全球变化8现代气候变化课件.pptx
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- 全球 变化 现代 气候变化 课件
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1、近现代的全球变化近现代的全球变化第一节第一节全球气候系统的变化全球气候系统的变化 第二节第二节生态系统的变化生态系统的变化一、全球气候系统的变化一、全球气候系统的变化 大气圈组成成分的变化大气圈组成成分的变化 温度和降水的变化温度和降水的变化 气候变化的自然原因气候变化的自然原因 海平面的变化海平面的变化 大气圈组成成分的变大气圈组成成分的变化化大气化学成分的变化大气化学成分的变化 会改变大气层中的能量会改变大气层中的能量 分布分布, ,破坏原有的物质和能量平衡破坏原有的物质和能量平衡。自然、人为干扰的影响下,大气圈中的自然、人为干扰的影响下,大气圈中的微量微量 气体变化非常明显气体变化非常明
2、显。人类对全球大气成分的变化负有十分重要的人类对全球大气成分的变化负有十分重要的 责任。责任。人类改变大气成分的三种途径人类改变大气成分的三种途径: :1 1 通过工农业生产、生活活动改变地表向大气的排放通过工农业生产、生活活动改变地表向大气的排放。(化石燃料的燃烧排放(化石燃料的燃烧排放如如COCO2 2、S0S02 2、COCO、NONO、甲烷等)、甲烷等)(制冷剂的使用致使含氯氟烃物质排放)(制冷剂的使用致使含氯氟烃物质排放)(森林的燃烧增加(森林的燃烧增加COCO2 2的相对含量)的相对含量)(种植水稻增加甲烷的排放,化肥的使用致(种植水稻增加甲烷的排放,化肥的使用致N N2 2O O
3、的增加)的增加)2 2 由土地覆盖变化而改变与大气交换的比例由土地覆盖变化而改变与大气交换的比例。(如森林破坏使地表生物量减少从而影响大气中(如森林破坏使地表生物量减少从而影响大气中COCO2 2和和0 02 2 平平衡,生物活体中储存的衡,生物活体中储存的C C含量减少)含量减少)3 3 排放到大气的某些化学物质在大气中发生一系列化学反应,排放到大气的某些化学物质在大气中发生一系列化学反应, 改变原有的平衡改变原有的平衡。(如进入大气中的氟里昂分子中的氯原子在紫外线的作用(如进入大气中的氟里昂分子中的氯原子在紫外线的作用 下挣脱出来,反复与臭氧反应,破坏臭氧分子,一个氟里下挣脱出来,反复与臭
4、氧反应,破坏臭氧分子,一个氟里 昂分子可导致十万个臭氧分子的破坏)。昂分子可导致十万个臭氧分子的破坏)。人类活动对大气成分变化影响的具体表现人类活动对大气成分变化影响的具体表现: :1 1 使一些成分的含量增加使一些成分的含量增加(如(如COCO2 2、S0S02 2、COCO、NONO、甲烷等)、甲烷等)2 2 使另一些大气成分的含量减少使另一些大气成分的含量减少(如平流层臭氧)(如平流层臭氧)3 3 改变一些大气成分的性质改变一些大气成分的性质(如大气中水的酸化;(如大气中水的酸化;S0S02 2和氮氧化物在大气中被氧化成和氮氧化物在大气中被氧化成 为酸性气溶胶为酸性气溶胶, , 它们溶入
5、雨滴或雾滴使雨、云或雾酸化)它们溶入雨滴或雾滴使雨、云或雾酸化)4 4 向大气中增添人工合成的成分向大气中增添人工合成的成分(如氟里昂(如氟里昂- -人工合成的含氯氟烃物质人工合成的含氯氟烃物质, ,原本不存在)。原本不存在)。 COCO2 2含量及其他温室气体的增加含量及其他温室气体的增加据冒纳罗亚山观据冒纳罗亚山观 测站记录:测站记录:1919世纪开始世纪开始,CO,CO2 2 含量持续增加含量持续增加, ,19581958年大气年大气COCO2 2 含量为含量为3153151010-6-6, ,19981998年,已达年,已达3603601010-6-6, , 比工业比工业革命前增加了革
6、命前增加了 60601010-6-6。因此因此, ,在在4040年时间年时间 里里, , COCO2 2含量增加了含量增加了 45451010-6-6, , 增加速增加速率约率约1.01.01010-6 -6 / /年。年。据极地冰芯分析据极地冰芯分析 资料:资料:近近 2020万年里万年里, , 大大 气中气中COCO2 2含量长期波含量长期波 动于动于1901901010- -6 6 2802801010- -6 6左右。(如图)左右。(如图)按照人类排放温室按照人类排放温室 气体的趋势,溫室效应气体的趋势,溫室效应 將使地球暖化,並在下將使地球暖化,並在下 2121世纪中期以前見到明世纪
7、中期以前見到明 显的效应。显的效应。COCO2 2浓度加倍之后,浓度加倍之后, 地表平均溫度將升高地表平均溫度將升高 2 25 5左右(左右(19811981)。)。但这些气候模型並未但这些气候模型並未 考虑海洋环流的迟滯效考虑海洋环流的迟滯效 应,但亦不表示大洋底应,但亦不表示大洋底 流的迟滯終能延缓暖化流的迟滯終能延缓暖化 的危机。的危机。其它温室气体的增加也倍受注意。其它温室气体的增加也倍受注意。大气里的甲烷大气里的甲烷(CH(CH4 4) ) 正在以每年正在以每年 1%1%2%2% 的速的速 率增加;率增加;一氧化二氮一氧化二氮(N(N2 20)0)增长速率为增长速率为0.2%/0.2
