全球气候变化及其影响

三、全球气候变化的Leabharlann Baidu征和原因
（一）特征
（二）原因
全球气候变化的特征和趋势
全球气候正经历以变暖为主要特征的变化
– 自然气候变率的幅度：在最近一次冰期的冰川后退 期间，全球变暖的速率是2℃/千年。 – 在20世纪已经升高了大约0. 6℃
气候未来的变化仍然具有不确定性
– 未来大气中温室气体浓度的估算存在不确定性。
气候历史的指纹（冰芯）及探索

測量氧的同位素組成
气泡分析：分析冰芯中滞留氧泡的大
气化学成分，即可测得其二氧化碳的
含量。

花粉分析
氧同位素测定的意义
O18不易蒸发，O16易蒸发。因而，在夏天高温时， 水中所含O16减少，故O18/O16的值增加；冬天低温时， O18/O16的值减小。据此，测定冰岩芯中各冰层的O18/O16 值的变化，即可确定冰层的年龄：其比值的每一起伏 为一年。 实际测定一组现代冰川上某点的气温以及相应时间 降雪中的O18/O16值，得到该地区气温与O18/O16值关系的 曲线；之后，把过去某一年冰层中O18/O16值与上述曲 线比较，即可知道当年的气温。

证据之一 :
乞力马扎罗山“无”雪
乞力马扎罗的雪正在融化，并可能在15年内完全消 失。目前与1912年相比，乞力马扎罗的“雪帽”就 已经缩小了82％。
证据之二:
图瓦卢：生于海洋，死于海洋？
图瓦卢
这张照片显示，在南太平洋岛国图瓦卢，海水已经淹没了一片陆地。 图瓦卢海域出现罕见潮汐，由于全球气候日益变暖，这个四季风景如画 的南太平洋小国面临被海水吞没的危险。 由于温室效应造成海平面上升，大洋洲岛国图瓦卢的居民从2002年 起开始被迫举国搬迁。这个波利尼西亚群岛的小国是第一个因海平面上 升被迫撤离家园的国家，然而可以肯定的是它不会是最后一个。
有上升趋势,冷季最强,暖季最弱。 – 全年、冷季与暖季的温度分别高出各自正常值 的0 .9、1 .3与0 .3℃。
世界各地气温变化的事实

中国
– 1951-1990年的40年间,平均最低温度明显增
加,每10年约增加0 2℃,尤其是冬季的平均最 低温度上升明显,每10年约增加0 4℃。 – 全国都发现平均最低温度上升的趋势,但北方 增加较多,南方增加较少。 – 平均最高温度增加并不明显,冬季增加最多, 但每10年也仅上升0 1℃
（1）二氧化碳是引起全球气温升高的罪魁祸首：在过去40年里对大气进 行的直接观测表明,大气中ＣＯ2的在稳定增长，温室气体的寿命很 长, 温室一旦变暖,其逆转变化将会很慢。 （2）人类活动是引起气候变化的主要因素：矿物燃料的燃烧,森林大火
温室气体的种类
种类 增温效应（％） 生命期（年） 氧化碳 63% 50-200 甲烷 15% 12-17 氧化亚氮 4% 120 氢氟碳化物 13.3 全氟化碳 50000 六氟化硫及其它 7%
气候历史的指纹---冰芯
所有在大气中循环的物质都会随大气环流而抵达冰 川上空，并沉降在冰雪表面，最终形成冰芯记录。冰芯 分析的每一个参数都至少载有一个地球系统变化过程的 信息。 冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标； 净积累速率是降水量大小的指标； 冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的 演化历史； 宇宙成因的同位素可以提供宇宙射线强度变化、太 阳活动和地磁场强度变化的证据； 冰芯中微粒含量和各种化学物质成分的分析结果， 可以提供不同的时期大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、 生物活动、大气环流强度、火山活动等信息；冷期时微 粒含量较高，而暖期时微粒含量偏低。 冰芯也记录了人类活动对气候环境影响和各种信息， 如重金属污染、有机物污染和工业污染物。
温暖期
水热充足地区，植物生长量大，生物循环加快
一、全球气候变化的事实
（一）气温变化
（二）降水变化
（三）雪盖冰川的变化
1、世界各地气温变化的事实

