全球变化第一章地球系统与全球变化

1、第一章第一章 地球系统与全球变化地球系统与全球变化第一节第一节 地球系统地球系统一、地球系统的组成一、地球系统的组成 地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统称地球系统。地球系统的结构地球系统的结构地球系统中各圈层之间的能量循环相互作地球系统中各圈层之间的能量循环相互作用关系用关系地球上三大循环： 水循环生物地球化学循环概念：生命有机体及其产物与周围环境之间反复不 断进行的物

2、质和能量的交换过程。过程：物能的吸收-同化-排放-分解-归还-流失主体：生物和土壤固体地球物质循环一、全球变化的科学内涵一、全球变化的科学内涵 全球变化为全球环境（包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统）中的、能改变地球承载生命的能力的变化。 全球变化研究是以地球系统科学作为指南，从行星地球整体角度出发，将地球的大气圈、水圈(含冰雪圈)、岩石圈和生物圈看成是有机联系的全球系统，把太阳和地心作为两个主要的自然驱动器、人类活动作为第三促动因素，发生在该系统中的全球变化是在上述力的驱动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果。全球变化的时间尺度全球变化的时间尺度几百万年至几十

3、亿年几百万年至几十亿年 地质历史时期如造山运动和造陆运动、生命的起源等几千年至几十万年几千年至几十万年几十年至几百年几十年至几百年 年际到百年际的事件，如太阳活动、火山活动、大气环流等几天至几个季度几天至几个季度 几秒至几小时几秒至几小时 在数秒到一天之内如气候要素的变化，物质、能量传递等第四纪的晚期和人类历史时期内，如第四纪冰期间冰期的交替、海面的升降、土壤层的发育、生物种的分布、迁移和灭绝，以及人类文明的诞生与发展。在数天到一年之内，如季节的更替，气温、降水和地表径流的季节波动，植物群落季相和农事季节的更替，候鸟的迁徙1. 1.全球变化的过程和驱动力全球变化的过程和驱动力2. 2.全球环境

4、变化在时间和空间上的表现形式全球环境变化在时间和空间上的表现形式3. 3.全球变化的影响与人类的响应全球变化的影响与人类的响应4. 4.全球变化信息的获取、处理与分析技术全球变化信息的获取、处理与分析技术1. 1.全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。2. 2.深化对地球系统的认识，促进地球科学发展深化对地球系统的认识，促进地球科学发展3. 3.改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学 的发展。的发展。4. 4.推动世界科学进步、促进世界和平推动世界科学进步、促进世界和平一、全球变化研

5、究历史一、全球变化研究历史全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需要情况下产生的，主要表现在以下几个方面：1.从人类社会文明发展的进程看，全球变化研究科学的产生是历史的必然。1905年发现电离层；1906年发明放射性同位素测年；1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也就是说，全球变化

6、研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑之一。2.硬件条件。在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报系统已有约1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行器、 7 000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库,还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。3.从社会需要角度来看，目前公认存在十大环境问题急需国际合作共同解决。二、全球变化的国际研究计划二、全球变化的国际研究计划全球变化研究包括由国际科学联合会、世界气象组织、国际社会科学联合会、国际高级研究机构联合会、联合国教科文组织、环境问题科学委员会、政府间海洋委员会、联合国环境规划署等组织联合协同下

7、开展的一系列核心计划和相关计划，其中包括：（一）国际地圈生物圈核心计划（一）国际地圈生物圈核心计划（1）国际全球大气化学计划；（2）全球海洋通量联合研究；（3）过去的全球变化；（4）全球变化与陆地生态系统；（5）水循环的生物学方面；（6）海岸带海陆相互作用；（7）全球海洋生态系统动力学；（8）土地利用与土地覆盖变化；（9）全球分析、解释与建模；（10）数据信息系统；（11）全球变化的分析、研究和培训系统。（二）世界气候研究计划（二）世界气候研究计划（1）热带海洋和全球大气计划；（2）世界大洋环流实验；（3）全球能量和水循环实验；（4）平流层过程及其在气候中的作用；（5）北极气候系统科学；（6）

8、全球气候变率及其可预测性。（三）由联合国教科文组织和全球环境调查组织具体负责实施的全球变化的人文计划。全球变化的人文计划。（四）由联合国教科文组织和环境问题科学委员会具体负责实施的生物多样性计划。生物多样性计划。这些研究计划各有侧重，但围绕一个共同的目标，就这些研究计划各有侧重，但围绕一个共同的目标，就是逐步增加人类对地球的气候和环境演变规律（包括是逐步增加人类对地球的气候和环境演变规律（包括自然和人为）的认识，从而对未来环境发展趋势提出自然和人为）的认识，从而对未来环境发展趋势提出科学预测，为全球环境问题上的宏观决策提供科学依科学预测，为全球环境问题上的宏观决策提供科学依据，也为各国政府在资源开发和利用、环境保护和整据，也为各国政府在资源开发和利