全球变化绪论
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)XXX《全球变化科学导论》要点总结第一篇全球变化研究的基本问题第一章全球变化科学产生的背景及其研究内容及意义1、什么是全球变化？其产生背景？答：全球变化作为一个科学术语和一门交叉学科，是随着全球环境问题的出现和人类对其认识程度的不断深化而提出并发展起来的。
全球变化科学的精髓是系统地球观，强调将地球的各个组成部分作为统一的整体来加以考察和研究，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用和地球上的物理的、化学的和生物的基本过程之间的相互作用，以及人类与地球之间的相互作用联系起来进行综合集成研究。
即全球变化科学是研究作为整体的地球系统的运行机制、变化规律和控制变化的机理（自然的和人为的），并预测其未来变化的科学。
它研究的首先是一个行星尺度的问题——将大气圈、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，把太阳和地球内部作为两个主要的自然驱动器，人类活动作为第三种驱动机制。
发生在该系统中的全球变化是在上述驱动力的推动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果。
全球变化科学是在时代发展、科学进步、人类活动的强烈影响和社会需要的背景下产生的，主要表现在以下几个方面：（1）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1000个高空站、个气象站、3000个飞行器、7000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。
（2）由于强烈的人类活动和社会经济的飞速发展，目前在环球范围内产生以下十大情况问题，急需国际社会合作共同解决。
主要有大气污染、温室气体排放和气候变暖、臭氧层破坏、土地退化、水资源匮乏和水体污染、海洋环境恶化、森林锐减、物种濒危、垃圾成灾、人口增长过快。
（3）从人类社会文明发展看，全球变化科学的产生是历史进程的必然。
（4）从历史发展角度看，全球变化研究有其科学思想的代表。
全球变化
• （二）全球气温升高 • 根据对全球大约7000个气象台站的气象资料所做
的分析，有充分的数据表明：自19世纪后半叶以 来，全球地表年平均气温升高了0.3~0.6摄氏度。 1988~1995年的几年间是1860年以来年平均气温 最高的时期。夜间温度的升高较之于白天更为明 显。气温的变化具有明显的时空差异。例如，在 北半球的中纬度地区冬春季节气温升高幅度最大， 而北大西洋地区则有变冷的趋势。根据跨政府气 候变化委员会（IPPC）的预测，全球变暖的趋势 今后将持续并加剧。
（一）减缓气候变化
• 全球性的气候变化主要是由于大气中温室气体的增加所致。
此外大气颗粒物数量的增加也是一个重要原因。因此，减 缓气候变化的关键便在于控制温室气体的排放和颗粒物的 形成。其核心是控制化石能的消耗。化石能燃烧是温室气 体特别是二氧化碳的主要来源，仅1900年一年便有 6*1015g碳由化石能燃烧释放到大气，其中45%来自于工 业，29%来自于居民生活和商业，21%来自于交通运输。 此外，化石能燃烧还有二氧化硫（ＳＯ２）形成重要的大 气颗粒物的主要来源。控制化石能额使用数量首先要提高 化石能的能效。大量研究表明在今后二三十年内，通过各 种节能措施，在无需增加费用的前提下便可使能效提高一 至三成，现有的技术条件可能使能效提高五至六成。目前
• 生态系统会随之消失。气候变化会使一些
生物物种的生长、繁殖以及区域分布受到 影响，从而加剧物种消亡。许多生态系统 的结构和功能亦不可避免地受到不同程度 的影响。下面我们就全球变化的主要现象 做以下介绍。
• （一）温室气体浓度增加 • 温室气体是指那些对长波辐射有强烈吸收作用的气体。大
气中的水蒸气也对温室效应起着重要作用。与工业革命前 相比，大气中二氧化碳、甲烷和氧化氮浓度分别增加了大 约30%、145%和15%。氟氯烷体积分数则从20世纪50年 代初到90年代中期已迅速增加到2.68*10-10.大气中二氧 化碳的增加主要源于化石能燃烧。森林砍伐和农业的扩展 每年使大约1.6*10 +15g释放到大气中。这些二氧化碳大 部分滞留在大气中，部分则被海洋吸收。近年来，许多研 究表明陆地植被在吸收二氧化碳方面发挥着重要作用。
全球变化-第一章
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
❖ 地球系统中的物理过程、化学过程和生物过程是有机联系 的整体。
❖ 不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用 10 n表示。
尺度
四、地球系统的驱动力
地球系统的驱动力
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。
全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
国内：《吕氏春秋》《水经注》
二、科学的全球变化研究的起步与发展
