全球气候变暖对生态系统的影响

全球气候变暖对生态系统的影响

黄军,生命科学学院

摘要:近几百年来，全球气候发生了翻天覆地的变化，主要表现为全球气候变暖。全球气候变暖也随之产生了很多新的环境问题，影响生态系统的各个方面，如直接导致生物多样性的锐减、海平面上升、冰川退缩、冻土融化、冰湖封冻期缩减、陆地面积减少、中高纬生长季节的延长、动植物生长范围向南北两极和高海拔地区延伸、一些植物开花期提前等。关键词：气候变暖；温室效应；生态环境；生物多样性锐减

The Effects of Global Warming on Ecosystem

Huang Jun, College of Life Sciences

Abstract:The global climate has dramatically changed over the centuries, which features global warming. Global warming triggers a lot of environmental problems, such as decrease in bio-diversity, sea level rising, frozen earth melting, the period of freezing lake shortening, the shrinking of the land, growing time of the middle-high altitude prolonging, the scope of the animal and plant extending from the pole to high altitude, and the anthesis advancing. Therefore, the global warming has affected a variety of aspects of the bio-system.

Key words:Global warming; green-house effect; eco-environment; loss of biodiversity

1 引言近百年来，地球气候经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化，专家预估:未来50-100 年全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展。我国气候的变暖趋势以西北、华北、东北最为明显。我国冬季增温最明显，1985 年以来，我国已连续出现了17 个全国大范围的暖冬，华北地区出现了暖干化趋势。全球变暖将给地球和人类带来复杂的潜在的影响，既有正面的，也有负面的[1] 。例如随着温度的升高，副极地地区也许将更适合人类居住；在适当的条件下，较高的二氧化碳浓度能够促进光合作用，从而使植物具有更高的固碳速率，导致植物生长的增加，即二氧化碳的增产效应。但是与正面影响相比，全球变暖对人类活动的负面影响将更为巨大和深远。据报道，由于气候变暖的影响，珠穆朗玛峰的顶峰下降了 1.3 米[3]。

2 全球气候变暖的原因造成气候变暖的原因是多方面的，其中人为影响是最重要的。。自19 世纪末工业革命后，世界各国工业化、城市化快速发展，使大气中CO2 等“温室效应”气体持续增加。而森林植被遭到大量砍伐和破坏，全球森林植被覆盖率持续下降，平衡大气中二氧化碳与氧气的生态功能不断下降，结果导致全球“温室效应”持续增强，使近百年来全球气候持续变暖[2] 。一般气候变暖的原因包括自然和人为两个方面, 越来越多的学者认为气候变暖与人为活动有

直接关系[1]。

2.1 自然原因自然原因主要包括海洋、陆地、火山活动、太阳活动、自然变率等,不少科学家还将气候变

暖归结为大气候条件。地球逐渐变暖是地球大气自身调节的结果。自地球形成后，不同的地质时期气候呈现一定的规律, 一定幅度的气温波动是正常的, 目前地球正处于“增温期” [7] 。丹麦国家太空中心(Danish National Space Center) 认为,由于帮助形成云层的部分宇宙线被太阳的较强磁场阻挡,导致了地球温度的升高。从十年至百年的长时间尺度分析,影响气候的长

期波动的主要因子是太阳辐射[14] 。俄罗斯天文学家Habibullo Abdussamatov 还认为长期上升的太阳辐射是造成地球变暖的原因。太阳活动是周期性的,能影响大气周期性升温与降温。在百年尺度至千年尺度变化周期中,主要是76 年世纪周期和22 年磁周期比较显著,特别是

以世纪周期作用最突出。太阳黑子活动自1935 年出现世纪周期的最低点,至1979 年出现世纪周期的最高峰,该时期是太阳活动的增强期,对气候变暖作用相当大,甚至在一定时期内可

超过C02的升温作用［2］。Singer按时段对气温变化进行分析，认为1880〜1940年全球气温

有所上升，这是“小冰期”(1450〜1900年)长期持续寒冷之后的回暖属于自然气候变化，而非人类活动的影响。不论根据何种平均气温序列，1940〜1975 年或者气温明显下降，或者在振荡中略有下

