气候变化科学与环境保护

气候变化科学与环境保护环境与气候（系统）的关系环境：是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、湿地、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。（自：《中华人民共和国环境保护法》，2014年4月24日人大常委会第八次会议修订通过，2015年1月1日施行）气候系统：系由大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈组成。在系统自身动力学和外部强迫作用下（如火山爆发、太阳变化、人类活动引起的大气成分的变化和土地利用的变化），气候系统随时间演变（渐变与突变），且发生不同时空尺度的气候变化与变率（月、季节、年际、年代际、百年甚至更长尺度等）。大气水、海洋土地、矿藏、自然/人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村森林、草原、湿地、野生生物、自然保护区大气圈水圈、冰冻圈岩石圈（陆面）生物圈环境：气候系统：保护环境

=保护气候（系统）19901995200120072013IPCCAssessmentReportssince1990:WGIContribution第一工作组的五次报告及其效应和第二、第三工作组一道，IPCC第一工作组自1990年以来已发布五次科学评估报告决策者摘要关键信息19Headlines决策者摘要（约1.4万字）195个政府逐行审议通过14章＋全球区域预估图集（约110万字，9200篇文献）54677条评审意见，来自55个国家的1089位专家和38个政府2010：遴选出来自39个国家的258位作者2009：批准WGI大纲IPCCWGI12thSession

23-26September2013,Stockholm2013年9月23-26日，在瑞典首都斯德哥尔摩，IPCC第一工作组第12次全会通过并批准了第一工作组第五次评估报告。气候变化2013 科学6

评估了全球气候变化的最新观测事实、人为和自然因素对气候变化的影响、未来气候变化趋势等，回答了国际社会普遍关注的气候变化科学问题。

体现了国际科学界在气候变化科学领域的主流观点。

是世界各国应对气候变化的科学依据。8Observations观测到的气候系统变化Understanding认知和归因Future预估未来气候系统变化观测到的全球陆地降水变化趋势观测到的1901-2010年以及从1951-2010年的降水变化，资料表明，降水全球平均变化存在混合的和不显著的长期趋势。计算是基于一个资料集得到的。（趋势计算的标准和图SPM1.b相同）。自1901年以来，北半球中纬度陆地区域平均的降水已增加。其它纬度的区域平均降水的长期变化趋势具有低信度大气观测到的地表平均温度说明：（a）观测到的全球陆地和海洋综合平均温度距平（1850-2012年），源自三个资料集。上图：年均值，下图：十年均值，,包括一个资料集（黑色）的不确定性估值。各距平都是相对于1961–1990年均值的。（b）观测到的1901-2012年的温度变化，而温度变化值是根据对某一时间序列（图a中的橙色曲线）进行线性回归后确定的趋势计算得出的。只要可用资料能够得出确凿估值，均对其趋势作了计算，即仅限于在该时期观测记录完整率大于70%以及该时期第1个和最后1个10%内的资料可用率大于20%的格点。其他区域为白色。凡是趋势具有10%显著性的格点均用“+”号表示。1901-2012年全球地表平均温度升高0.89℃［0.69℃-1.08℃］。此间，几乎所有地区都经历了升温。过去三十年中的每个十年（1981-1990；1991-2000；2001-2010）都要比自1850年以来的任何一个十年都暖。在北半球，1983-2012年可能是过去1400年来最暖的30年（中等信度）。大气海洋热含量变化1971-2010年，海洋上层热含量可能增加17x1022焦耳；

与1993−2002年相比，海洋上层热含量在2003−2010年

间的增速较为缓慢；1970年之前的资料不确定性较大；采用了五套数据，可弥补资料的缺失。水圈全球能量分布化1971-2010年，气候系统增加的净能量中有60%以上储存在海洋上层（0-700米），另有约33%储存在700米以下。

Oceanwarming:93%oftheincreaseinenergyinEarth’sclimatesystem(highconfidence)3%gointowarmingtheland3%intomeltingofice(glaciers,icesheets)1%intowarmingtheatmosphere水圈全球冰川冰量损失平均速率（不包括冰盖外围的冰川）很可能是：1971−2009年：

226[91-361]Gt/年1993−2009年：

275[140-410]Gt/年冰圈圈

格陵兰冰盖平均冰量损失速率很可能已从1992−2001年的每年34[−6

-74]Gt大幅度增至2002−2011年间的每年215[157-274]Gt

南极冰盖的冰量损失平均速率可能从1992−2001年间的每年30

[−37

-97]Gt增至2002−2011年间的每年147[72-221]Gt冰圈圈北极7−8−9月（夏季）平均海冰范围1979-2012年北极年均海冰范围以每十年3.5%-4.1%(0.45-0.51百万平方公里的速率缩小；夏季海冰范围（多年海冰）以每十年9.4%-13.6%（0.73-1.07百万平方公里）缩小。北极海冰每十年平均下降速度在夏季最高过去的30年，北极夏季海冰范围退缩史无前例，北极海表温度至少在过去1,450年来异常偏高1979年以来北极海冰范围显著缩小Startofsatellitedata冰圈圈全球海平面上升0.19米[0.17米-0.21米]。（1901-2010）海平面19世纪中叶据代用资料和器测资料，几乎确定，过去两个世纪全球平均海平面上升的速率已加快。以来的海平面上升速率高于过去两千年来的平均速率1901-2010年,每年1.7