70年代
人类社会、经济、政治变化
80年代
序言 全球环境变化
1. 全球变化的事实
大气化学成分的变化－温室气体
↑近千年来大气CO2浓度变化
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
大气中其他温室气体和气溶胶的变化
↑过去400年大气气溶胶浓度变化
过去1000年大气温室气体浓度变化
大气化学成分的变化－臭氧
全 球 臭 氧 变 化 趋 势 60S-60N 臭 氧 空 洞 造 成 紫 外 辐 射 增 加
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%。
中国气候变化的事实
东北、西北和华北地区气候变暖最为明显
近50年增温速率
南极臭氧层空洞
98
1998年9月19日达1000万平方英里
近年来臭氧问题有所缓解
《蒙特利尔议定书》是1987年国际社会签署的保护臭氧层公约
土地利用/土地覆被的变化
其他
林地
自1700年至1980年，自 然生态系统占地从95% 减少到65%
草场 耕地
自1700年至1980年，人 工生态系统占地从5%增 加到35%
几千年至几百万年尺度 固体地球变化的那些不可抗拒的过程主宰 着所有其他过程。这些过程包括： 地核和地幔过程 它们主导着地球的主要 磁场，几乎涉及地球的所有质量和动能； 板块构造过程 其作用在于通过地壳的形 成和破坏以及大陆的形成而产生地表地形； 太阳驱动过程 其作用在于使地形起伏剥 蚀夷平，并使物理气候系统和生物地球化 学循环系统趋于多样化。
全球变化的科学内涵 – 第二，以发生在各种时间尺度上的动态变化为核 心。
全球变化
全球变化导论复习材料1.全球变化的定义及内涵全球变化：全球环境（包括气候、土地生命力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等）中的、能改变地球承载生命的能力的变化。
全球变化：是指由于自然的和人为的因素而造成的全球性的环境变化，主要包括气候变化、大气组成变化（如CO2浓度及其他温室气体的变化），以及由于人口、经济、技术和社会的压力而引起的土地利用的变化三个方面。
2.全球变化研究的对象---地球系统由大气圈,水圈,岩石圈,冰冻圈和生物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行星地球.它是由一系列相互作用过程(包括系统各圈层之间的相互作用,物理,化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。
3.全球变化研究的科学目标描述和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制,它的变化规律以及人类活动对地球环境的影响,从而提高未来环境变化的预测能力,为全球环境问题的宏观决策提供科学依据.4.全球变化研究的内容全球变化的过程和驱动力；全球变化在时间和空间上的表现；全球变化对人类的影响与人类的响应；全球变化信息的获取、处理与分析技术5.大地女神假说（Gaia Hypothesis)Gaia假说的主要论点地球上所有生物都在起着调节作用：只根据物理学和化学规律是很难解释的，必须同时考虑生物学规律。
地球生态系统保持稳定性：地球大气的组成、气温、海水温度、海水pH值等都是由生物圈积极通过自己的影响使地球的气候环境长期保持在适合自己的“稳态”上。
地球生态系统是一种进化系统地球生态系统是一个整体（大地女神）具有新陈代谢功能——地球生理学(geophysiology)6.冰期-间冰期的转换机制一、地球轨道参数变化深海氧同位素序列和黄土古土壤序列中可检测出地球轨道参数变化的特征周期。
说明地球轨道参数变化可能是第四纪环境周期变化的驱动力在不同阶段，起主导作用的周期有明显差别：1.6-2.5MaBP期间，以偏心率周期（0.1Ma、0.4Ma）较明显，其它周期不明显0.9-1.6MaBP期间，以黄赤交角周期(41ka)较明显，其它周期不明显0.9BP以来，0.1Ma周期成为主要周期7.米兰柯维奇理论能否完美解释冰期间冰期的转换？偏心率变化（0.9MaBP以来）引起的太阳辐射变化分量不足以解释温度的大幅度变化不能解释地球温度变化在时相上落后于太阳辐射变化，以及转换过程的其它时滞现象不能解释转换过程中的不对称性不能解释快速变化事件8.撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰全新世之初，受到季风增强影响的撒哈拉沙漠和亚洲的类似地区，均是巨大的绿色地带，现代的撒哈拉沙漠中曾经是人类活动的场所。
全球变化第一章地球系统与全球变化
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。
第一章 地球系统与全球变化
第一节 地球系统
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。
全球变化的时间尺度
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 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。 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
