全球变化科学导论

Source: ISRIC/UNEP/FAO 1997
40 年 来 中 国 荒 漠 化 的 扩 展 范 围
引自董光荣等
Arable land per capita
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from FAOSTAT 1997
水资源短缺
20世纪以来,全球 消耗的水量增加了 6倍 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
江河水位下降,湖泊干枯,水资源短缺 干旱和洪涝灾害发生频率增加 人口增长和城市化
快速变化的全球环境：全球增暖
北半球表面的平均温度的异常(dgC) 20世纪是14世 纪以来最暖的 世纪,全球平均 温度升高了 0.60 C+/-0.2. 90年代是本世 纪最暖的十年
引自Nature
1998
1920's
579 133 679 522 23
Europe
Oceania
Vegetation Removal Overgrazing Industrial and Bioindustrial
Overexploitation Agricultural Activities
Severity of soil degradation in South and Southeast Asia
Integrated Earth Systemn
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% 对流层O3增加 了36%
Global carbon dioxide emissions
Total Withdrawals
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
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。
Fertilizer use
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from FAOSTAT 1997
SO2 emissions in Asia could triple
(million metric tons per year)
120 100 80 60 40 20 0 1990 Europe 2000 2010 2020 Asia
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
EL NINO 和旱涝灾害
SST ANOMALIES
NOV.
-OCT 97
98ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Total damage of whole valley flood disasters of Yangtze river,1998
Disaster affected population Died people Collapsed houses Disaster affected farmland 240 million 2000 person 5.58 million unit 21.53 million ha
(millions of square kilometers)
Asia
North & South America
South America
Africa
Oceania
Forest Loss Is Severe in the Tropics
50 40
(percent)
30 20 10 0
Asia
Africa
Carbon dioxide emissions per capita
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from CAIAC 1998 and WRI, UNEP, UNDP and WB 1998
More fertilizer: (N) More food, but more pollution too
Latin America
World
The expansion of agricultural land since 11 Century B.C over China
11 CE.B.C . 1 CE.B.C.
6-8 CE. A.D. . 14-19 CE.A.D..
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%
Water Demand is Growing, But Supplies Are Limited
World Africa Europe Asia South America Central America North America Oceania
Percentage of Water Resources
United States and Canada
臭氧层的破坏和南极臭氧洞
70年代开始发 现,全球大气的 臭氧总量以每 年0.2%的速度 减少,80年代发 现南极臭氧洞. 臭氧含量减少 导致到达地面 的紫外辐射增 加,直接危及人 类和生物的安 全
南 极 臭 氧 洞
森林和草原,特别是热带雨林的严重破坏
年
Kilimanjaro 1970
Kilimanjaro 2000
Ice on Kilimanjaro
Area (km2)
15 10 5 0 1900
1920
1940
1960 Year
1980
2000
2020
L.Thompson, in prep.
Kilimanjaro 2020
Aan An A
among these, 4.48 million ha with no yield Funds from government for mitigation 2.2 billion yuan 6 stations of Yangtze river have broken their historical records of water level
World Africa North and South America Central America Asia
Vegetation Removal Overexploitation Overgrazing Agricultural Activities Industrial and Bioindustrial
Global population continues to rise
Population (billions)
10 8 6 4 2 0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Africa Europe North America
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
Degraded Soil Means Less Food
World Totals (million hectares)
(millions of hectares degraded)
350 300 250 200 150 100 50 0
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 24.4％ 68% ，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 ，其中胜利油田产量减少8% 。 8％ 100 亿元
频繁发生的自然灾害
Asia and Oceania Latin America and Caribbean
Africa and Asia are Urbanizing Fastest
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
1970
2000
2025
(percent)
Africa
Central America
全球变化科学导论
第一讲
全球变化科学
(GLOBAL CHANGE SCIENCE) 20世纪80年代开始形成的新兴科学领域
1984年第一次全球变化国际会议,加拿大OTTAWA
当前发展最为迅速,最为活跃的前沿科学领域 之一
四大国际计划,数百个研究项目,数以万计的科学家,每年数 拾亿美元的投入
21世纪人类社会可持续发展的科学投资
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
• 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 • 自然灾害的变化 • 人类社会的变化
近300年来全球森林面积减少了11.62亿公顷,与原有森林 面积60亿公顷相比减少了大约20%
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%
Many of Earth’s Forests Have Been Cleared or Degraded
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
Europe
Asia
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
Global carbon dioxide emissions continue to mount. Average annual increase over the past decade has been 1.3 per cent or nearly 300 million tonnes a year
160 140 120 100 80 60 40 20 0 1961 Africa Asia South and Central America Europe North America Oceania World
(million metric tons)
1966
1971
1976
1981
1986
1991
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
18,000,000 16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0
Russia and Europe
Cleared
Non Frontier Forest
Frontier Forest