0619关于全球变暖问题课件

姜大膀邮件：2014.06.19关于全球变暖问题姜大膀1一、引言二、全球变暖的历史视野三、全球变暖的观测事实和模拟研究四、全球变暖的未来预估一、引言2大气圈、冰雪圈、生物圈、水圈、岩石圈IPCCAR4,2007气候系统人类活动大气圈、冰雪圈、生物圈、水圈、岩石圈IPCCAR4,203GlobalannualenergybudgetforMar2000toMay2004period.Trenberthetal.,2009,BAMSGlobalannualenergybudgetfo4一、引言二、全球变暖的历史视野三、全球变暖的观测事实和模拟研究四、全球变暖的未来预估一、引言5Climatechange:Seasonal+interannual+decadal+interdecadal+centennial+millennial+orbital+tectonic+longertimescalesDifferentforcingsforeachthemeClimatechange:6古生代泥盆纪现在中生代(250Ma)新生代(65Ma)构造时间尺度上的气候变化IPCCAR4,2007过去400Ma以来大气CO2浓度、陆地冰盖纬度范围变化古生代泥盆纪现在中生代(250Ma)新生代(65Ma)构7IPCCAR4,2007新生代深海温度、大气CO2浓度变化

IPCCAR4,2007新生代深海温度、大气CO2浓度变8谈论全球变暖，首先要确定的是时间尺度！在构造尺度上，现代气候远不是最暖的阶段！谈论全球变暖，首先要确定的是时间尺度！9过去65万年至2005年南极冰期—间冰期要素变化LocaltemperatureIcevolumesonlandIPCCAR4,2007轨道时间尺度上的气候变化过去65万年至2005年南极冰期—间冰期要素变化Local10然而（1）更新世以来的间冰期通常为1万年，但现在的间冰期以及个持续了1.15万年（2）现在气候的变暖速度是65万年以来最快的（3）温度与温室气体变化有同步性，这与以往不同。在轨道尺度上，地球现在处于间冰期阶段，全球变暖幅度并未超过以往的几个间冰期！然而（1）更新世以来的间冰期通常为1万年，但现在的间冰期以及11一、引言二、全球变暖的历史视野三、全球变暖的观测事实和模拟研究四、全球变暖的未来预估一、引言12过去1300年北半球年均温度重建IPCCAR4,2007过去千年气候变化过去1300年北半球年均温度重建IPCCAR4,20071320世纪变暖很可能是过去千年中最暖的一百年！20世纪变暖很可能是过去千年中最暖的一百年！14

气候模式是根据基本的物理定律，如牛顿运动定律、能量守恒定律、质量守恒定律等来确定气候系统中各个成份的性状及其演变的数学方程组，将上述数学方程组在计算机上实现程序化后，就构成了气候模式。气候模式不仅可用于模拟当代气候，而且可用于模拟边界条件改变所引起的气候变化。因此，如果说人类能够用实验方法来研究气候及其变化的话，那么最重要的试验工具就是气候模式。然而，任何模式都只是实际气候系统的某种近似，在利用它们模拟气候的同时，还必须首先检验模式的可靠程度，以便逐步改进它们，同时也可以了解气候模式适于开展怎样的研究工作（曾庆存，1979；曾庆存等，1989）。

气候系统模式及其数值模拟气候模式是根据基本的物理定律，如牛顿运动定律、能量守恒定15过去1100年北半球年均温度模拟（相对于1500-1899年）IPCCAR4,2007过去1100年北半球年均温度模拟（相对于1500-1899年16过去千年北半球年均温度模拟（相对于1500-1899年）

