第一章-全球变化与土地覆盖-绪论课件

全球变化与土地覆盖湖南农业大学资源环境学院全球变化与土地覆盖湖南农业大学资源环境学院课前小问题1.谈谈你对全球气候变化的感觉，你认为全球变化对你的生活、学习会带来哪些影响？2.结合实际说说你对土地利用/覆盖变化的理解？3.以身边的实事为例，列举土地利用/覆盖变化带来的负面影响.课前小问题1.谈谈你对全球气候变化的感觉，你认为全球变化对教学目的目的全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学。它把地球的各个层圈（如大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）作为一个整体，研究地球系统过去、现在和未来的变化规律和控制这些变化的原因和机制，从而建立全球变化预测的科学基础，并为地球系统的管理提供科学依据。全球变化科学的产生和发展是人类为解决一系列全球性环境问题的需要，也是科学技术向深度和广度发展的必然结果。本课程教学的主要目的就是要求学生系统的掌握全球变化的规律与发展趋势，全球变化对人类活动的响应机制，全球变与土地覆盖的关系以及我们要怎么保护地球的重要意义。教学目的目的教材与参考书1.张兰生等著.全球变化.高等教育出版社，2000.2.中国21世纪议程管理中心(编者).全球气候变化:人类面临的挑战.商务印书馆，2004.3.杨达源，姜彤.全球变化与区域响应.化学工业出版社，2005.4.朱诚.全球变化科学导论.南京大学出版社，2006.5.唐华俊.中国土地利用/土地覆盖变化研究.中国农业科技，2004.6.史培军等.土地利用/覆盖变化与生态安全响应机制.科学出版社，2004.王让会等著.全球变化的区域响应.气象出版社，2008.教材参考书教材与参考书1.张兰生等著.全球变化.高等教育出版社，考核办法平时成绩包括：课堂提问、小测验、到课率50%30%20%平时成绩作业与练习综合考试考核办法平时成绩包括：课堂提问、小测验、到课率50%30%2第一章绪论第一章绪论教学目的弄清全球变化的内涵与意义了解土地覆盖、土地利用的关系与差别了解全球变化对区域土地覆盖的影响教学目的一、背景及意义

进入90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐加强了对土地利用/土地覆盖变化的研究(IGBP、IHDP)第一节土壤利用与覆盖变化1.原因(1)土地利用/覆盖变化在全球环境变化和可持续发展中占有重要地位“人类通过对与土地有关的自然资源的利用活动，改变地球陆地表面的覆盖状况，其环境影响不仅仅局限于当地，而远至于全球。而土地覆盖变化对区域水循环、环境质量、生物多样性及陆地生态系统的生产力和适应能力的影响则更为深刻。”一、背景及意义进入90年代以来，全球环境变化研究领域逐渐“在全球环境变化问题中，土地利用/土地覆盖变化可以说是自然与人文过程交叉最为密切的问题”(2)地球系统科学、全球环境变化及可持续发展涉及到自然和人文多方面的问题在这方面加强自然和社会科学的综合研究，已成为两大学科领域众多学者的共识

隶属“国际科学联合会(InternationalScienceUnion:ICSU)”的IGBP和隶属于“国际社会科学联合会(InternationalSocialScienceCouncil:ISSC)”的IHDP，希望以此为突破口，推动全球环境问题的综合研究。

1995年共同拟定并发表了《土地利用/土地覆盖变化科学研究计划》(TurnerII,1995)，将其列为核心项目之一。“在全球环境变化问题中，土地利用/土地覆盖变化可以说是自然与二、土地利用/覆盖及其变化的定义相互关系(Internet信息)土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性或周期性的经营活动。是一个把土地的自然生态系统变为人工生态系统的过程土地覆盖是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽湿地及各种建筑物如道路等，具有特定的时间和空间属性，其形态和状态可在多种时空尺度上变化。土地利用侧重于土地的社会经济属性，土地覆盖侧重于土地的自然属性。

二、土地利用/覆盖及其变化的定义相互关系(Internet信土地覆盖变化包含两个方面的含义:一是转化（Conversion）另一是改变（Modification）前者是土地从一种土地覆盖类型向另一种类型的转化，后者是一种土地覆盖类型内部条件（结构和功能）的变化。当然，转化和改变之间的界限并不总是很明确的，长期的、经常性的改变最终会导致完全的转变1.

