全球气候变化的影响与后果(PPT课件)

盐 度 中 值
丹麦海峡 拉布拉多海
纬向平均的海洋盐度线性趋势
兰色表示盐度减少
IPCC AR4
气候模式可以模拟和预测未来温盐环流变化
IPCC 9个模式模拟的温盐环流变化，预计在未来100年，温盐 环流是不断减弱的（2001年结果）
最新的结果（2007年）表明大西洋温盐环 流（MOC）将很可能 减缓
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。 CO2总的积累排放决定了气候变化，因而对全球平均温度 变化十分敏感的上述翻转要素的未来状况是缓慢地作出响 应，并具有相距甚远的翻转点，其中关键的例子是大冰盖。 注意短生命期的温室气体（甲烷与对流层O3）也可增加北 极迅速的增暖，其综合作用（CH4，BC，减少的硫酸盐气 溶胶，N2O,，F－气体）可超过CO2的贡献。 • 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。
（4）格陵兰与西南极冰盖
突然气候变化的另外例子是格陵兰冰盖的迅速解 体与西南极冰盖的突然崩塌。模式模拟和观测表 明，北半球高纬的增暖加速了格陵兰冰盖的融化， 由于加强的水圈循环而造成的增多的积雪不能补 偿这种融化带来的冰量损失,结果格陵兰冰盖在未 来几世纪可能大大缩小。此外结果还表明，存在 着一个临界温度阈值，超过这个阈值南极冰盖可 预期完全消失。但整个格陵兰冰盖的完全融化是 一个缓慢的过程，将用几个世纪的时间完成，其 结果是使全球海平面上升约7m。这个阈值为全球 平均增暖1.9-4.6℃。
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。
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。 • 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）。
（3）冰川
冰川和冰盖对温度和降水的变化敏感。在过去20年观测表 明，它们的体积在减少，1993-2003年减少率是 0.77±0.22mmyr-1海平面当量，而1961-1998年平均减少 率为0.5±0.18mmyr-1海平面当量。因而已经发生了迅速 的变化，并通过冰川缩小和冰川周边区新暴露的陆面之地 面能量平衡引起的正反馈机制而得到增强。在以后几十年 冰川可能加速损失。根据不同地区11条冰川的模拟，到 2050年预测这些冰川体积损失达60%，美洲的冰川区也受 到影响。7个GCM CO2加倍模拟表明，由于高度平衡线增加， 许多冰川将完全消失。这些冰体的消失速度比潜在的需几 个世纪的冰川重建时间要快得多，在某些地区可能是不可 逆的。
西南极冰盖崩溃的脆 弱性
灰色区域是西南极高于海 平面的地形，棕色是低于 海平面的地形，是受到快 速冰溃的地区。它的变化 范围为0－海平面下2000 米。西南极冰架未绘出。 在东南极高于海平面200 米的地区用蓝色表示
（ Climate compendium，2009）
西南极冰盖（WAIS）的崩溃被认为是全球变暖另 一潜在的响应，目前已引起新的关注，这包括完 全崩溃后可引起海平面上升5m左右。在WAIS Amundsen海部分的冰流在加速，这个信号向上游 传播的快速性，以及Larsen B冰架崩溃后流入该 区的冰川的加速都引起了人们的关注。冰架的存 在可能使冰盖得以稳定，至少在区域尺度上。这 是由于冰盖前缘的冰架可以支撑冰流的下滑，但 目前尚不清楚，一旦对这种较小范围冰盖的支撑 作用减弱或消失，是否会启动一场大范围众多冰 流的发生，以后再导致整个西南极冰盖的失稳。
全球气候变化的影响与后果:
阈值和极端天气气候事件
丁一汇 中国气象局 国家气候中心 2010年9月29日
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 气候事件 四、结语：内在联系
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。
1998
2005
2002
2007
2.00E+07
1.50E+07
1983
1.00E+07
1992
1996
1996
5.00E+06 1978 1983 1988 1993 1998 2003 2008
Year
Konrad Steffen and Russell Huff, CIRES, University of Colorado at Boulder
(IPCC,AR4,2007)
（2）北极海冰
• 北极海冰对全球变暖响应很敏感，虽然冬季海冰 覆盖区变化适中，但预测表明到21世纪末海冰将 几乎完全消失。气候系统中的许多正反馈加速海 冰的变化。冰—反照率反馈使未冻结的海水在夏 季接收到更多的太阳热量。通过暖水平流增加向 北极的海洋热输送，更强的环流以后进一步减少 冰盖。在9月可观测到海冰覆盖的最低值。模式模 拟表明，9月的冰盖由于全球变暖而大量减少，一 般是据变暖的时间尺度演变，由于持续增暖，夏 末大量海冰的消失是永久性的。
格陵兰总融化区
Greenland Total Melt Area – 2007 value exceeds last maximum by 10%
1998
Total Melt Area April - October
3.00E+07
2007
Area Melted (km2)
2.50E+07
1987 1991 1995
全球性接近阈值或翻转点的系统
（1）大西洋经向翻转环流（温盐环流MOC） 和其它海洋环流的变化
• 古气候研究中最确定的气候突变型是与海洋环流变化有关 的突变型。从TAR以来大多数模式研究表明，在以后100 年MOC将减弱以响应全球变暖，并且这种减弱的范围因 模式而有差异，其变化范围到2100年从与自然变率不可 区分到减弱50%以上。到2100年在SRES排放情景强迫下， 没有一个AOGCM模拟显示突变。但某些长期的模拟给出， 如果强迫大，则能发生MOC的完全中止。中等复杂的模 式表明，MOC的阈值可能是存在的，但它依赖于模式中 的增暖值和速率。很少一些AOGCM长期的模拟得到MOC 的完全关闭，且可能是不可逆的。但在实现用AOGCM做 千年模拟之前，潜在不可逆的重大问题仍然是得不到的。 但无论是简化模式或AOGCM都一致得到，由全球变暖引 起的MOC可能的完全关闭将用几十年到一个世纪的时间。 并无直接的模式证明，MOC会在几十年内崩
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。
在未来100年中，全球变暖是否会通过北大 西洋温盐环流的关闭导致气候突变，带来 灾难性影响？
北极仙女木花
从格陵兰冰芯中得到的样本，表明该地区曾在持 续变暖的过程中出现过突然变冷的现象。
图
海洋环流的变化对全球气候变化的影响
全球温盐环流输送带示意图
已观测到北大西洋北部海水盐分在降低
年
北大西洋东部
观测与模拟的9月北极海冰区面积变化的比较（单位：百万平方公里） 实线是13个模式的集合预测，虚线是变化范围，红线是实况。（Stoeve et al.，2008）.2009年达5.10百万平方公里是记录中的第3个最低年， 仍然低于IPCC预测的最低值之下。
多年海冰和第一年海冰比例的演变趋势（第一年海冰：形成于去年9月，直到今年 的融化季（冬季）第二年冰指前一年冬季形成的冰。以2009年春为例，2008年9月－ 2009年融化季开始为第一年冰；2007－2008年冬季的冰为第2年冰）第一年冰更薄， 更易快速融化，虽然面积较大，多年老冰在快速减少。 （ Climate compendium，2009 ）
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