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。
全球变化的主要过程【优秀完整版】
冰阶和间冰阶：
冰阶（stadial）：是指间冰期的寒冷阶段。 间冰阶（interstadial）：是指冰期中的相对温暖阶段。
北大西洋的寒冷、高密度、高盐度水以深层流（或底层 大陆边缘的沉积物：是大江、大河所搬运的陆源物质，此类沉积在海洋沉积中的体积最大，最大的沉积厚度可达 15km以上。
间冰阶（interstadial）：是指冰期中的相对温暖阶段。 2）人类生态系统中的物质、能量流动
流）的形式向南流，在绕过非洲南端后，除部分向北流到印 采集-狩猎（包括捕鱼）系统：
季风环流
季风环流产生了独特的天气气候现象和气候变化。 冬季，由于大陆比海洋冷，在西伯利亚形成强大的冷高 压，给东亚带来了东北季风，低温干燥，风力强劲，此 偏北风强烈时即为寒潮；夏季，由于大陆比海洋暖，在 印度半岛的西北部形成热低压，产生著名的印度西南季 风，高温、湿润和多雨。偏南气流和偏北气流相遇，往 往会形成大范围的降雨带。
根据人类开发利用自然环境方式不同
转变时具有的特点之一。固、液之间的潜热称为熔解热 ②在过去150年里，大气与海洋之间的碳交换方向和通量有什么样的时间变化?
侵蚀搬运营力——流水 1）气候系统能量收支平衡与温室效应
(或凝固热),液、气之间的称为汽化热(或凝结热)，而固、 全球变化会导致生态系统的生理学过程及生态系统功能的相应变化，生态系统的变化反过来会对全球变化过程产生影响。
冰阶和间冰阶为叠加于冰期和间冰期之中的次 一级气候波动。
冰后期：全新世是第四纪最后一次冰期结束至今的 这一段时间，因而又被称之为冰后期，也 称之为全新世。
全球变化
全球变化一、全球变化概述世界人口的激增和科学技术的巨大进步使得人类以前所未有的规模和速度改变着生存环境。
由于工农业生产、交通运输、城市化所导致的大气及水体污染、土地退化、乃至气候的变化从局域扩展至全球范围。
这些由于人类活动直接或间接造成的，出现在全球范围内的，异乎寻常的人类生态环境的变化，就是当今科学界，各国政府及公众广泛关注的全球环境变化或简称全球变化。
人类的生态环境包括地圈、生物圈、水圈、和大气圈。
能量和物质在各圈内部及其之间的流通及交换赋予整个环境系统某些反馈和调节的特点，并维系着系统的平衡与稳定。
以大气组分而言，除非巨大的地质变化，大气中各主要气体及微量气体之间的比例基本保持常量。
一般认为，工业革命之前生物圈尚未受到全球范围的巨大干扰，其初级生产力和呼吸处于平衡及稳定状态。
英国科学界J.E.Lovelock认为地球系统具有一种能力，即当受到干扰后能通过自我调节恢复到稳态。
换言之，地球系统具有趋稳特性。
这就是通常所描述的自调节稳态。
当人为的或自然的干扰在强度、范围和持续时间上超过某一阈值，便可能影响甚至破坏这种稳态，造成全球范围的环境变化。
大气中二氧化碳浓度的持续上升便是由于人类社会大量消耗化石能燃烧、破坏植被致使大量二氧化碳释放到大气中的结果。
迄今为止的全球变化研究是以气候变化为核心展开的，概括地说，目前的全球变化研究是关于区域及全球气候变化趋势、原因、机制和效应的研究。
从历史记录中寻求气候变化的证据并根据气候系统的运行规律预测未来气候的特征一直是气候学家关注的焦点，也是全球气候变化研究的核心内容之一。
全球变暖最早引起人们对气候变化的广泛关注。
全球变暖是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升。
目前对全球变暖的理论解释是所谓的“温室效应”假说。
即大气中对长波辐射具有屏蔽作用的温室气体浓度增加使较多的辐射能被截留在地球表层耳导致温度上升。
最重要的温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化氮和谈氟氯烷等，期中二氧化碳的作用约占全部温室气体作用的50%以上。
全球变化第二章全球变化的主要过程与驱动力概要
由于行星的摄动作用，黄赤交角发生周期性 的变化。现代黄赤交角是23°27′，在几百万年 内，黄赤交角的变化范围为21°39′～24°36′， 变化周期约40ka。这一变化被比喻为好像船的 左右摇摆。黄赤交角影响地球上不同纬度和不 同季节的气候差异程度的大小，黄赤交角越大， 冬季和夏季的差异越大。黄赤交角变化对极区 影响最大，若黄赤交角减小，极地地区变暖， 反之，极地地区更为寒冷。
地球绕太阳运转的轨道呈椭圆形，太阳位于椭圆轨 道的一个焦点上，轨道偏离正圆的程度就是地球轨道 的偏心率。偏心率以10万年变化于0.005～0.06之间， 同 时 还 存 在 40 万 年 的 周 期 变 化 。 目 前 的 偏 心 率 为 0.0167，地球分别处于近日点和远日点时，日照量的 差别为7%，偏心率愈大，差异愈大。
在无机环境中，碳主要以CO2或者碳酸盐和重碳酸盐的 形式存在。生态系统中的碳循环基本上是伴随着光合、呼 吸和分解过程进行的，在较长的时间尺度上，地质因素对 于碳循环也是重要的，因为贮存在沉积岩中的大量碳(煤、 石油和天然气等)是生态系统在过去年代中所固定的，它 们暂时退出了生物圈活跃的生物地球化学循环。自然界碳 的活动贮存库主要是海洋、大气和有机体。
