第六章 全球变化与海平面变化

海洋水体积的变化
地球表面水量 98 ％在海洋中， 2%在陆地。冰期时， 大量陆地冰川造成海洋水的大量损失。导致海面下降，而 间冰期，海面便上升。 回声探测方法确定的现代南极大陆冰川体积为（ 2330.4）×106km3，如果全部融化会使全世界海洋水层增厚 60-75m。格陵兰冰盖全部融化，将使海洋水层增厚6-11m。 现代全球冰川总共可造成 65-80m 的海洋水层增厚，即海 面上升。 海盆的干涸也能使海平面升降。在地质历史上，晚中 新世期间，地中海曾与世界海洋隔绝，发育了大量蒸发盐 岩（ 石 膏与 岩 盐 ） 而 干涸 。 地中 海 占世 界 大洋 体 积的 0.28% ，这些海水加入到大洋，将会使大洋海面上升 1015cm。
第一次寒冷时期
（公元前1000—前850年）
第二次温暖时期
（公元前770—公元初）
据历史资料记载，鲁国（今山东）冬天 没有冰，当时竹、梅等亚热带植物分布 界限偏北，表明当时气候比现在暖。 据历史资料记载，淮河曾结冰，从昌黎 到营口的渤海海面曾三年结冰，表明气 温下降。
第二次寒冷时期
（公元初—6世纪）
其二在于海洋平面是地球表层系统中，大气与海 洋水之间物质与能量交换的界面与基面，陆地地貌发 育的基面；
其三在于它是地球形状的显示，与平均海平面重 合并伸展到大陆以下的水准面称大地水准面，它接近 于一个旋转椭球体。
海平面变化的原因
海洋水体积的变化 洋盆容积的变化 海水物理性质的变化 海水盐度的变化 天文因素效应 地球物理因素的变化 人类活动的影响
海洋在全球变化中的作用
海洋在全球碳循环中的作用
空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量 基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增 长、边消耗” 的动态平衡状态。这就是多年来二氧化碳占空气 成分0.03%（体积分数）始终保持不变的原因。 但是近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼 吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳， 远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍乱伐， 大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转 化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降 低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与 转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气 中二氧化碳含量的增长，就使地球气温发生了改变。
海平面的内涵
“海平面”的全称叫平均海 平面。原意在相当长的时间 内，海水表面的平均高程是 静止不动的，可用它作为大 地测量高程的零点。 平均海平面的“高程”， 是验潮仪自动记录并求平均 值计算出来的。事实上，由 于各国各地验潮站观测时限 及观测方法技术的不同，所 以产生的平均海平面高程， 普遍存在一定的差异。
海平面的概念
验潮站的资料显示现代海水表面的高度瞬息变化； 海平面只是某一时间内的平均海平面。 地球表面同一时间内不同地方的海面是不等高的。 测量学上把某些地方某一时间内海水面的平均高度 作为高程起算点；地球物理上平均海平面被近似地 作为地球表面的作用等势面，即大地水准面。 现代海平面即海拔高度的起点，由验潮站以每小时 的潮位记录，长期平均值得来，作为测量地区高程 系统的基准面。 我国1956年规定青岛平均海面作为全国统一的高程 起算面，即黄海基准面。
洋流的变化将影响全球气候的变化
厄尔尼诺现象：又称厄尔尼诺海流， 是太平洋赤道带大范围内海洋和大 气相互作用后失去平衡而产生的一 种气候现象。正常情况下，热带太 平洋区域的季风洋流是从美洲走向 亚洲，使太平洋表面保持温暖，给 印尼周围带来热带降雨。但这种模 式每3—7年被打乱一次，使风向 和洋流发生逆转，太平洋表层的热 流就转而向东走向美洲，随之便带 走了热带降雨，出现所谓的“厄尔 尼诺现象”。
