《全球环境变化》PPT课件.ppt

全球环境变化,好莱坞电影后天,2004年5月28日，后天在全美各大影院首轮上映,卡特里娜飓风,2005年8月29日，卡特里娜飓风登陆美国路易斯安那州新奥尔良。造成1000多人死亡，经济损失1000多亿美元。为美国历史上最严重的一场自然灾害。,新仙女木事件与温盐环流,新仙女木事件与温盐环流格陵兰：10年间突然升高5度（8600年前）和15度（12600-11400年前）,热带风暴强度的变化Webster,PJ等，,台风/飓风的天数变化只有北大西洋近几年明显升高,不同强度台风/飓风的个数变化强风暴个数明显增多,背景：海面温度的变化趋势,NIO：北印度洋NATL：北大西洋SIO：南印度洋SH：南半球WPAC：西太平洋EPAC：东太平洋SPAC：南太平洋,什么是全球变化？,(主要由人类活动引起的)可能改变地球系统生命支撑能力的全球性环境变化,人口增加,土地覆被变化,大气化学成分的变化,生物多样性的变化,气候变化,经济全球化,全球变化,全球变化的事实全球变化的科学全球变化的预测全球变化的影响全球变化的经济和政治全球变化的哲学,1.全球变化的事实,近千年来大气CO2浓度变化,大气化学成分的变化温室气体,45万年以来大气二氧化碳浓度的变化,目前的CO2浓度是42万年的最大值,大气中其他温室气体和气溶胶的变化,过去400年大气气溶胶浓度变化,过去1000年大气温室气体浓度变化,大气化学成分的变化臭氧,南极臭氧层空洞,98,臭氧空洞造成紫外辐射增加,全球臭氧变化趋势60S-60N,1998年9月19日达1000万平方英里,近年来臭氧问题有所缓解,蒙特利尔议定书是1987年国际社会签署的保护臭氧层公约,土地利用/土地覆被的变化,其他,林地,草场,耕地,农田扩张 农业文明约有1万年的历史，但耕地增长速度缓慢。耕地的扩张主要发生在1850以来的140年间，其中最近90年来全球耕地面积增加了一倍；林地减少 过去140年间，拉丁美洲林地面积减少了28%；南亚和东南亚减少了34-38%城市扩张 总面积只占陆地总面积的1%左右，但发展迅速。,自1700年至1980年，自然生态系统占地从95%减少到65%,自1700年至1980年，人工生态系统占地从5%增加到35%,物种的减少,有关生物多样性，人类现有的知识最少。拿热带雨林来讲，生活在地球上的所有生物物种中，十种之中有六种来自热带森林，而科学家所能认识的只不过3/10。,IPCC第三次评估报告有关气候变化的结论,过去140年地球表面气温的变化红柱年平均，据器测数据；黑线10年滑动平均；黑色区间线95%的置信范围；横轴1961-1990年的均值。,结论：20世纪内地球表面平均温度上升了0.6 0.2oC（比第二次评估增加了0.15oC)；在北半球，1990年代很可能是有器测记录（1861）以来最热的年代，1998年是有器测记录以来最热的一年；20世纪内两次增温期最为明显：1910-1945，1976-2000。,IPCC第三次评估报告有关气候变化的结论,千年来地球表面气温的变化（北半球）红线年平均，据器测数据；兰线年平均，据树轮、珊瑚、冰芯、历史文献；黑线50年滑动平均；灰线95%的置信范围；横轴1961-1990年的均值。,结论（北半球）：就增温的速度和持续时间而言，20世纪很可能是过去1000年中最强烈的世纪；1990年代可能是过去1000年中最热的年代，1998年是可能是过去1000年中最热的一年。,中高纬度陆地变暖最明显,-1-0.8-0.6-0.4-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,增温速率（/10年）,近百年全球温度变化速率（1901 2000年）,19762000年全球冬季温度明显上升,冬季温度变化趋势（19762000年）,-1-0.8-0.6-0.4-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,增温速率（/10年）,中高纬大陆地区降水明显增加，非洲降水明显减少,-50%-40%-30%-20%-10%0 10%20%30%40%50%,降水增长速率（%/世纪）,年降水变化趋势（19001999年）,IPCC有关气候变化的其他结论,气温和海温 1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2oC的速度递增，超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期加长；海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半；对流层气温 1950年代以来，地表以上8km的大气层平均每10年增温0.1oC；雪被和冰被 卫星资料显示，1960年代末以来，全球雪被面积很可能减小了10%；地面观测显示，20世纪北半球中高纬度地区湖泊和河流封冻期很可能缩短了半个月；极地以外的高山冰川在20世纪出现广泛的消退现象；1950年代以来，北半球春夏海冰范围减小了10-15%。