[1.5至1.9]毫米1971-2010年,每年2.0[1.7至2.3]毫米1993-2010年,每年3.2[2.8至3.6]毫米水圈Startofsatellitedata水圈20世纪中叶以来，极端事件的强度和频率发生明显变化

极端冷事件减少，极端暖事件增多，热浪发生频率更高，时间更长；

干旱的强度和/或持续时间增加，陆地区域的强降水事件增加。(Lüthietal.,2008,NOAA)二氧化碳+41%2013年2012年，全球二氧化碳、甲烷和氧化亚氮年均浓度分别达到393ppm、1819ppb和325ppb，分别比工业革命(1750年)前增加了41%、160%和20%，达到历史的最高值。

大气中温室气体浓度在增加2011年总人为辐射强迫值为2.29[1.13-3.33]瓦/平方米，比AR4时的2005年值高43%,比太阳辐射强迫的0.05[0.00-0.10]瓦/平方米高两个量级。1970年以来其增加速率快于之前的各个年代人类活动对气候的影响总体上是增暖人类活动长寿命温室气体人类活动短寿命温室气体和气溶胶与1750年相比，2011年人为因素的总辐射强迫值达到每平方米2.29瓦，比2005年的每平方米1.6瓦高出了43%。Fig.SPM.5©IPCC20131750年以来大气CO2浓度增加导致人为辐射强迫值的增加碳和其它地球生物化学循环CO2、CH4和N2O在大气圈内的浓度至少已上升到过去80万年以来前所未有的水平(EDA冰芯记录)；自工业化以来，CO2浓度已增加了40%，这首先是由于化石燃料的排放，其次是由于净土地利用变化的排放（GAW实测）；海洋吸收了大约30%的人为CO2排放，这导致了海洋酸化。自1750年以来，海表水的pH值已下降0.1，相当于氢离子浓度增加了26%。碳2002−2011年期间化石燃料燃烧和水泥生产造成的CO2年均排放量为每年8.3GtC。2011年为9.5GtC，比1990年水平高54%土地利用变化产生的CO2年净排放量为每年0.9GtC1750−2011年期间化石燃料燃烧和水泥生产释放到大气中的CO2排放量为375GtC因毁林和其它土地利用变化估计已释放了180GtC人为CO2排放累积量为555GtC，为三方分摊：大气累积了240GtC海洋吸收了155GtC自然陆地生态系统累积了160GtC碳RCP8.5RCP6.0RCP4.5RCP2.6典型浓度路径（RCPs）CMIP5模式和新排放情景—典型浓度路径（RCPs），预估未来气候系统变化

CMIP5模式耦合了大气、海洋、陆面、海冰、气溶胶、碳循环等多个模块，动态植被和大气化学过程也被耦合，称之为地球系统模式。

RCPs包括RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5等4种情景，每个都提供了一种受社会经济条件和环境、气候影响等的排放路径，并给出到2100年相应的辐射强迫值。采用这一模式和情景，给出了2℃升温目标下的全球累积排放量。全球地表平均温度将继续上升相对1986−2005年，2016−2035年期间全球平均地表温度可能升高0.3−0.7℃。2081−2100年可能上升0.3−4.8℃CO2累计排放可估算21世纪及之后的全球地表平均温度Fig.SPM.10©IPCC2013Fig.SPM.10限制气候变化需要实质并连续减少温室气体排放量©IPCC2013Fig.SPM.102100210021002100©IPCC2013限制气候变化需要实质并连续减少温室气体排放量限制气候变化需要实质并连续减少温室气体排放量21世纪末及之后，全球平均地表变暖主要取决于累积CO2排放；即使停止CO2排放，气候变化的许多方面将持续许多世纪；CO2累计排放将持续产生若干世纪的气候变化如果要在可能性>33%，>50%和>66%的条件下，将人为CO2排放单独引起的变暖限制在2℃（相对于1861至1880年）以内，则需要将所有人为CO2累积排放量分别限制在0至约1560GtC、0至约1210GtC和0至约1000GtC21世纪末及以后的全球变暖主要取决于累积CO2排放

该图给出了2℃升温目标下的全球累积排放量：

1.如果将1861—1880年以来的人为CO2累积排放控制在1000GtC （约合3670GtCO2），人类有>66%的可能性把2100年升温幅度控制在2℃（相对1861—1880年）以内；