美国
– 美国东北部,无霜期的起始日在20世纪90年代
中期已较50年代提前了11天。 – 1910-1998年间 ，低于0℃的天数有少许减少。

俄罗斯
– 在全年、冷季(10～4月)与暖季(5～9月),气温都


世界各地降水变化的事实
（三）雪盖冰川的变化
陆地雪盖：1966年以来的北半球年平均雪盖面 积有减少趋势。 1980′s中以来约减少10%。 海冰： 1973年以来卫星观测北极的海冰面积 也有下降趋势。自1978年至今，北极海冰面积 可能减少2.8%。 山岳冰川： 20世纪之前只有缓慢的后退，20世 纪初后退加速，到20世纪末不少冰川后退了 1～3km。近20年热带雪线上升约100m 。
对于北极熊等极地动物来说，北极持续变 暖将使它们遭遇一场大浩劫，而北极地区 的居民如因纽特人等主要食物来源就是这 些动物。
IPCC对20世纪全球气候变化的评估



全球表面平均温度在20世纪已经升高了大约0.6℃ 过去的40年,近地球8ｋｍ内的大气层温度增加 雪盖与冰区范围减少 全球平均海平面上升,海洋含热量增加 降水量有增加的趋势 厄尔尼诺现象更加频繁 部分地区干旱有所增加 人类活动继续影响着气候
青藏高原冰芯研究的一些重要成果
1.建立了古里雅冰芯末次间冰期以来的气候记录
该冰芯中的氧同位素比率记录与极地冰芯中的氧 同位素比率记录及太阳辐射率的对比，发现高原地区 气候变化在万年时间尺度上对太阳辐射率变化的响应 要比极地地区强烈得多，这表明青藏高原地区是全球 气候变化的敏感地区。 还表明，不论在冰期，还是在间冰期，高原地区气 候都存在强烈的震荡，并且存在不同时间尺度的气候 突变。如在末次冰期向全新世的转换时期世界一些地 区出现了一次突发的强烈降温事件，这次事件也清楚 地记录在该冰芯中
世界各地气温变化的事实
1951-1990年,中欧年最低与最高气温分别上升 了0 6℃与0 52℃ 全球陆地有37%的地方,年最低气温与最高气温 分别增加了0 84℃与0 28℃,但年均最高气温的 增加要少得多。 芬兰自20世纪50年代以来,年均最低气温的增高 也大大超过年均最高气温的增高。
全球气候变化及其影响
一、全球气候变化的事实 二、全球气候变化的研究方法 三、全球气候变化的特征和原因 四、全球气候变化影响 五、全球气候问题及对策
气候变化的时间尺度
近代气温变化示意图
气候变化的尺 度
地质时期
变化特点
寒暖交替 气温波动较大 寒暖交替 气温波动较小 气温波动上升
历史时期 近代气候
温暖期 寒冷期

世界140年来的气温变化曲线图
140年来，全球气温上升了0.6-0.9℃，科学研 究表明，最近100年是过去1000年中最暖和的，所 以现在全球气温达到了一千年来的最高值.
全球1880至1995年间平均气温变化曲线图
2、海洋、大气、钻孔温度变化的事实

海洋温度：世界海洋的最上层300m在1998年比1950年中 温度上升了0.3±0.15℃，自1955年到1996年世界海洋的 混合层有0.15℃的绝热增温。 大气温度：
3、全球气温变化的特征