两种变化的定义土地利用变化包括一种利用方式向另一种利用方式的转变以及利用范围、强度的改变。土地覆盖变化包含两个方面的含义:1.两种变化的定义土地2.两种变化的关系①单一的土地利用形式往往与某一种土地覆盖类型相对应(放牧－草地)。一种土地覆盖类型可能支持多种利用方式，如森林可用于木材开采、采伐或火烧后用于耕作、狩猎和采集、燃料木收集、娱乐活动、野生生物保护、水土保持等。一个单一的土地利用系统可能包含不同的土地覆盖类型共同存在，如一个农业系统兼有耕地、林地、已开发的牧场、村落(居民地)②土地利用的变化很可能引起土地覆盖变化，但在土地利用不变的情况下，土地覆盖也可能发生变化。如当木材生产或耕作的常速超过了森林的更新能力时，森林将不断地缩小③现在大多数的土地覆盖变化是为人类的土地利用所驱动，土地覆盖的变化是土地利用变化的直接响应2.两种变化的关系①单一的土地利用形式往往与某一种土地三、土地可持续利用内涵及有效途径土地资源可持续利用内涵丰富，至少包含保护和提高土地资源的生产能力或生态功能；保持土地资源的数量和质量；降低土地资源利用可能出现的风险；土地资源利用在经济上合算，并为社会所接受等内容在我国，当今土地资源可持续利用，首要的任务是实现耕地资源的保有数量，提高耕地生产性能和生态功能经济快速发展，加大了建设用地需求农村经济结构调整对耕地保有量造成直接影响矿产资源开发造成土地生态破坏的情况日益加重耕地资源质量低，中低产田比例大，养分含量不高，且区域间不平衡三、土地可持续利用内涵及有效途径土地资源可持续利用内涵丰富，土地资源可持续利用，涉及到社会经济制度、经济发展水平、科技发展战略以及产业政策、环境政策、价格政策等诸多方面，是一项复杂的系统工程制定统一的土地资源法，从宏观上指导监督土地资源的保护和利用拓宽土地资源利用空间，实现土地集约化经营加快城镇化发展，有序引导农村人口转移加强土地用途管制，实现土地资源可持续利用做好土地资源可持续利用评价工作实施资源和能源替代战略，走农业生态之路建立民众参与土地资源可持续利用行动的激励保障机制土地资源可持续利用，涉及到社会经济制度、经济发展水平、科技发2004年美国国防部曾给总统布什提供了一份秘密报告:“世界将因为气候变化造成的环境灾难和资源紧缺引发生存之战”，“气候变化的影响将远远大于恐怖主义的影响”。一、全球变化的证据1.什么是全球变化？可能改变地球承载生物能力的全球性环境变化(主要由人类活动引起的)全球变化是指温室效应增强、臭氧层空洞扩大、森林锐减、土地退化以及资源短缺和环境污染等全球性的与人类生存和发展休戚相关的环境问题的变化2004年美国国防部曾给总统布什提供了一份秘密报告:“世界将