二、固体地球系统与岩石圈循环过程
（一）板块运动过程 （二）陆上风化与侵蚀堆积过程 （三）海洋沉积过程
三、生态系统与生物地球化学循环过程
全球碳循环（IPCC，1996）
大气中及溶解在河流、湖泊和海洋等水体中的CO2，是 可供生物圈利用的主要无机碳源，陆上植物和海洋浮游植 物等有机物通过对CO2的光合作用而捕获太阳能为生物圈 提供能量，同时使得碳进入生物圈，并向大气提供氧气。
太阳活动是太阳表面上一切扰动现象的总称。主要包括：发 生在光球表面的黑子、光斑，发生在色球层的谱斑、耀斑，以及 日珥、日冕等。一般用黑子活动代表太阳活动，黑子越多，太阳 活动越强，其他太阳活动都和黑子活动呈同步变化，太阳常数的
全球变化绪论
对地观测系统
全球气候 观测系统
全球海洋 观测系统
全球陆地 观测系统
地面观测网
气象 水文 生态 海洋 地震
把地球放进实验室--地球系统模式
2. 全球变化科学的研究对象,目标和要 解决的主要科学问题
全球变化研究的对象---地球系统
由大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生 物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行 星地球。它是由一系列相互作用过程(包括 系统各圈层之间的相互作用，物理、化学 和生物三大基本过程的相互作用以及人与 地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性 多重耦合系统。
全球变化
主讲人：金秉福 鲁东大学地理与规划学院
自地球诞生之日起，它的环境就在不断变 化。在人类出现之前，这种变化纯粹是受 自然推动力支配的。 自人类诞生之日起，人类就开始干预了地 球环境的演变过程。当然，在初始时期人 类对环境的干预是微不足道的。直到工业 革命以前，这种影响还只是局部的。
随着人类社会的发展，人类对环境的影响日益增 长。早在1972年，联合国召开了著名的“人类环 境大会”，号召各国政府关注环境问题。但是， 当时的注意力还仅限于一个国家和一个地区的问 题，其学科范围主要限于地球科学的各个分支。 90年代以来，人类对全球环境问题的严重性、 复杂性以及人类自身对环境影响程度的认识达到 了一个新的高度。全球环境问题已成为人类社会 持续发展所面临的重要而急迫的问题，全球变化 研究成为一个共同关注的“热点”。
全球变化研究的科学目标
描述和理解人类赖以生存的地球系统 运转的机制，它的变化规律以及人类活 动对地球环境的影响，从而提高未来环 境变化的预测能力，为全球环境问题的 宏观决策提供科学依据。
全球变化研究的主要内容
1 全球变化的过程和驱动力 全球变化都是通过一定的过程来实现的， 表现为地球系统中某些关键性过程的变异， 并通过这些过程的变异引起一系列的反馈 过程，最终导致全球环境偏离原有的平衡 状态，即发生全球变化。 全球变化总是由控制地球系统状态的某些 因素的变化引起的，这些驱动因素可能来 自于驱动地球系统运行的地球外力、地球 内力和人类活动，也可能来自于地球系统 内部各子系统的相互作用。
《全球变化》教学大纲
《全球变化》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务本课程作为一门“专业选修课”涉及内容广泛，涵盖了众多跨学科的知识内容和要点。
通过本课程系统学习将有助于学生充分了解相关领域的前沿知识和信息，为后期有可能从事相关领域研究打下坚实的基础。
通过本课程的开设和实施拟主要达到以下几方面目标：一方面，学生通过学习可以帮助其了解和掌握全球变化领域的相关知识和概念；其次，通过本课程的参与和学习可以很大程度上增强学生的学习潜能和节能、环保意识；另外，通过课程知识内容的正确引领有助于学生培养和积累跨学科的知识背景。
三、学时分配四、教学内容及教学要求第一章介绍全球变化的基本概念及有关全球变化的官方机构及主要职能第一节全球变化及主要涉及学科领域1．什么是全球变化；2．全球变化与人类的关系。
习题要点：有关全球变化的主要概念及其术语。
第二节涉及全球变化的主要官方机构及主要职能1．全球变化主要官方机构；2．全球变化官方机构的主要职能。
习题要点：全球变化主要官方机构及英文表达；全球变化官方机构的主要职能。
本章重点、难点：如何合理区分不同全球变化机构之间的职能差异。
本章教学要求：掌握全球变化的基本概念；了解全球变化的主要官方机构及职能。
第二章探讨全球地-气碳交换过程及考察指标的定义和计算第一节全球地-气碳交换研究1．全球地-气碳交换基本过程；2．全球地-气碳交换研究现状。
习题要点：全球地-气碳交换基本过程（以陆地生态系统为例）。
第二节与全球地-气碳交换相关的表征指标的定义与计算1．全球地-气碳交换相关的表征指标；2．地-气碳交换相关表征指标的计算。
习题要点：全球地-气碳交换基本过程；地-气碳交换相关指标及其计算方法。
本章重点、难点：理解全球地-气碳交换基本过程。
本章教学要求：理解全球地-气碳交换基本过程；掌握地-气碳交换过程主要观测指标及定量方法。