一项声明中指出： “图瓦卢的领导人承认由于抵挡不了日渐上升的海水， 他们将迫不得已舍弃家园。”
3.可能导致干旱、洪涝、暴雨
等灾害事件的增加。进而导致 世界各国经济结构的变化
思考： 举例说明气候变暖对经济结构的影响
作物生长 期延长
熟制 提高
干旱
增 产
温度 升高
蒸发 增强
降水 异常
旱涝 灾害
减 产
全球变化与海平面变化
据考证，在距今约3000多年前，我国中原地区的气候比现在暖和得 多，那里生存着许多热带和亚热带动植物。热带标准动物——大象 几乎随处可见。因此，当时的河南省称为豫州，“豫”字形象比喻 为一个人牵了一头大象，直到现在，河南省仍简称“豫”。
全球变化
全球变化指在地球环境方面，自然和人为因 素变化导致所有的全球问题以及相互作用。 主要内容：
气候变暖对于不同地区的农业影响不同：
中国气象局局长秦大河说，气候变暖将给 我国农业生产的布局和结构带来一定影响，气 候变暖后，我国冬小麦的安全种植北界将北移 到沈阳—包头—乌鲁木齐一线。 预计到2050年，气候变暖将使三熟制的北
界从长江流域北移至黄河流域；两熟制地区将 北移至目前一熟制地区的中部，一熟制地wenku.baidu.com的
洋盆容积的变化
当海底扩张速度快时，离开洋中脊的海底没有足够的 时间冷却下沉，使洋盆底较高，海面将上升发生海侵。相 反，当海底扩张速度缓慢时，海底有更多的时间冷却，海 底比正常情况下降深，因而使海面下降发生海退。 海洋中，现有的洋中脊长65000km，其中2/3分布于北 冰洋、大西洋和印度洋，它的体积为 95.41×106km3 ，在 它发育的18000万年以来使海面上升了 265m，平均每千年 上升1.5cm。 大陆地壳的收缩使洋盆空间扩大，也会影响海面变化。 喜马拉雅山隆起之前，印度大陆和欧亚大陆间是一片广阔 浅海，随着印度板块与欧亚大陆发生碰撞使陆地减少了 4×106km3 ，使海面下降 10m ，这期间，海面下降速率为 0.22cm／ka。
面积将减少23.1％。 同时，我国主要作物品种的布局也将发生变 化。
气候变暖还会对哪些产业产生影响？
羽绒服生产线
滑雪场人工造雪
4.对人类健康的威胁会增加
全球气候变暖将会威胁人类，特别是 热带、亚热带国家的低收入人口的健康。
气候变暖有利于昆虫的孳生繁衍，增加了主要通 过蚊虫传染的疾病如疟疾、血吸虫病和登革热爆发 的频率和强度。全球气候持续变暖以及人和动物宿 主的接触不断增加，地球上极有可能出现若干新传 染病（如“非典”的传播疑与气候变化有关），往 往对于人类危害严重。 此外，气候变暖引致的 高温热浪强度和持续时间 的增加可能导致以心脏和 呼吸系统为主的疾病和死 亡增加。一些极端的天气 异常状况甚至会对人类心 理健康产生不利影响，造 成精神发病率的上升。
全球气候变化
19世纪末以来，世界气温出现明显的波动上升现象。
我国历史时期的寒暖变化
第一次温暖时期
（公元前3500—前1000年）
据历史资料记载，黄河流域有象、水牛 和竹等。估计当时的气温和降水量数值 都比现在高，是我国历史时期最温暖的 时代。 据历史资料记载，汉水曾两次结冰，紧 接着又是大旱，气候寒冷干燥。
生物多样性的减少
现在每天有约100个物种灭绝！ 不同物种以及同一物种不同基因的消失是地 球上完整的生命机体的致命伤。
人类对生物多样性的损害，其恢复至少需要 1亿年以上。
土地利用格局和环境质量的改变
森林面积在急剧减少，现在正以38.53m2/h的 速度从地球的表面消失。 全球沙漠化面积扩大、土地极度退化现象非常 严重。全世界沙漠化速度为5-7*104km2/a，全 世界每年有500km2的土地不能再生产粮食。 全球的环境质量急剧下降。
第三次温暖时期
（7—9世纪）
据历史资料记载，当时的长安（今西安） 无冰雪，梅和柑橘都能在关中地区生长， 表明气候转暖。 据历史资料记载，华北已无野生梅，太 湖曾全部冻结，苏州附近的南运河曾经 常结冰，福建的荔枝曾两次冻死，表明 当时的气候比现在冷得多。 据历史资料记载，杭州曾几年无冰雪， 西安等地有竹子生长，显示气候转暖。
厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成 一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和 暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。
