12 大气污染与全球气候

12
一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
④ CFCs
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一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
⑤ 气溶胶
大气气溶胶和温室气体对全球温度的联合作用
兰线是包括温室气体和气溶胶的共同作用；红线是去除了硫酸盐气溶胶 作用后，全球平均温度的变化
14
一、温室气体与全球气候变化
715ppb增至2011年
的1803ppb； 1999-2006 增 速 ： 1.99ppb/年； 2007-2011 增 速 ：
6ppb/年
11
一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
③ N2O
全球大气中 N2O 浓 度值已从工业化前
时 代 的 约 270ppb
增 至 2011 年 的 324ppb
2. 影响气候变化的大气成分
辐射强迫(Radiative forcing)
• 全球地球-大气系统可获得的净辐射能量，W/m2
•
•
正的辐射强迫会使地球表面和低层大气变暖，负的辐射强
迫使其变冷。 辐射强迫值依赖于每种温室气体浓度增加的大小，相关气
体的辐射特性，以及业已存在在大气中的其它温室气体的
浓度。
Water
(Ice/Snow albedo: ~0.9) (Ocean albedo: ~0.1)
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
1968
2007
Hale Waihona Puke Baidu
Rongbuk glacier in 1968 (top) and 2007 (bottom). The largest glacier on Mount Everest’s northern slopes feeds Rongbuk River.
9年
50-102年 120年 22天
25
340015000 298 4
17
0.01-0.05 0.5% ppm
一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
人类活动是气候变化的主要原因
自20世纪中叶以来，大部分已观测到的全球平均温度的升 高很可能是由于观测到的人为温室气体浓度增加所导致的
全球变暖潜势(global warming potential,GWP)
• 某一给定物质在一定时间积分范围内与二氧化碳相比而得 到的相对辐射影响值。
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一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
辐射强迫：2005年与工业革命前（1750年）相比
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一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
Ranunculus glacialis (glacier buttercup)
Lagopus muta (Ptarmigan)
Tetrao mlokosiewiczi
(Caucasian black grouse)
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
④ 气象灾害事件
1980-2010年全球重大气象灾害次数显著增加
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一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
受人类活动影响的全球碳循环(2002-2011年)
单位：pg
Source: Le Quéré et al. 2012; Global Carbon Project 2012
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一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
化石燃料和水泥生产的CO2排放
一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
• 到2020年, 可再生能源占能源消费总量的15％
主要温室气体及其特征
GHG CO2 工业革命 前浓度 280 ppm 2010年浓 年增 度水平 长率 390ppm 辐射强迫 生存期 50-200年 GWP 1
0.4% 1.66W/m2
CH4
CFCs N2O O3
700 ppb
0 270 ppb
1803 ppb 0.8% 0.48W/m2
533 ppt 324 ppb 2.2% 0.34W/m2 0.25 % 0.16W/m2 0.3W/m2
1
北京 天津 2
3 上海
广州 6 7
汕头 4
8
5
27
一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
28
一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
Observed sea ice changes
Source: NASA
29
一、温室气体与全球气候变化
Years C/decade
25 0.1770.052 50 0.1280.026 100 0.0740.018
5
一、温室气体与全球气候变化
1. 全球气候变化与温室效应
② 温室效应：温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，减
少向外层空间的能量净排放，使大气层和地球表面变热
长寿命温室气体：CO2、CH4、CFCs、 N2O
燃煤：43%
21
一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
化石燃料和水泥生产的CO2排放：按国家排序
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
CO2 排放，亿吨/年
人口：45% GDP：46% CO2排放：56%
2011年全球二氧化碳排放量前14国家
22
一、温室气体与全球气候变化
32
一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
Xu et al., 2009, Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, PNAS
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
4. 气候变化的影响
Sea level rise
Hurricane
Ice & snow melting
Ecosystem & biodiversity
Glacier retreat
Human health
Extreme weather 25
一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
① 海平面上升：1.4-2mm/年;1993年以来2.7-3.7mm/年
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一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
发展中国家2020年前排放达到峰值，发达国家2020年和 2050年分别比1990年减排30%和85%
42
一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
实现GHG浓度稳定的减缓组合
43
一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