2.如果把人为CO2累积排放限额放宽到1570GtC（约合5760 GtCO2），那么只有>33%的可能性实现温控目标。

3.在高排放情景下，人类可能无法实现“升温不超过2℃”的目标。

4.到2011年，人类已经累积排放了515[445～585]GtC（约合1890 [1630～2150]GtCO2），未来留给人类的碳排放空间极其有

限。因此，未来要实现“升温不超过2℃”的目标，需要全

世界共同努力，大幅度减少温室气体排放。首次给出了2℃条件下的累计排放！！！2011年中国国内生产总值约占全球10%，但一次能源消费总量达到了34.8亿吨标准煤/(2013年39亿吨标准煤)，约占全球能源消费总量的20%，世界第一；

与能源有关的CO2排放约占全球排放总量的1/4，比美国高30%，世界第一；

据统计，世界能源消费总增量的45%以上来自我国，其中煤炭增量占世界总增量的75%以上，石油进口增量占世界国际贸易总增量的近60%。为满足用能需求，我国煤炭生产量已远远超过科学产能的规模，石油进口量达到2.5亿吨，对外依存度达到56%。2011年碳排放CASCMA2012年全球CO2排放为356亿吨。2012年估计增加的2.6%碳排放，使全球化石燃料燃烧排放比KP设定的基线年1990年增加了58%。2012年碳排放：中国28%（80亿吨），美国16%，欧盟11%，印度7%。 相对2011年，中国、印度的排放分别增加9.9%和7.5%，美国和欧盟则分别下降1.8%和2.8%。2012年人均年排放量：美国17.2吨，欧盟已降至7.3吨，中国6.6吨，印度1.8吨。（全球4.88吨，2010年）2012年碳排放2月20日起，华北、黄淮等地持续的雾、霾天气再次成为公众和媒体关注焦点。北京中国的雾霾

民众抱怨，对环境恶化有意见；政府备受困扰：产业升级、淘汰落后产能一直在做，为什么污染还越来越重呢???中国的雾霾2013年初，清华大学一项健康风险研究显示，早在2010年，中国的空气污染就导致了123.4万人过早死亡（柳叶刀发文称是30多万人）。CASCMA

能源种类*H（原子数）

*C

（原子数）SO2、NOx、PMx

薪柴 1 10

很高煤炭

1

2 很高

石油

2 1

较低

天然气 4 1

很低不同能源化学结构中的碳氢比例（每个分子包含的氢原子数和碳原子数）

能源燃烧实际是燃烧氢原子释出能量和分离碳原子的过程，氧原子助燃氢原子后，与碳原子结合形成CO2、SO2，前者是温室气体，后者是污染物，大气中霾的“源头”之一！

保护环境=保护气候！！！*引自陈卫东中海油能源经济院*气候变化2014 影响和风险35概念气候变化的事实与影响未来各领域和区域的风险影响与风险：概念气候变化

危害暴露度脆弱性影响风险适应转型恢复能力风险=危害(与气候相关的物理事件、趋势和冲击)x暴露度(受不利影响的位置和环境)x脆弱程度(受到不利影响的倾向或趋势)WGIIAR5核心概念图：与气候相关影响的风险来自于气候相关危害（包括危害性事件和趋势）与人类和自然系统的暴露度和脆弱性相互作用。气候系统（左）和社会经济过程（包括适应和减缓）（右）的变化是危害、暴露度和脆弱性的驱动因子。在水资源、生态系统、粮食生产和人类健康等领域都证实了气候变化的影响气候变化对自然生态系统和人类社会产生了广泛影响

影响与风险：气候变化的事实与影响气候变化对粮食产量的负面影响比正面的更为显著温带地区的不利影响的大雨热带地区；

小麦和玉米受气候变化不利影响比水稻和大豆为大。小

麦和玉米减产平均约为每10年1.9％和1.2％。气候变化2014 适应39

经验与决策有效适应的原则气候恢复能力路径和转型适应：气候恢复力路径和转型气候恢复能力路径是适应与减缓结合、减缓气候变化及其影响的可持续发展之路。其路径包括迭代过程，以确保有效风险管理的实施和持续。图：机遇空间和气候恢复力路径（a）我们的世界：受到气候变化、气候变率、土地利用变化、生态系统退化、贫困和不平等及文化因子等多种自然因子和社会胁迫因子。（b）机遇空间：不同决策点和路径可能导致不同的“可能未来”。（c）不同恢复力和风险水平下的可能未来。（d）决策点：导致成功或失败的行为贯穿整个机遇空间（e）机遇空间内的高气候恢复力路径（绿色）：通过适应学习、增加科学知识、有效适应和减缓措施，以及其他降低风险的选择，使世界更具恢复能力。（f）低气候恢复力路径（红色）：包括缓解不足、适应不良、学习和运用知识失败，以及其它降低恢复能