第4章 全球变化-专题

1989 to 1998 6.3 ± 0.6 1.6 ± 0.8 3.3 ± 0.2 2.3 ± 0.8 2.3 ± 1.3
三个原因： 工业化后CO2增加归因于化石燃料燃烧
（1）南极和格林兰冰芯记录：大气中CO2开始增加的 时间与同期化石燃料消耗的增长率相近。
（2）北半球大气CO2浓度比南半球的高，因为大多数 最强的排放源位于北半球。
• 开垦：开垦后的烧荒使植被中的碳都释放到大气中；开 垦促进土壤呼吸，加快土壤有机质分解；多年生草本被 作物替代后，固定的初级生产量(C)分配到土壤中比例降 低，一大部分被收割走损失。开垦后，土壤中的碳损失 30-50%。
• 过度放牧：初级生产力降低，家畜采食减少了向土壤中 输入的碳。加快土壤呼吸。内蒙古锡林河流域羊草草原 的研究显示，过度放牧使表层土壤碳减少12%。
• 人口呈指数级数增长：1850年10亿；1999年 60亿
• 每增加10亿需要的时间越来越短
所需要的时间越来越短
人类的改造能力迅速增加 工业革命后，人口增长的速率与温度升高、CO2
增加、N增加趋势基本一致
• 二、主要的全球变化及其成因
证据二
1. 大气成分变化：CO2
CO2对全球温暖化的贡献率60%。工业革命后CO2浓度呈指数增长， 工业革命前280umol.mol-1，1958-2010： 315~385umol.mol-1。
1. 大气成分变化：CO2的来源
• 化石燃料和水泥生产 • 土地利用变化
1980-1989:16亿吨/年； 1980-1989: 55亿吨/年； 2000-2007: 15亿吨碳/年 2000-2007: 75亿吨碳/年
2000：1980-1998年全球碳预算
Average annual budget of CO2 for 1980 to 1989 and for 1989 to 1998, expressed in Gt C yr –
（3）大气中氧含量每年减少3ppm，这与大气中CO2增 加是相对应的，因为CO2是燃烧的一种产品。
南极冰芯资料显示近1000年大气CO2浓度
360
CO2 (ppmv)
340
320
300
280 1000
1200
1400
1600
1800
2000 年
工业化（1750年）以来，大气中温室气体明显增加。
（2001）
土地利用变化引起的碳排放
➢ 土地利用变化大约占全球CO2释放量的15-20%，作用 仅次于化石燃料的燃烧。
➢ 1850-1998 年间, 土地利用变化引起的全球碳排放达 136±55 Gt, 其中毁林占87%,草地开垦占13%；同期化 石燃料燃烧和水泥生产的碳排放量为270±30 Gt。
➢ 森林采伐：森林减少而少了地上生物量(吸收大气 CO2)；残留植物的腐烂和土壤有机物质自然分解而放 出大量CO2。 •Gt (十亿吨, 109 ton)
热带毁林导致的CO2排放急剧上升
干扰
稳定
森林采伐后的碳库动态： 土壤、死有机物碳释放
2. 气候变化
• 全球变暖 • 降水格局改变 • 气候灾害事件增加 • 厄尔尼诺现象
2. 气候变暖
1860年以来，全球表面温度平均上 升0.6°C，仅过去40年就增加0.20.3°C。
2. 气候变暖
近两千年全球地表平均气温变化 （相对于1961-1990年30年气候平均）
1. 大气成分变化：CH4、N2O
CH4
N2O
温室气体
工业化前浓度 1999年浓度 (1750)
CO2
280
CH4
0.8
N2O
0.288
350 1.7 0.31
增加速率 (%/a)
0.5 1.0 0.2
贡献率(%)
60 15~30 5
1. 大气成分变化：臭氧（Ozone） 和氟氯化碳 （CFCs ）
1、人类活动对地球表层系统的影响
人类活动对地球系统的影响，成为现代生 态学和现代社会发展的重要科学命题和研究焦 点。如何保证地球成为适合人类生存并持续发 展的生命支持系统成为当前亟待解决的根本问 题。而科学、全面的认识地球生态系统过程发 生的各种变化，是确定科学对策的关键。
2、全球变化的定义
(1)该词出现于20世纪70年代，“全球变化”表达了 整个人类社会、经济、政治体系的不稳定状态。
全球变化与适应对策
一、全球变化的概念 二、当代主要的全球变化 三、国际全球变化研究计划 四、全球变化的适应对策
我们的家园： 空气 水 食物
……
一百度文库全球变化的概念
1、人类活动对地球表层系统的影响
工业革命带来了人类社会的快速发展，但同时 也加快了地球表层系统的各种环境变化：全球变暖、 生态系统退化、植被带迁移、生物多样性丧失、荒 漠化扩展等，人类社会面临前所未有的资源、环境 和发展的严峻挑战。
(2)20世纪80年代，随着环境问题的突出，自然科学 家将原来的定义扩展到整个地球环境系统的变化。
(3)全球变化：是指由于自然和人为的因素而引起的 全球性的环境变化，包括气候变化、大气组成变 化、土地利用变化、生物多样性变化、荒漠化。
2、全2球.2变当化的代定主义要的全球变化
全球变化相互影响，人口增长是主要驱动因子
碳源/汇 (1) 化石燃料燃烧和水泥生产
(2) 土地利用的净释放
(3) 大气CO2浓度的增加 (4) 海洋吸收 (5) 陆地吸收 = [(1) +(2)] – [(3)+(4)]
1980 to 1989 5.5 ± 0.5 1.6 ± 0.8 3.2 ± 0.2 2.0 ± 0.8 1.9 ± 1.3
公元 200-1980年 公元1856-1998年
（根据Mann and Jones, 2003改绘）
20世纪是过去2000年中最温暖的100年。
2. 气候变暖的原因
近代的气候变暖与大气中温室气体的浓度 大幅度上升密切相关。CO2是最主要的温室气 体，对气候的稳定起着关键的作用。
土地利用变化引起的碳排放
• 森林破坏：森林转化为农田，土壤碳损失25%40%，0-20cm耕作层损失最大(40%)。
• 森林转化为草地或者轮种地，土壤碳损失20%27%。热带森林土地利用变化净碳损失0.47 GtC.a-1(植物0.31，土壤0.16)
土地利用变化引起的碳排放
• 草原破坏：草原的碳库90%以上在土壤中，影响草地生态 系统碳库变化的土地利用主要是开垦和过度放牧。