海洋在全球变化中的作用
海面升降
19世纪末以来，全球温度不断升高，1860年以 来由全球升温引起的海面上升量为15-25cm，预 计在2100年，全球平均气温将上升1-3.5℃，由于 海洋热膨胀和冰川、极冰区的融化，全球海平面 上升将达到15-95cm。
2.海平面上升
气候变暖的后果 -- 海平面上升！
思考： (1)全球气候变暖如何导致海平面上升？ (2)海平面上升会带来什么危害？
啊！小岛 快淹没了！
由于地球气温越来越高，引起海水上涨，南太平 洋岛国图瓦卢部分土地被海潮淹没，一些小珊瑚岛群 变得无法居住，导致居民无家可归，大约有三分之一 的图瓦卢居民需要移民。图瓦卢政府已向新西兰政府 发出呼吁，希望新西兰能接纳３０００名图瓦卢居民 前往定居。 图瓦卢政府发言人表示，据估计，该国的岛屿将 于50年内遭海水淹没。目前岛上许多坑洞已遭海水灌 入，可居住面积越来越小。一些居民已开始迁移往美 国、新西兰等国。
全球气候变暖 大气臭氧层的损耗 大气中氧化作用的减弱 生物多样性的减少 土地利用格局与环境质量的改变 人口的急剧增加
地质时期（距今22 亿年—1万年），曾 反复出现过3次大冰 期，气温呈下降趋 势；大冰期之间为 间冰期，气温呈上 升趋势。 历史时期（1万年 左右），有时为温 暖期，有时为寒冷 期。我国历史时期 的气候大约可分为 4个温暖期，4个寒 冷期。
碳循环
海洋在全球变化中的作用
海洋在全球碳循环中的作用
现阶段，人类活动每年向大气排放二氧化碳约60亿 吨碳，其中将近30亿吨碳留在大气中，另外30亿吨 碳被海洋吸收。 20亿吨被大洋吸收 近10亿吨的碳被陆架边缘浅海区的生物体吸收
全球陆架边缘海是碳的“汇”还是“源”？
海洋在全球变化中的作用
调节气候的作用
℃
( updated from Jones et al., 2003 )
年
近现代全球年平均气温变化曲线图
全球气候变暖的影响
1.导致生态系统的调整 2.海平面上升 3.可能导致干旱、洪涝、暴雨等 灾害事件的增加。进而导致世界
各国经济结构的变化
4.对人类健康的威胁会增加
1.导致生态系统的调整
全球气候变暖，将会改变植被群 落的结构、组成及生物量，使森林生 态系统的空间格局发生变化，同时也 造成生物多样性的减少。
第三次寒冷时期
（10—12世纪）
第四次温暖时期
（13世纪）
第四次寒冷时期
（15—19世纪）
这段时间长达500年。当时北京附近的 运河封冻期比现在长50天左右。
公元1856－2003年全球地表温度变化
（相对于1961－1990年30年气候平均）
温 度 距 平 （ ）
1860-2000年全球地表温度上升0.4－0.8℃ (平均0.6℃)； 近百年间17个最暖年份出现在1983年以后。 20世纪以来，1998年最暖，2002和2003年为第二和第三暖年。
南极冰芯二氧化碳含量的变化ppm
碳的储存库
大气圈：储量最小，二氧化碳等 岩石圈：储量最大，碳酸盐岩等 水圈 生物圈：2000 年的估计数据,全球陆地生态系
统碳储量约24 770 亿t ,其中植被4 660亿t ,土壤 20 110 亿t 。森林为陆地生态系统中最大的碳储 库,森林植被的碳储量约占全球植被的77 %,森林土 壤的碳储量约占全球土壤的39 % 。
如1963年多佛尔海 峡两岸大地水准网联测， 发现设在纽林的英国国 家高程基准，比设在马 赛的法国国家高程基准 竟低了20cm。
水文学上的平均海平面 (MSL)是据30天内每 小时读数推算，精确定 义要求有18.6年的读 数。
海平面的内涵
平均海平面的综合指示意义： 其一在于它是洋盆容积与海洋水量的函数。海洋 水量从属全球性的水文循环及其变化。洋盆容积从属 于全球性的与区域性构造运动及其发展变化；
大气臭氧层的损耗
臭氧层能够阻止有害短波辐射进入地球的表面。
南极南部海洋上空已经出现臭氧层空洞，而且每 年都在变深； 北极臭氧层在寒冷季节里损耗10%；美国上空臭 氧层在变薄。
臭氧层的损耗主要来自于氯氟烃。
大气中氧化作用的减弱
在正常情况下，大气可以通过氧化作用来清 除那些干扰现有功能的气体和分子。 大气中的羟基可以清除大气中的甲烷和CO， 但随着排放量的增加，甲烷污染物没有办法 被清除。