人口增加

土地覆被变化

大气化学成分的变化

物种的减少

气候变化

经济全球化人口增加土地覆被变化大气化学成分的变化物种的减少气2.气候变化:主要表现为全球变暖在北极地区发现了喜爱温水环境的蓝贻贝；该软体动物通常生活在法国和美国东岸之类的温暖水域；挪威斯瓦尔巴群岛附近的海面冰层融化带伸展到了近250年来的最北区域近年来，居住在加拿大北部的因纽特人行走在海面的冰层上，会发生因冰太薄而掉下去的事件，而从前冰层是非常牢固的；在北欧的斯堪的纳维亚地区，桦树生长的区域正在向北扩展；武素功发现：长江源头格拉丹东地区的岗加曲巴冰川，1970-90年20年后退达500米；1991到2004年估计冰川大体上退缩了750米，退缩速度提高一倍；中国冰川面积近40年平均减少了7%，目前冰川年融水径流量相当于一条黄河。2.气候变化:主要表现为全球变暖在北极地区发现了喜爱温水1961-1990年的均值1961-1990年均值10年滑动平均过去140年温度变化红柱—年平均，据器测数据；黑线—10年滑动平均；黑色区间线—95%的置信区间；20世纪内地球表面平均温度上升了0.60.2oC

在北半球，20世纪90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。过去140年地球表面气温的变化结论1961-1990年的均值1961-1990年均值10年滑动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；90年代可能是过去1000年中最热的年代。过去1000年北半球的温度变化←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%的置信区间横轴：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3.全球温度变化-区域差异来源：IPCC第三次评估报告3.全球温度变化-区域差异来源：IPCC第三次评估报告4.其他气候变化的结论

气温和海温

1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2℃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

20世纪50年代以来，地表以上8km的大气层平均每10年增温0.1℃。

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%。4.其他气候变化的结论气温和海温5.全球气候变暖的原因：温室气体的增加但也有不同看法：5000万年前的始新世：地球气温升高，海水的温度比现在的海水温度平均高出12℃根据当大气中的CO2水平升高时，植物叶子上的微细毛孔数量成反比下降这一理论，英国科学家通过在不同CO2浓度下生长的银杏树树叶中的CO2碳含量同始新世时期地球上的银杏树树叶化石进行对比，发现5000万年前地球上的CO2浓度同今天无差别因此，认为导致气温升高的真正原因是：甲烷、臭氧和氧化亚氮（俗称笑气）气体的增加。一般认为，温室气体特别是CO2增高是全球变暖的主因5.全球气候变暖的原因：温室气体的增加但也有不同看法：一般6.温室气体的含量与作用温室气体包括CO2、CH4、N2O、CFCs（氟氯化碳）、O3，只占大气组成的1%；还有H2O（约1%）靠吸收地面红外辐射起到增温作用没有温室气体，地表温度-18℃；目前温度15℃，温室气体增温33℃各种温室气体增温作用的相对大小

CO2: 60%CH4: 15-20%N2O,CFCs,O3: 20%6.温室气体的含量与作用温室气体冰芯记录的15万年来和四次冰期的气温与CO2浓度变化6.1CO2浓度与气温变化冰芯记录的15万年来和四次冰期的气温与CO2浓度变化6.1a—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。6.2气候变化原因：模型拟合a—只考虑自然强迫：太阳辐射、火6.3温室气体的变化：大气CO2浓度增加的纪录根据美国冒纳罗亚气象台的记录显示：最近大气中二氧化碳平均浓度达到379ppm，比一年前上升了3ppm，创下历史新高；而过去10年中大气二氧化碳含量年平均增长幅度为1.8ppm；50年前，大气二氧化碳含量平均每年仅增1ppm；有关研究显示，在人类尚未进入工业化时代和大规模使用矿物燃料之前，大气中的二氧化碳浓度保持在280ppm左右；由联合国环境规划署等建立的政府间气候变化专业委员会曾预测说，如果各国不采取行动遏制温室气体排放，大气中二氧化碳浓度到2100年将达到650至970ppm。6.3温室气体的变化：大气CO2浓度增加的纪录根据美国冒纳6.4近千年来大气CO2浓度的变化6.4近千年来大气CO2浓度的变化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42万年过去1000年大气甲烷和N2O浓度的变化甲烷氧化亚氮过去1000年大气甲烷和N2O浓度的变化甲烷氧化亚氮过去400年大气中气溶胶浓度的变化过去400年大气中气溶胶浓度的变化大气臭氧变化南极臭氧层空洞臭氧空洞造成紫外辐射增加全球臭氧变化趋势60S-60N2001年2002年大气臭氧变化南极臭氧层空洞臭氧空洞造成紫外辐射增加全球臭氧变近年来臭氧问题有所缓解1987年国际社会签署的保护臭氧层公约