总体变暖 陆地气温增值大于海洋


北半球气温增值大于南半球
中纬度气温增值大于低纬度和高纬度


地表气温增值大于对流层和地下1000米
平均最低气温增值大于平均最高气温
（二）降水变化

降水总量增建没有明显趋势，大体上低 纬度减少，中纬度有增加； 极端降水事件有同样增减的趋势 干旱与洪涝 频率增加
6.青藏高原冰芯微粒研究
湖底和海底沉积物测定
湖底沉积物样品的年龄是采用14C方法测定 的。从埋藏在地下的生物残体或含碳样品中，测 定含碳样品中14C的原子数，再与现代自然界里 相同含碳物质中14C的原子数相比较，就能知道 样品的14C原子数减少了多少，根据其半衰减周 期为5730±40年的规律，该样品的历史年代就可 找到了。 有机质含量高和植物残体丰富应指示相对高 温条件；反之，有机质含量低和植物残体贫乏应 指示相对低温状况。据此，可以用湖底沉积物样 品各沉积层中的植物残体含量变化来定性地描述 历史气温的变化趋势。
青藏高原冰芯研究的一些重要成果
2、建立了敦德冰芯全新世气候记录 3、建立了古里雅冰芯过去2000年以来高分辨 率的气候环境记录
给人们展示了这一时期冰帽所在地区的气候环境变化的细节，记录 表明，尘埃含量指标呈现减小趋势，可见这一地区的大气环境处于逐渐 改善的过程；公元初是一个气温降低降水减少的时期，自此以来气温和 降水都在波动中趋于升高和增大的总趋势；尽管这一时期气温和降水呈 现正相关，并且气温和降水变化均呈现出一些明显而基本相同的周期， 并与太阳活动的周期密切相关，即200年的双世纪周期和11年周期等， 但气温和降水的变化趋势并不完全同步，降水变化滞后于气温变化，滞 后期大致为50～100年；在这一高分辨率记录时期内，曾出现8次暖期和 7次冷期，总体而言暖期的平均持续时间较冷期长，7次冷期中有4次是 重要的寒冷事件，这4次重要的寒冷事件均发生在公元11世纪以来的时 期，而且3次出现在小冰期期间，小冰期并不是过去2000年以来最冷的 时期，而只是距离现在最近的冷期，最冷时期出现在公元11～12世纪。
二、全球气候变化的研究方法
（一）数据观测、统计及模型模拟
（二）冰芯研究
（三）湖芯和海底沉积物研究
竺 可 桢 对 中 国 近 五 千 年 气 候 变 化 的 研 究
气候历史的指纹---冰芯
与历史记录、树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积、黄 土、深海岩芯、孢粉、古土壤和沉积岩等可提取过去气 候环境变化信息的介质相比，冰芯以其保真性好（低温 环境）、分辨率高（可达到年）、记录序列长（可达几 十万年）和信息量大，而受到地球科学家的青睐。
温室气体含量增多
CO2含量与全球气温变化曲线图
140年来，全球气温上升了0.6-0.9℃，工 业革命以来，大气中二氧化碳的浓度增加了30%。
1958至1993年间测定 CO2浓度变化曲线图
全球1880至1995年间平均气温变化曲线图
几种温室气体含量变化曲线图
甲烷 氟氯烃
氟氯烃
一氧化二碳
人类活动与CO2增长
– 对流层低层自1958年以来有0.1℃/10a ，1976～1999

年全球地表气温的增温趋势为0.19℃/10a，。
– 平流层温度则下降趋势明显，而且高度愈高温度下降
幅度愈大，15km为-0.5℃/10a、20～35km为-0.8℃/10a、
50km为-2.5℃/10a。

钻孔温度： 200～1000m深的地下温度在20世纪上升了 0.5℃。大约80%钻孔的温度是上升的。
青藏高原冰芯研究的一些重要成果
4.建立了小冰期以来的气候环境记录
小冰期以来都存在3次冷、暖期的交替循环。两次芯中3次冷、 暖期的发生时间和持续期略有差异。
5.揭示了青藏高原近百年来的气温变化
青藏高原不同地区冰芯记录均表明，近百年来的平均气候 状况是高原地区近600年来最温暖的时期，自上世纪末以来，高原 地区气温一升处于波动上升，冰芯记录还表明高原地区在本世纪 初和60～70年代处于相对低温时段；70年代末开始至今的升温， 是过去50多年来最强烈的一次。
分析取自格陵兰和南极的冰芯所获得的CO2浓度变化的记录具 相当代表性，其范围从冰期的接近190ppmv（百万分之体积浓度） 到较温暖的间冰期（如开始于大约1万年前的最近一次间冰期） 的接近280ppmv。 直到工业革命为止，CO2浓度一直没有超过 280ppmv。 当1958年开始系统大气测量的时候，CO2浓度已经到达了 315ppmv，目前其浓度大约为370ppmv，并以1.5ppmv/年的速率增 长（这个数值比1958年有记录以来的早期的增长速率略高）。
证据之三：
极地地区海冰量下降
过去３０年间，北极地区的 年平均海冰量下降了约８％， 海冰面积总共减少了９ ８．８４万平方公里，比美 国德克萨斯州和亚利桑那州 两州面积总和还要大。过去 ５０年间，阿拉斯加和西伯 利亚的年平均气温上升了２ －３摄氏度，阿拉斯加和加 拿大西部的冬天气温更是平 均上升了２．７８－３．８ ９摄氏度。过去２０年间， 北极地区的冰层融化导致全 球海平面平均上升了约 ７．６２厘米。
– 可用于气候研究和模拟的气候系统资料不足 – 用于预测未来气候变化的气候模式系统不够完善
全球气候变化的原因
1、气候变暖既有自然改变气候的作用(如阳光的变化、火山
爆发),也有人类活动的作用(如温室气体与烟雾),仅仅自 然改变气候的作用不足以解释气候变暖。
2、许多科学家认为全球变暖的物理机制是温室气体含量增 多,导致温室效应加强;