第三章探讨全球碳的来源与分布，以及不同领域碳排放的估算第一节全球碳来源及分布1．全球碳来源的多样化及其特点；2．全球主要碳源的分布及其空间变异性。
第一讲全球变化科学导论
World population
World population will reach 6,000 million during 1999 - but the rate of growth has begun to slow.
Population
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from United Nations Population Division 1996
全球水,碳循环,食物系统
全球变化科学是怎样产生的?
全球变化科学的研究对象,目标和要解决的 主要科学问题
全球变化科学的学科性质,特点和研究方法
人类生存的地球环境正在发生那些重大变化
• 气候的变化 温度升高 • 大气成分的变化 二氧化碳和其它温室气体、气溶胶含量
的增加, 臭氧洞
• • • • • •
Europe
North America
South America
Urban population
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from United Nations Population Division 1997 and WRI, UNEP, UNDP and WB 1998
(millions of hectares degraded)
Vegetation Removal Overexploitation Overgrazing Agricultural Activities Industrial and Bioindustrial
579 133 679 522 23
World
Asia and Oceania Latin America and Caribbean
第1章 第2节 全球变化与全球变化研究
（3）人类的作用
由于人类活动影响的加剧，全球变化过程正以前所未 由于人类活动影响的加剧， 有的速度加快进行，人类已经成为导致全球变化的营 有的速度加快进行， 力之一。开展全球变化研究是人类社会所面临的挑战， 力之一。开展全球变化研究是人类社会所面临的挑战， 狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。 狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。 全球变化主要是指人类生存环境的恶化 当前的全球变化研究特别关注的是对人类和对生物圈 影响最大、对人类活动最为敏感的时间尺度为几十年 影响最大、对人类活动最为敏感的时间尺度为几十年 至几百年的全球变化，以及作为这一尺度变化背景的 至几百年的全球变化， 几千至几万年尺度的变化。 几千至几万年尺度的变化。
（2）所有时间过程
全球变化研究的目的是在所有时间范畴、 全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间 所有时间范畴 尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。 尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。 上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响
ห้องสมุดไป่ตู้
所有时间范畴： 所有时间范畴： 全球变化研究不仅是为了揭示发生在过去的全球变 化规律， 化规律，更主要地是为认识现代正在进行的及未来将要 发生的全球变化。 发生的全球变化。
《全球变化》教学大纲
《全球变化》教学大纲《全球变化》教案大纲一、基本信息二、教案目标及任务本课程是相关专业学生的专业选修课，通过该课程的学习，使学生了解全球碳氮循环、温室气体与全球变化的关系，了解国际社会对遏止全球变化的努力，重点理解人类活动对全球变化的影响以及政府间气候变化委员会（）对全球变化若干问题的综合评估，并通过专题及学术报告的形式介绍全球变化研究最新进展，从而增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识，使学生了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题。
三、学时分配教案课时分配四、教案内容及教案要求第一章绪论第一节地球系统、地球系统概念的形成、地球系统中的主要科学问题习题要点：地球系统概念、物理气候系统、生物地球化学循环、时间、空间尺度第二节全球碳库、大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统中的碳、土壤碳库习题要点：全球碳库的构成第三节地球系统碳循环、基本概念、研究史、碳过程与碳循环习题要点：地球系统碳循环的主要过程第四节全球变化、全球变化概述、全球变暖的事实、温室气体与温室效应习题要点：全球变化概念、全球变暖的事实、温室效应概念、温室气体类型第五节碳循环与全球变化、碳排放在温室效应中的地位、温室气体与碳的“源”与“汇”、碳减排问题实质习题要点：碳与温室效应的关系、温室气体的源汇效应、全球变化与碳减排本章重点、难点：全球各个碳库的认识及全球变化的概念，碳循环与全球变化的关系。
