAKE CHINADramaticchangeinthewateratDongtingLakeinHunanprovince China September2 2002afterflooding March19 2002 beforeflooding OILEXPEDITIONOpenpitminesnearFortMcMurrayinAlberta Canada Left September22 2000 Right July31 2007 Theoilsandsfromtheseminesproviderefinery readyrawcrudeoilanddieselfuel DUSTYDAYDustobscuringmostoftheLiaoningregionofChinaandpartsofnorthernandwesternKorea Left March23 2002Right April8 2002 ThestarkcontrastbetweensummerandwinterinJamesBay Canada Left August9 2000 Right January16 2001 Carbondioxidelevelsinouratmospherearerising DwindlingArcticSeaIce September1979 September2007 1990 2006 UnitedStatesPlantHardinessZones 1990and2006 草原和荒漠分布范围向我国西部和高海拔地区扩展 温带森林 草原 热带 季风雨林 亚热带常绿阔叶林 暖温带常绿落叶阔叶林 暖温带落叶阔叶林 温带针叶阔叶混交林 寒温带针叶林 温带草原 温带荒漠 高原森林和草原 高原草原 高原荒漠 4000 8000年前 现代 视频 http climate nasa gov warmingworld GlobalChangeIPCCAssessmentReport 2007 ClimateChange2014 Impacts Adaptation andVulnerability 重要术语 全球变化 Globalchange 地球系统 Earth System 人类世 Anthropocene 人类圈 Anthroposphere 逻辑斯蒂增长曲线 logisticgrowthcurve 全球变化科学 GlobalChangeScience 同位素曲线 oxygenisotopiccurve 黄土 loess 冰芯 icecore 温室效应 greenhouseeffect 冰雪圈 Cryospher