降［5］。近600 年的地磁场模型资料和全球平均温度序列之间有较好的相关，地表浅层热场是地球深层焦耳热的反映，地磁场通过焦耳热的不断释放影响气候变化［14］。地磁场变化超前于全球气温变化。从地磁场的变化来看， 21 世纪初全球变暖的趋势有所减缓。中高纬地区冬季气温与厄尔尼诺现象发生具有一致性，即厄尔尼诺现象发生当年冬季气温低，翌年也低;厄尔尼诺现象发生当年冬季气温高，翌年也高。目前有观点认为，气候变暖其实并不全

是因为人类排放出的温室气体，火山喷发同样会排放出大量的温室气体。各个外界强迫因子

在过去的100 年可能造成的温度变化中，以火山活动的作用最重要，其次是太阳活动，C02 的影响最小。臭氧层的破坏，进入地球大气的紫外线增强，地球上所有生物的进化和生存将受到威胁，地表植被和海洋浮游生物的减少或消失，必然减少贮存在植物体和用于光合作用的C02 ，从而使大气中的温室气体增加

［6］。

2.2 人为原因温室气体、气溶胶、土地利用、城市化等是造成气候变化的主要因素。在变暖机理研究中，人类活动导致温室效应增强令人关注。大气温室气体增温效应早在1827 年就被证实。目前，越来越多的学者认为，气候变暖主要因素是人类活动排放的C02 、CH4 等大量温室气体［2］。在产生“温室效应” 的原因中，C02 占50 % ，甲烷沼气占12%含氯氟烃占15% ，N20 占10%，03 等占5%。1750 年以来，全球大气中C02、CH4 、N20 和一些氢氟碳化物的含量剧增，目前已经远远超出工业革命前的水平。CO2的增加主要是人类使用化石燃料所致，而CH4和NO的

增加主要是由于人类的农业生产活动。Crowley 利用能量平衡模式(Energy Balance Climate Model) 研究了近1000 年来北半球的气温变化，他认为20 世纪的升温中，温室气体的贡献已超过了气候的自然变化。

CO2一旦排放到大气中，可以生存50〜200年［10］。从CO2的生存

周期来看，现在空气中很大一部分CO2是发达国家从工业革命以来排放到大气中的，现在仍在起作用。1750〜1950年发达国家排放的二氧化碳占世界总量的95% ，1950〜2002 年，发达国家二氧化碳排放量占世界累计排放量的77%。IPCC1990 年第一次评估报告认为，近百年的气

候变化可能是自然波动或人类活动或二者共同影响造成的。1996 年第二次评估报告提到，

依据越来越多的各种事实，人类活动对气候变暖产生的影响已被觉察出来［14］。2001 年第三次评估报告认为人类活动造成气候变暖的可能性在66 %以上。到2007 年的第四次评估报告

认为，人类活动是气候变暖的主要原因，可能性已达90 %以上，并且列举了一系列新的气候变

化事实。这些事实主要包括1906〜2005年全球地表平均温度升高0.174 C ;2005年全球大

气CO2浓度379ppm，为65万年来最高;与1980〜1999年相比,21世纪末全球平均地表温度可能会升111〜614 C;21世纪高温、热浪以及强降水频率可能增加，热带气旋强度可能加强

等［14］。

3 全球气候变暖的危害

3.1 对生态环境的危害

首先，气候变暖使海平面上升、海岸带和海岸生态系统产生变化。随着温室效应的增强，气温升高，海水温度也随之升高，海水由于升温而膨胀，促进海平面升高。另一方面，气温升高使南北极和高山冰雪融化，也会导致海平面上升。其次，气候变暖导致冰川和冻土减少。高山生态系统对气候变化非常敏感，冰川将随着气候变化而改变其规模。由于全球变暖，一些冰川出现了减少和退缩现象。再次，气候变暖导致湖泊水位下降和面积萎缩，湖泊作为降

水和有效降水的历史和现代记录，更能反映气候变化的空间变化和区域特征[4] 。

北半球冰雪覆盖量自1960 年减少了大约10%，山脉冰川在20 世纪期间明显退缩。北极的冰雪厚度在过去的40 年间已经丧失了近40%，气候变化导致全球海平面在过去100 年中平均

上升了0.1-0.2 米。20世纪“平均每年上升1-2 毫米”预计1999-2100年上升0.09-0.88米比20 世纪高

2-4 倍。世界大部分地区降雨明显增加，北半球的中高海拔区每10 年增加0.5%-1%，严重降雨事件发生率增加了2%-4%。亚洲和非洲过去几十年旱灾的频率和严重程度都一直在

增加[5]。