本章教案要求：本章要求学生了解地球系统的概念及地球系统科学研究中相关的主要科学问题，理解全球变化及温室效应的概念，并理解地球系统中的主要碳库构成及在不同时空尺度上所发生的各种生物地球化学、物理循环过程，掌握全球变化及温室效应与地球系统碳库、碳循环的关系。
第二章大气中的温室气体第一节大气温室气体浓度、变化趋势及其源汇分布、大气、大气、大气、其它温室气体习题要点：《京都议定书》及其规定消减的种温室气体、、和的主要源和汇、、“蒙特利尔议定书”。
全球变化课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。
人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。
狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。
该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。
（二）课程教学的目的和要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。
增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。
（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。
课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。
并要求学生具有一定的生态学基础。
（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。
福建师范大学 全球变化导论复习
全球变化导论复习材料一、名词解释1、地球系统：由大气圈,水圈,岩石圈,冰冻圈和生物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行星地球。
它是由一系列相互作用过程(包括系统各圈层之间的相互作用,物理,化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。
它是全球变化科学的研究对象。
2、全球变化：全球变化是指由于自然的和人为的因素而造成的全球性的环境变化，主要包括气候变化、大气组成变化（如CO2浓度及其他温室气体的变化），以及由于人口、经济、技术和社会的压力而引起的土地利用的变化三个方面。
3、温室效应：水汽、CO2、CH4、O3、氟氯烃等温室气体对到达地球表面的短波太阳辐射近乎无阻挡，但部分地吸收地球表面向外发射的长波辐射，并通过大气的再发射向地面传递能量，使地面温度上升，这一过程类似玻璃温室产生的作用，被称为温室效应。
4、地球轨道参数：地球轨道参数包括偏心率、黄赤交角和岁差，这些地球的轨道参数都是随时间变化的，它们的变化均会导致地球接收太阳辐射的季节和地区分布的变化。
5、将今论古：根据现代环境过程所遵从的基本原理、基本关系等重建过去的环境。
6、以古论今：根据过去环境变化的规律来解释现代，预测未来。
7、新生代衰落：新生代期间，环境呈变冷、变干的趋势性变化。
8、新仙女木事件：在11 kaBP前后，温度在数百年内突然下降6℃，使气候回到了冰期环境。
9、冰期：冰期是地球表面覆盖有大规模冰川的地质时期。
10、间冰期：两次冰期之间有一段相对温暖的时间，成为间冰期。
11、末次冰期最盛期LGM：大概在25-18kaBP，冰川扩张达到顶峰，这个时期称为末次冰期最盛期。
它是第四纪期间全球环境寒冷阶段的代表。
12、中世纪暖期：在1000AD前后，欧洲的部分地区、北美和北大西洋等地区经历了一个较现代相对温暖的时期，即所谓的中世纪暖期。
13、特提斯海：特提斯海指南半球的冈瓦纳古陆与北半球的劳亚古陆之间的古海洋。
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Population
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from United Nations Population Division 1996
Global population continues to rise
Population (billions)
10 8 6 4 2 0
气候的变化 温度升高 大气成分的变化 二氧化碳和其它温室气体、气溶胶含量的增加, 臭氧 洞 土地覆盖的变化 热带雨林和草原的破坏,荒漠化 海洋的变化 海面温度 海平面上升 生物多样性的变化 物种消失 陆地水体的变化 江河水位下降,湖泊干枯,水资源短缺 自然灾害的变化 干旱和洪涝灾害发生频率增加 人类社会的变化 人口增长和城市化
目前世界上 20亿 人口面临缺水困难 估计到2025年,缺 水将危及一半以上 的世界人口
70年代以来北非地区连年干旱使22个国家的 2亿5千万人口遭受本世纪最严重的粮食危机