评估到的物种中，约20%～30%可能会灭绝 全球升温1.5-2º C，粮食减产的风险增大
全球升温1.5-2º C，更多人口遭受海岸线洪水
的风险 2℃以下的升温都很可能对健康造成不利影响 2℃以下的升温会导致极端事件强度、频度和 位置发生改变; 升温2～3℃以上，冬季降水强 烈增加而积雪减少，许多地区洪水多发
农林牧 生物灾 害 6%
地震灾 海洋灾 害 8% 害 7%
冷冻害 7%
风雹 8%
台风 4%
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
升温1～1.5℃，缺水人口增加4-11亿
升温3～4℃，缺水人口增加11-32亿 如果全球平均增温幅度超过2～3℃，在目前所
气候变化已经对人类生 活造成影响，并将可能 导致灾难性后果
① 温室气体减排
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
95
74
CO 2排放量/(kg/GJ)
64
57
0 煤 油 液化气 天然气 生物质
不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量
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一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
• 到2020年, 可再生能源占能源消费总量的15％；
2. 影响气候变化的大气成分
① CO2
过去10年大气中CO2浓度以1.8ppmv/年 的速率增长，而 过去50年平均仅为1ppmv/年。
9
一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
① CO2
10
一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
② CH4
全球大气 CH4 浓度 值从工业化前的约
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一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
利用碳循环模式可以把排放与温度直接关联起来，得到不同二 氧化碳浓度情景下的排放和增温值
大气1ppm CO2相当于 2.12 × 109 吨C
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一、温室气体与全球气候变化
5. 应对措施和策略
① 温室气体减排
•要使升温2℃以下的几率在50%以上，IPCC AR4 WGIII的第一和 第二类情景的低端符合条件 •第一类情景意味着峰值为500ppmCO2当量，2015-2020年GHGs排 放达到峰值，2050年全球在2000年的基础上减排50%。
1. 全球气候变化与温室效应
① 全球气候变化：在全球范围内，气候平均状态统计学
意义上的巨大改变或者持续较长一段时间的气候变动。
NOAA
4
一、温室气体与全球气候变化
1. 全球气候变化与温室效应
① 全球气候变化
Warmest 10 years:
1998,2005,2003,2002, 2009, 2004,2006, 2007,2001,2008
② 雪盖/冰川面积减少
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
③ 农业和自然生态系统
Change in latitude of bird center of abundance
Rubus chamaemorus
(Cloudberry)
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
北极年平均海
冰面积以每 10 年 2.7% 的 速 率减少
September Average Arctic Sea Ice Extent, 1979–2009
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
② 雪盖/冰川面积减少
0.9
0.1
ICE/SNOW
Note: The first number is wind power potential, the number in bracket is the ratio of wind potential to current electricity.
风电的发展潜力
McElroy et al., Science, 2009 45
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
④ 气象灾害事件
• 1950年～2000年，中国农田因洪涝灾害受灾面积平均为 937万公顷，因洪涝灾害减产粮食约占同期全国平均粮食 产量的3%左右
气象灾害影响大、损失重
气象灾 害 71%
干旱和洪涝灾害影响最大
干旱 53% 洪涝 28%
其他灾 害 8%
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一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
南极冰芯中提取的大气中温室气体浓度变化
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一、温室气体与全球气候变化
2. 影响气候变化的大气成分
① CO2
全球大气中 CO2 浓 度已由工业化前时
代 的 约 280ppm 增
加 到 2011 年 的 390ppm
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一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
化石燃料和水泥生产的CO2排放：人均排放
20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0
人均CO2排放，kt/人
2011年人均二氧化碳排放量
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一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
化石燃料和水泥生产的CO2排放
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一、温室气体与全球气候变化
Source: Peters et al. 2012a; Le Quéré et al. 2012; CDIAC Data; Global Carbon Project 2012
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一、温室气体与全球气候变化
3. 人类活动对气候的影响
化石燃料和水泥生产的CO2排放：燃料与部门贡献
水泥：3%
燃气：18% 燃油：36%
第十二章 大气污染与全球气候
本章主要内容
一．温室气体与全球气候变化 二．臭氧层破坏问题 三．致酸前体物与酸雨 四．大气棕色云
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一、温室气体与全球气候变化
1. 气候变化与温室效应 2. 影响气候变化的大气成分
3. 人类活动对气候的影响
4. 气候变化的影响 5. 应对措施与策略
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一、温室气体与全球气候变化
IPCC, 2012
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一、温室气体与全球气候变化
4. 气候变化的影响
① 海平面上升
海平面上升将影响 河口湾生态系统和 海岸带经济 70% 大城市、一半 人口和 60% 国民经 济生产位于海岸带 低洼地区 中国沿海平原脆弱带
1.辽河下游平原 2.华北平原 3.华东平原 4.涵江三角洲 5.珠江三角洲 6.广西沿海平原 7.琼北平原 8.台湾沿海平原