全球气候变化的影响与后果中国气象局国家气候中心任国玉课题组PPT课件

• 通过评估趋近程度,速率和可逆性并更详细地分析其影响， 目前在全球范围内揭示出最受关注的地区及其翻转要素如 下：北极（格陵兰冰盖）、南极（西南极）西非（干旱） 与印度（夏季风）。
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翻转点和气候变化增幅的反馈关系
翻转点经常会与气候变化的增幅相混淆。所有翻转点要素 在其内部或区域气候动力学中，一定具有某种强的增幅反 馈，以显示出一种阈值，但它们不需要对全球气候变化有 增幅反馈作用。可能对全球气候变化具有增幅反馈作用的 有亚马逊雨林，如果它一旦消亡，可变成CO2源，最终释 放出～1000亿吨碳（C）温盐环流和多年冻土也具有全球 气候变化的增幅反馈作用，前者的减弱或崩溃可导致CO2 从海洋逸出，后者消融可释放～5000亿吨碳（C）。北半 球森林和撒赫勒/撒哈拉对全球气候变化只是减弱的反馈 作用，这是由于前者消亡一方面可释放CO2，另一方面这 会被无遮掩的雪盖引起的反照率增加造成的冷却所超过； 而后者是变绿吸收CO2，但可能又增加区域云盖。
• 接近翻转点的早期预警主要分析和检验相关指标，如果对 扰动的响应减慢，一般反应的是系统接近不同类型翻转点 的普遍特征。用古气候记录和模式模拟可以成功地检测出 这种信号或指标，对于生态翻转点可考虑其方差，偏斜响 应等。
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可能出现翻转点或阈值，一旦超过阈值， 将可能出现不可逆事件
• 由气候变化变化启动的物理和生物某些反馈过程，当通过 某一阈值或翻转点时能够变成不可逆的。一个共同认同的 科学事实是北极海冰的融化（每年夏季海冰冰源和面积不 断减少），到21世纪中期，夏季可能变成完全无冰。这在 很大程度上是由于海冰融化与变暖间有正反馈作用。还可 以列举出地球系统中存在着不少其它可能的翻转点和不可 逆变化。其实，人类系统也有翻转点，如政治或经济体系 的崩溃。因而存在超过这种阈值的可能性，因而由现在的 趋势作用简单的外推有可能会低估将来气候变化的影响。 由于耦合的人类－环境系统之复杂性很难准确地预测什么 时候可能会趋近翻转点。但随着气候系统越来越移出自然 变率，通过翻转点的概率会增加。
气候事件 四、结语：内在联系
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一、前言
概括起来，全球气候变化有两个方面的 重大影响：气候变暖和极端天气与气候极端 事件加剧与频发。前者是全球性和长期的， 后者是区域或局地性短期的（急性发生与缓 慢发生），原因不同，但相关密切。
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二、全球性影响和后果：气候系统 的阈值、突变和不可逆性
• 气候变化的影响和后果主要包括三个最为 关注的问题：气候变化的不稳定性和阈值； 气候的突变和不可逆性
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地球气候系统的翻转点
• 根据对气候系统非线性动力学的认识，气候突变的研究与 模式中模拟的气候变化状况表明地球系统存在着许多翻转 点，有些模式在将来的预测中通过了翻转点，同时最近的 观测也表明北极已经处于突变中。最近的研究揭示出9种 政策关注的潜在翻转点要素，它们在本世纪有可能会通过 翻转点，并在预测的气候变化下在未来千年中经历其过渡。 9种翻转要素最为关注的有两种：最临近的（至少可避免 的）与负面影响最大的。一般来讲，过渡期愈快，可逆性 愈小，则影响愈大。另外，也必须关注使全球气候变化具 有增幅反馈作用的翻转要素。这种相互作用，能使一种要 素的翻转又引起另一种要素的翻转。
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气候变量对强迫的各种响应的概略示意图。上图表明强迫达到一新的稳定
水平（左部），后来通过很长时间又回到原始水平（右部）。下图表明，
气候变量的响应能够是平滑的（实线），或通过一分岔点向结构不同的状
态过渡（虚线。过渡可能是快速的（突变，长虚线）或是逐渐的（短虚
线），这决定于气候系统的内部动力学而不是强迫。长期行为也显示不同
全球气候变化29日
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总体概述
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内容
一、前言 二、全球性影响和后果：气候系统的
阈值、突变和不可逆性 三、区域性影响与后果：极端天气与
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可逆意味着当强迫又回到翻转点以下时，系统可 回到它的原始状态，而突然的或逐渐的不可逆状 态变化意味着系统将不会回到原始状态而是当强 迫回复以后，系统将具有一种更大的变化。可逆 性原则上并不意味着所产生的变化实际是可逆的。 一种翻转要素可以落后于人类强迫的发生，以后 一旦观测到过渡开始了，则状态的更大变化已经 是不可避免了。因而翻转要素的这种响应特征是 特别值得关注。因为它可以帮助人类建立早期预 警系统。
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是否存在一种全球性翻转点？
• 全球性的翻转点只能发生在净增幅反馈作用变得足够强， 以使全球系统通过其内部动力学具有一种状态变化的情况 下。这是一种失控的全球气候变化。目前还没有足够的证 据表明地球整个是处于这样一种阈值邻近，因而最好用增 幅的气候变化来表述现在观测到的与将来预测的气候变化。 C变O化2总十的分积敏累感排的放上决述定翻了转气要候素变的化未，来因状而况对是全缓球慢平地均作温出度响 应，并具有相距甚远的翻转点，其中关键的例子是大冰盖。 注极溶意迅胶短速，N生的2O命增,，期暖F的，－温其气室综体气合）体作可（用超甲（过烷CCHO与4，2的对B贡C流，献层减。O少3）的也硫可酸增盐加气北
的可能性。当强迫回到其原来值时变化可能是不可逆的，这时系统处于不
同的稳定态（虚实线），或是可逆的（实线，点线），这时过渡又可以是
逐渐的或突然的。一个明显的例子是北大西洋温盐环流（MOC）对辐射强迫
逐渐变化的响应。（IPCC，2007）
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全球气候变化影响的阈值问题
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气候突变和翻转点
临界阈值即指翻转点。在这一点上，如有小的强 迫改变，则可能定性地改变一个系统的未来状态。 而一种翻转要素是指具有一种翻转点的地球系统 的一部分，它的尺度至少是次大陆的。政策关注 的翻转要素是本世纪受人类活动强迫超过其翻转 点的那些系统或部分。气候突变是翻转点变化中 一种特别情况，即其发生十分突然，比其原因要 快。另一方面，翻转点变化也包括比其原因要慢 的过渡情况。（在上两种情况下，其变化速率决 定于其系统本身），无论哪一种情况，状态的变 化可以是可逆的，也可以是不可逆的。