北方干旱化
极端 干旱
干旱
半 干旱
• 干旱半干旱区占国土面积40％。 • 90年代以来，北方干旱化有关的灾害
造成的经济损失每年在1000亿元以上。
热带雨林面积以每年2.2%的速率递减 近300年来全球草原面积减少了7200万公 顷,退化草原面积占20%
土地退化和荒漠化
全球土地的退化 率达到24%,亚州 更为严重,高达 31% 荒漠化土地占全 球约1/4的面积, 并正以每年600 万公顷的速度推 进
水资源短缺
20世纪以来,全球 消耗的水量增加了 6倍
快速变化的全球环境：全球增暖
20世纪是14世纪以来最暖的世纪，全球平均温 度升高了 0.6℃±0.2 90年代是本世纪最暖的十年
大气中温室气体含量和污染物迅速增长
1750年以来CO2增加了31%,近百年来,由于人类活动而 排放到大气中的CO2每年大约为30亿吨. CH4增了151% NO增加了17%
30年的经验表明，人类对全球环境变化的 认识是一个对人与自然关系的认识不断提 高的过程。随着人类环境意识的增强和科 学技术的发展，把地球作为一个系统、把 人作为驱动地球环境变化的动力，地学研 究参与到可持续发展的研究中来，可以在 地学的前缘不断创造新的成绩。
人类生存的地球环境正在发生那些重大变化
Neville Nicholls, BMRC,Australia
人口快速增长和城市化
过去300年内全球人口增长了10倍 从6亿增加到60亿。 其中城市人口增长最快，19世纪初只有3%的居住在超 过5000人的城市里，20世纪初，14%的人口住在城里。 1991年50%以上为城市人口。目前世界城市人口的增 长率占2.6%，其中发展中国家的增长率为3.4%，亚州 最快达4.8% 人口的增长和城市化，带来了新的资源和环境问题
The 1997/98 El Nino Impacts in Australasia: Papua New Guinea
500 deaths 1.2 million suffered from severe food shortage at peak of drought (late 1997) Ok Tedi copper mine stopped production for 6 months Schools closed by lack of water K400 million loss in revenue in agriculture and livestock sector
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Africa Europe North America
Asia and Oceania Latin America and Caribbean
Vehicle numbers are rising dramatically
二 全球性重大环境问题超越了传统自然科学 分支学科的界限,自然科学和社会科学之间 的界限，导出了地球系统和地球系统科学 的新概念
——全球变化科学形成的理论基础
三
空间遥感技术、计算机和信息技术的 发展为从整体上监视，分析和模拟地 球系统的行为提供了可能
----全球变化科学发展的技术支撑
Global Change
全球变化研究的科学目标
描述和理解人类赖以生存的地球系统 运转的机制，它的变化规律以及人类活 动对地球环境的影响，从而提高未来环 境变化的预测能力，为全球环境问题的 宏观决策提供科学依据。
全球变化研究的主要内容
1 全球变化的过程和驱动力 全球变化都是通过一定的过程来实现的， 表现为地球系统中某些关键性过程的变异， 并通过这些过程的变异引起一系列的反馈 过程，最终导致全球环境偏离原有的平衡 状态，即发生全球变化。 全球变化总是由控制地球系统状态的某些 因素的变化引起的，这些驱动因素可能来 自于驱动地球系统运行的地球外力、地球 内力和人类活动，也可能来自于地球系统 内部各子系统的相互作用。
3 重要的是提高环境意识,从人与环境协同！可持续发展 的角度进行研究
虽然地质学家对人类活动与地球发展的认 识是比较早的，但地质学家认识到人类活 动作为一种地质营力其能量已超过了自然 界本身的变动这一事实，则是通过研究逐 渐加深环境意识的结果。
1972年联合国召开“人类环境会议”呼吁各国重 视环境问题距今已30多年了；1982年中国科学技 术协会代表我国参加的、在英国剑桥召开的国际 科学联合会理事会上人们倡议的“国际地圈与生 物圈计划”（IGBP，International Geosphere – Biosphere Programme）即全球变化研究(global change researches)的提出也20多年了。1992年联 合国还召开了“世界环境与发展大会”。实际上, 早在1991年，我国便将环境保护作为一项基本国 策、由国家正式开展可持续研究并建立了组织。 30年来中国和世界对全球变化和可持续发展的研 究是一个连续迎接挑战、逐步解决问题和不断深 入认识的过程。
700 600 500 400 300 200 100 0 1945 1955 1965 1975 1985 1995
Cars
Buses and Trucks
城市热岛效应
1, 全球变化科学是怎样产生的?