最近几十年，北极海冰的厚度在夏末秋初可能减薄了40%。自然05年8月报道南极拉森-B冰架2002年的崩裂是1.1万年以来规模最大。,IPCC有关气候变化的其他结论,海平面上升，海洋热储增加 20世纪全球平均海平面上升了；1950年代以后海洋热储增加。降水 20世纪北半球中高纬度大陆地区，每十年的降水量很可能增加了0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减少了0.3%;20世纪后半叶，北半球中高纬度地区，强降水天气可能增加了2-4%。,中国气候变化的事实,近50年增温速率,东北、西北和华北地区气候变暖最为明显,近50年降水变率,华北地区降水明显减少；西北干旱区降水增加,我国已经连续经历了16个暖冬,年,冬季,年平均,温度（）,2.全球变化的科学,地球系统,地球系统科学,以“地球系统”为研究对象，研究地球系统整体的结构、特征、功能和行为的一门全新的集成科学，是全球变化研究的理论基础。,地球系统科学的科学目标,阐明自然和人为驱动力对地球系统的作用与反馈，揭示地球系统整体演变的规律与机制，发展地球系统变化趋势的预测理论与方法，建立地球系统变化的调控理论与方法。,两个时间尺度的地球系统变化,几千年至几百万年尺度固体地球变化的那些不可抗拒的过程主宰着所有其他过程。这些过程包括：地核和地幔过程 它们主导着地球的主要磁场，几乎涉及地球的所有质量和动能；板块构造过程 其作用在于通过地壳的形成和破坏以及大陆的形成而产生地表地形；太阳驱动过程 其作用在于使地形起伏剥蚀夷平，并使物理气候系统和生物地球化学循环系统趋于多样化。,几十年至几百年尺度正是在这一时间尺度内，自然变化对人类有着重大的影响，且人类活动对全球过程的影响也最显著。这一时间尺度上，两大过程最为重要：物理气候系统 太阳驱动的大气和海洋环流系统，控制着地表的温度和降水分布；生物地球化学循环系统 碳、氮、硫、磷等大气和生态系统的关键物质，与物理气候系统联接的独立系统，控制着生态系统的生产力及气候系统。,地球系统科学：概念化模式,大气物理动力学,对流层化学,人类活动,温室气体,土壤,土地利用,气候变化,污染物/温室气体,物理气候系统,生物地球化学循环,海洋生物地球化学,海洋动力学,陆地生态系统,地表能/水平衡,全球水循环,平流层化学/动力学,外部动力,太阳,火山,几十年尺度的变化模拟,地球系统科学伙伴计划,建立可持续发展基础的地球系统科学,IGBP的研究思路,Storage3.3/yr.,全球碳收支,3.全球变化的预测,冰芯记录的15万年来和四次冰期的气温与CO2浓度变化,IPCC有关气候变化原因的结论,a只考虑自然强迫：太阳辐射、火山活动；b只考虑人类活动强迫：温室气体、硫化物气溶胶；c上述两类因素同时考虑。,IPCC有关气候变化原因的结论,大气化学成分变化的预测（IPCC，2001）,CO2 changing by 540 to 970 ppm;CH4 changing by 190 to+1970 ppb(present concentration 1760 ppb);N2O changing by+38 to+144 ppb(present concentration 316 ppb);Tropospheric O3 changing by-12 to+62%.,到2100年，因气温升高造成的海平面上升可能达到9-88cm(在1990年的基础上)SAR:13-94 cm,到2100年，全球气温可能上升的幅度为oC(在1990年的基础上)。这是同时考虑了温室气体的增温作用和气溶胶的降温作用后得出的结论SAR:1-3.5oC,IPCC有关21世纪气候变化的预测,预测年均气温的变化(2050s)区域差异,2050年代年均气温与目前状况的对比。为四大全球气候模型在不同初始条件下运行结果的平均值。假设条件包括温室气体排放量相当大气中CO2 浓度每年增加1%。,Hadley Centre for Climate Prediction and Research,预测中国年均气温(2050s),2050年,已有研究成果表明,未来变暖的范围和强度增加。温度增加幅度由南向北增大。西北地区温度上升明显。,预测年均降水量的变化(2050s)区域差异,2050年代年均降水量与目前状况的对比。为四大全球气候模型在不同初始条件下运行结果的平均值。假设条件包括温室气体排放量相当大气中CO2 浓度每年增加1%。,Hadley Centre for Climate Prediction and Research,4.