《蒙特利尔议定书》近年来臭氧问题有所缓解1987年国际社会签署的保护臭氧层公约自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%7.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。自1700年至1980年，自然生态系统占地从95%减少到65世界主要热带国家80-90年代森林面积减少世界主要热带国家80-90年代森林面积减少8.森林减少的原因转化为农业迁移农业转化为灌丛8.森林减少的原因转化为农业迁移农业转化为灌丛

正在消失中的绿色宝库我国森林资源遭到破坏的原因：（1）集中过伐，消耗量大于生长量；（2）计划外采伐量大；（3）森林火灾及病虫害损失大；（4）毁林开荒和滥伐现象极其严重。

正在消失中的绿色宝库我国森林资源遭到破坏的原因：9.物种的减少动物正以自然界正常速率的一百至一千倍的速度永久地消失。在世界范围内，特别是在热带雨林中，动物的生命受到严重威胁。热带雨林只占陆地面积的10％，呈窄的带状分布，其中生活了现今生物的一半以上。雨林正在以很快的速度消失。在今后的50年中，大部分热带雨林很可能永远消失。如果雨林遭到破坏，多达300万种的大小动物可能随之绝灭。城市扩张、污染、耕种、放牧和伐木毁坏了数千种动物赖以生存的荒野，是导致物种灭绝的主因9.物种的减少动物正以自然界正常速率的一百至一千倍的速度永哺乳动物鸟类灭绝的种数50201600-16491650-16991700-17491750-17991800-18491850-18991900-1959

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。

物种的减少哺乳动物灭绝的种数502016001650170017501栖居区：欧洲中部灭绝：1627年猎杀原因：肉栖居区：非洲灭绝：1883年猎杀原因：皮毛栖居区：新英格兰至美国东海岸南部灭绝：1932年猎杀原因：肉野牛斑驴石南鸡几种猎杀灭绝的动物栖居区：欧洲中部栖居区：非洲栖居区：新英格兰至美国东海岸南部袋狼是像狼的有袋类，背上有条纹，颌骨很有力。最后一只袋狼死于1936年。几万年来，它们是塔斯马尼亚岛的主要捕食动物。但是当英国人在这个澳大利亚岛屿定居后，他们为了养羊而砍倒了大片森林。袋狼捕食羊，牧场主就向它们开火。随着供它们栖居的荒野变小，袋狼消失了。在世界各地，其他岛屿上的捕食动物也遭到了类似的命运。袋狼袋狼是像狼的有袋类，背上有条纹，颌骨很有力。最后一只袋狼死于1.大气化学成分变化的预测CO2changingby540to970ppm;CH4changingby–190to+1970ppb(presentconcentration1760ppb);N2Ochangingby+38to+144ppb(presentconcentration316ppb);TroposphericO3changingby-12to+62%.二、全球变化的预测1.大气化学成分变化的预测CO2changingby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)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。2.21世纪温度和海平面变化预测到2100年，因气温升高造成的海平面上升可能达到9-88cm3.全球年均气温的变化预测(2050s)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%。来源：HadleyCentreforClimatePredictionandResearch3.全球年均气温的变化预测(2050s)2050年代年均4.全球年均降水量的变化预测(2050s)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%。4.全球年均降水量的变化预测(2050s)2050年代年三、全球变化的影响可能的影响健康天气原因的死亡现象传染病森林群落结构地理分布健康和生产力水资源水量水质用水竞争海岸带沿岸侵蚀沿岸土地淹没沿岸城乡保护的成本自然生态区物种和栖息地的丧失农业作物产量灌溉用水的需求变化气候变化气温降水海平面上升三、全球变化的影响可能的影响健康森林水资源海岸带自然生态区农气候变化的影响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%