一 20世纪出现的一系列重大环境问题是人类 社会可持续发展的严重障碍 --全球变化科学产生的社会需求
对地观测系统
全球气候 观测系统
全球海洋 观测系统
全球陆地 观测系统
地面观测网
气 水文 生态 海洋 地震
把地球放进实验室--地球系统模式
2. 全球变化科学的研究对象,目标和要 解决的主要科学问题
全球变化研究的对象---地球系统
由大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生 物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行 星地球。它是由一系列相互作用过程(包括 系统各圈层之间的相互作用，物理、化学 和生物三大基本过程的相互作用以及人与 地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性 多重耦合系统。
2 环境变化的实质是人与自然关系新的不协调 全球(环境)变化，实际上是人与自然界关系的变 化,故此需要从人与自然的关系出发来进行研究， 今天所说的全球变化是一种新的人与环境的不协 调。它们不是简单的因果关系，而是人与地球环 境的一种串联现象(cascading)，即一种环境变 化会引起一连串的变化。并有随着人口的增长而 加速的趋势。这是在地质历史上找不到相似型 (analogue)的环境变化。不仅难以解释和预测其 动力学过程。而且也是地质、地理学家比较陌生 的课题。所以说这仍是对地学的一个挑战。
黄河断流
断流天数 断流长度
干旱化使90年代黄河中上游的年天然径流量比50年 代减少了24.4％，在自然过程和人 类活动的共同作用下 ，下游实际径流量减少68％，致使黄河连年断流，每经 济损失超过100亿元，其中胜利油田产量减少8％。
频繁发生的自然灾害
Total damage of whole valley flood disasters of Yangtze river,1998
and the
Earth System
以人造卫星为标志的空间时代的到来，第 一次提供了从大气，海洋到陆地，从赤道 到南北两极，覆盖整个地球的环境信息和 它的连续不断的变化。到目前为止大约有 2000多颗人造卫星在太空中遨游，连续不 断地获取地球环境变化的信息。
风云 1号
风云 2号
对地观测的遥感系统同时又把地面 上的气象、水文、海洋和生态等观 测站网连接起来，构成了对整个地 球进行监测的空间网，测量着地球 变化的脉搏.
全球变化
主讲人：金秉福 鲁东大学地理与规划学院
自地球诞生之日起，它的环境就在不断变 化。在人类出现之前，这种变化纯粹是受 自然推动力支配的。 自人类诞生之日起，人类就开始干预了地 球环境的演变过程。当然，在初始时期人 类对环境的干预是微不足道的。直到工业 革命以前，这种影响还只是局部的。
随着人类社会的发展，人类对环境的影响日益增 长。早在1972年，联合国召开了著名的“人类环 境大会”，号召各国政府关注环境问题。但是， 当时的注意力还仅限于一个国家和一个地区的问 题，其学科范围主要限于地球科学的各个分支。 90年代以来，人类对全球环境问题的严重性、 复杂性以及人类自身对环境影响程度的认识达到 了一个新的高度。全球环境问题已成为人类社会 持续发展所面临的重要而急迫的问题，全球变化 研究成为一个共同关注的“热点”。
2 全球环境变化在时间和空间上的表现形式
全球变化意味着地球系统状态随时间的整体改变 或部分调整，并最终表现为全球环境特征的改变。 从时间过程上看，全球环境变化表现为一个时期 环境的状态或其特征值较另一时期有明显不同。 全球变化可分为可逆性变化和不可逆性变化。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同地区 响应全球变化的方式可以各不相同，可以存在着 彼此不同的过程。