IPCCAR4,2007过去千年北半球年均温度模拟（相对于1500-1899年）17在温室气体、火山活动、太阳辐射变化的联合作用下，气候模式能够模拟出过去千年北半球温度变化、20世纪全球变暖，但存在着模式依赖的不确定性问题！在温室气体、火山活动、太阳辐射变化的联合作用下，气候模式能够18全球陆地温度异常—观测、重建（相对于1961-1990年）IPCCAR4,2007全球变暖——观测全球陆地温度异常—观测、重建（相对于1961-1990年）I19IPCCAR4,2007IPCCAR4,200720观测的年均温度变化趋势（灰色：资料不足；加号：显著）IPCCAR4,2007观测的年均温度变化趋势（灰色：资料不足；加号：显著）IPCC211979-2005年观测年均地表和对流层气温变化趋势IPCCAR4,20071979-2005年观测年均地表和对流层气温变化趋势IPCC22一、引言二、全球变暖的历史视野三、全球变暖的观测事实和模拟研究四、全球变暖的未来预估一、引言23全球变暖——预估流程图IPCCAR4,2007全球变暖——预估流程图IPCCAR4,200724排放情景(Mossetal.,2010)排放情景(Mossetal.,2010)250619关于全球变暖问题课件26源于能源、工业、土地利用变化的全球CO2排放量情景IPCCAR4,2007源于能源、工业、土地利用变化的全球CO2排放量情景IPCC27全球温度的多模式集合结果（相对于1980-1999年）全球变暖——主要预估结果IPCCAR4,2007全球温度的多模式集合结果（相对于1980-1999年）全球变2821世纪全球温度和降水变化IPCCAR4,200721世纪全球温度和降水变化IPCCAR4,200729年均温度变化IPCCAR4,2007年均温度变化IPCCAR4,200730A1B情景下年平均的多模式结果（2080-2099年减1980-1999年）IPCCAR4,2007A1B情景下年平均的多模式结果（2080-2099年减19831全球海冰变化的多模式结果（相对于1980-2000年）IPCCAR4,2007全球海冰变化的多模式结果（相对于1980-2000年）IPC32源于热膨胀的全球海平面变化(units:m；相对于1980-1999年)IPCCAR4,2007源于热膨胀的全球海平面变化(units:m；相对于198033相对于全球平均，A1B情景下海水密度和洋流导致的海平面变化（2080-2099减1980-1999年）IPCCAR4,2007相对于全球平均，A1B情景下海水密度和洋流导致的海平面变化（3420C3M和A1B情景下AMOC演化IPCCAR4,200720C3M和A1B情景下AMOC演化IPCCAR4,2035霜冻日数变化，右图为A1B下2080-2099年减1980-1999年IPCCAR4,2007霜冻日数变化，右图为A1B下2080-2099年减1980-36热浪指数变化，右图为A1B下2080-2099年减1980-1999年IPCCAR4,2007热浪指数变化，右图为A1B下2080-2099年减1980-37生长季长度变化，右图为A1B下2080-2099年减1980-1999年IPCCAR4,2007生长季长度变化，右图为A1B下2080-2099年减198038（1）未来变暖在中亚、青藏高原、亚洲北部要明显强于全球平均，东亚和南亚强于全球平均，东南亚与全球平均相仿；（2）冬季降水在亚洲北部和青藏高原很可能会增加、在东亚和东南亚南部可能增加；夏季降水在亚洲北部、东亚、南亚、和东南亚大部可能增加，在中亚减少；（3）在东亚，夏季热浪、高热（暑）期很可能是持续期加长、强度增大、且更为频繁；（4）在东亚和南亚，极冷天气日数很可能会减少；（5）在东亚和南亚，强降水事件的频次很可能会增加；（6）在东亚、东南亚和南亚，与热带台风相伴随的强降水、强风事件可能会增加。IPCCAR4主要科学结果——亚洲地区预估IPCCAR4,2007（1）未来变暖在中亚、青藏高原、亚洲北部要明显强于全球平均，3920342072A1B:2027A2:2025A1B:2049A2:2053A1B:2074A2:2071Jiangetal.,2009,ChineseScienceBulletin我国1-3oC变暖关键值预估相对于1990-1999年基准气候，17个模式预估的中国区域平均的年均温度的变化曲线。20342072A1B:2027A1B:2049A1B:402oC变暖所处年份的地域分布2oC变暖所处年份的地域分布41研究工作被《科学通报》第54卷第24期封面引用！研究工作被《科学通报》第54卷第24期封面引用！42气候变化预估的不确定性—排放情景IPCCAR4,2007气候变化预估的不确定性—排放情景IPCCAR4,200743气候变化预估的不确定性—反馈过程IPCCAR4,2007气候变化预估的不确定性—反馈过程IPCCAR4,200744气候变化预估的不确定性—模式本身IPCCAR4,2007气候变化预估的不确定性—模式本身IPCCAR4,2007451982-1999年NPP线性趋势的空间分布(Nemanietal.,2003,Science)全球植被生产力和分布发生了变化气候变化预估的不确定性—试验设计：植被等1982-1999年NPP线性趋势的空间分布(Nemani46(Rootetal.,2003,Nature)(Rootetal.,2003,Nature)47中国自然植被变化趋势模拟东部植被向北推移、西部植被变化也很大；存在模式依赖的不确定性参照试验B2、2090sJiang,2008,Adv.Atmos.Sci.B2情景、2050s中国自然植被变化趋势模拟东部植被向北推移、西部植被变化也很大48约35oN为分界线，以南可以归结为地表气温变化，以北为地表气温、降水、CO2联合作用CO2温度降水A2情景、2090s约35oN为分界线，以南可以归结为地表气温变化，以北为地表气49数值模式：单独IAP-AGCM和IAP-AGCM/BIOME3耦合模式边界条件：A2情景下CO2浓度、CMIP3中17个AOGCMs的SST和海冰预估结果全球变暖背景下植被－气候反馈作用2051-2060年:39%植被不同、LAI增加21%(0.44)Jiangetal.,2011,TheoreticalandAppliedClimatology数值模式：单独IAP-AGCM和IAP-AGCM/BIOME50

2051-2060年：植被反馈引起的年均温度变化（oC）2051-2060年：植被反馈引起的年