全球变化的影响,气候变化的影响,已经造成的影响冰川退缩,1920,1940,1960,1980,2000,2020,1900,5,10,15,年,1970年,2000年,高山生态系统对全球变暖十分敏感一些冰川出现减少或退缩现象,冰川面积（平方公里）,乞里马扎罗山,已经造成的影响冰川退缩,1994,1986,1980,1973,1962,小冰期后期以来的变化,1962年以来连续退缩情况,天山乌鲁木齐河源1号冰川,断开,已经造成的影响湖泊水位下降与面积萎缩,年,年,湖水位(米),湖水位(米),1960,1970,1980,1990,4000,4500,5000,湖面积(平方公里),年,下降约12米,缩小670多平方公里,青海湖（a）近百年和（b）近六百年水位变化的重建曲线,气候变化的影响水资源,HadCM2、HadCM3预测的径流量变化,气候变化的影响海岸带,全球50-70的人口分布在海岸带，60的中国人口集中在距海岸线60 km的范围内。目前，全球受风暴潮影响的人口有4600万。海平面上升50 cm将使受灾(淹没和风暴潮)人口增加到9200万；上升100cm，受灾人口将达到11800万(没有考虑人口增长的因素),Source:CIESIN,气候变化的影响作物产量,图中的评价与IPCC第二次评估报告大致相同，即：中高纬地区为正效应，低纬地区为负效应；产量变化的区域差异较大；因CO2的肥料效应，某些国家和地区初期增产，而后期由于高温胁迫而减产。对中国全国平均水平来讲：气候变化对作物产量的影响是正效应,5.全球变化的经济和政治,应对气候变化需要全球行动,1979年第一次世界气候大会呼吁保护气候1988年世界气象组织和联合国环境规划署组 建政府间气候变化专门委员会(IPCC)联合国大会通过保护气候的决议1990年第二次世界气候大会呼吁制订气候公 约，联合国大会决定谈判气候公约1992年气候公约开放签署，我国签署并批准1994年气候公约生效1995年气候公约第一次缔约方大会决定启动 议定书谈判1997年京都议定书通过2005年京都议定书正式生效,发达国家义务：在20082012年内将二氧化碳等温室气体排放量在1990年排放水平上平均减排5.2%。,欧盟：8美国：7日本：6,%,%,%,温室气体具体减排指标,京都议定书的主要内容,发展中国家义务：编制国家信息通报，其核心内容为温室气体排放源和吸收汇的国家清单；制定并执行减缓和适应气候变化的国家计划。,京都议定书的主要内容,国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大,1990,2000,2020,2030,2010,2050,2075,2100,0,5,10,15,20,25,30,年,我国在世界CO2排放中的比例,(%),1990年约占全球的10%，未来可能占1525%,国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大,目前CO2排放量已位世界第二。2025到2030年间，CO2排放量很可能超过美国，居世界第一位。甲烷、氧化亚氮等排放量也居世界前列。,我国人均温室气体排放量低,我国人均CO2排放量目前低于世界平均水平。但是经济增长迅速，能源结构粗放，利用效率低。据预测20302035年后会超过世界平均水平。,主要国家人均CO2排放（吨/人）,美国为什么不签订京都议定书？,化石能源消费总量将受到限制能源结构需要进一步调整节能和新能源技术需要开发和应用生活方式和能源消费模式需要改变此外对国际竞争力、就业机会也产生影响,美国担心履行议定书使能源使用成本提高，损害其经济发展，降低其国民生活水平。,各国签订京都议定书对经济的影响,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,加、澳、新,美国,日本,西欧,GDP损失,相对减少率（%）,损失在0.2%2.0%；,2.02,0.59,1.96,0.42,1.5,0.31,1.2,0.19,1.53,1.23,0.82,0.64,各国签订京都议定书对经济的影响,减排边际成本（美元/吨碳）,0,100,200,300,400,500,600,700,加、澳、新,美国,日本,西欧,成本76666美元/吨碳,425,145,322,76,666,169,646,97,201,178,211,330.5,减排对我国经济的影响,主要国家单位GDP CO2排放（千克/美元）,我国单位GDP排放CO2高；一次能源消费结构中煤炭约占70%，是少数几个以燃煤为主的国家之一。技术、设备相对陈旧、落后，能源消耗强度大。调整能源结构受能源资源结构的制约，提高能源利用效率面临技术和资金压力。,6.全球变化的哲学,全球变化值得担忧吗？关于发展的哲学,走向崩溃的地球！,未来？有什么好担忧的吗？,西蒙与埃尔里奇之争：赌注未来,马尔萨斯主义者：面对太多的危机石油能源的储量、土地的生产能力、酸雨的危害、沙漠化的发展、多样性的损失、气候变化“失去远见就意味着灭亡”，“告诉人们最坏的结果是为了一个更好的未来”,乐观主义者：面对多数和流行观点科学家的预测、传媒的夸大、政客的参与“让事实和数据说话”，“短缺是利润和创新的源泉”,生态学家保罗.艾尔里奇,经济学家朱利安.西蒙,谢谢！,