8、%/年年, , 氟里昂在氟里昂在19901990年代以前的增长速率为百分之年代以前的增长速率为百分之几。几。从从1970197019851985年年, ,北半球中高纬度地区对流层北半球中高纬度地区对流层 中中臭氧臭氧(0(03 3) )含量估计增加了含量估计增加了70%70%以上。以上。这些气体多数具有长生命期这些气体多数具有长生命期( (如如 N N2 20 0、CHCH4 4、 CFCsCFCs、HCFCsHCFCs 等等),),可以在对流层保留很长时间可以在对流层保留很长时间, ,并对地球的温室效应产生影响并对地球的温室效应产生影响 ( (见表见表) )。目前对这些微量气体的了解比对目前
9、对这些微量气体的了解比对 C0C02 2还差。还差。N N2 2O O 的增加可能与全球化肥使用量的增多有关的增加可能与全球化肥使用量的增多有关, , 这种物质还是平流层臭氧的有破坏者。这种物质还是平流层臭氧的有破坏者。甲烷甲烷的增加可能历史悠久,的增加可能历史悠久,300300年前大气中甲年前大气中甲烷烷 的含量只有的含量只有 0.70.71010-6-6。臭氧臭氧的增加一方面和人类排放的的增加一方面和人类排放的 N0N02 2光分解产光分解产物有关物有关, ,同时还可能与平流层臭氧变化相联系。同时还可能与平流层臭氧变化相联系。氟里昂氟里昂主要是人类使用制冷剂、喷雾剂等散失到主要是人类使用制
10、冷剂、喷雾剂等散失到 大气中的大气中的, , 它也是平流层臭氧的主要破坏者。它也是平流层臭氧的主要破坏者。 平流层臭氧含量的减少平流层臭氧含量的减少平流层内的平流层内的O3大气圈中的大气圈中的O3主要分布在平流层内主要分布在平流层内, , 202025km25km处最为集中处最为集中, , 形成所谓臭氧层。形成所谓臭氧层。平流层臭氧含量的减少平流层臭氧含量的减少人类活动对臭氧层人类活动对臭氧层O O3 3变化的影响:变化的影响:超音速飞机、超音速飞机、 日益增加的氮氧化物日益增加的氮氧化物(NO,NO(NO,NO2 2) )、用于多种工具和制冷设备中的含氯氟烃、用于多种工具和制冷设备中的含氯氟
11、烃、 核武器试验、核武器试验、 可能的核战争产生的氮的可能的核战争产生的氮的氧化物。氧化物。 氮氧化物直接进入臭氧层氮氧化物直接进入臭氧层, 可破可破坏坏O3层。层。2020世纪世纪7070年代以来年代以来, , 臭氧层的臭氧层的O O3 3 不断减少不断减少, , 减少趋势随纬减少趋势随纬 度增高而增加。在南极上空度增高而增加。在南极上空, ,臭氧含量在每年臭氧含量在每年1010月份前后削减最月份前后削减最 多多, ,出现所谓出现所谓“臭氧洞臭氧洞”现象现象 。据观测据观测,1979,1979年年19851985年年, ,南极地区上空南极地区上空O O3 3含量减少了含量减少了 40%40%
12、50%,50%,全球全球6 6年里年里O O3 3含量减少约含量减少约3%3%。到。到19871987年年, , 南极上空的南极上空的 “臭氧洞臭氧洞”又宽又深又宽又深, ,已经扩大到南极大陆以外已经扩大到南极大陆以外, ,一度引起科一度引起科 学界和公众的深切恐慌。学界和公众的深切恐慌。观测表明观测表明, ,北半球大气臭氧浓度也出现减少趋势。北半球大气臭氧浓度也出现减少趋势。平流层臭氧层的破坏的后果平流层臭氧层的破坏的后果(包括对气候、生物、人类健康造成的不良影响)。(包括对气候、生物、人类健康造成的不良影响)。臭氧层变稀薄臭氧层变稀薄, , 会引起会引起对流层气温上升对流层气温上升, ,
13、而而平流层气平流层气 温温则将则将下降下降,从而,从而导致导致大气环流的变化大气环流的变化, , 进而进而影响全球大气影响全球大气 其它方面的变化其它方面的变化。臭氧减少臭氧减少, , 对流层大气对太阳活动的反应可能会更为对流层大气对太阳活动的反应可能会更为 敏感敏感, , 近地面气候变化有可能更加剧烈近地面气候变化有可能更加剧烈。臭氧层的破坏,会引起臭氧层的破坏,会引起地球生命系统的严重灾难地球生命系统的严重灾难。海洋中浮游生物可能是紫外辐射增强的最大受害者。海洋中浮游生物可能是紫外辐射增强的最大受害者。 浮游生物和鱼类幼体的死亡将引起食物链的中断浮游生物和鱼类幼体的死亡将引起食物链的中断,
14、 , 并进一步并进一步 扰乱整个海洋生态系统扰乱整个海洋生态系统。紫外线增强紫外线增强, ,人类皮肤癌的发病率将上升;紫外线增人类皮肤癌的发病率将上升;紫外线增加加 还伤害眼睛还伤害眼睛, , 造成白内障从而失明造成白内障从而失明; ;紫外线增加损伤人体紫外线增加损伤人体免疫免疫 系统系统, , 降低抗病能力。降低抗病能力。臭氧层的破坏对气候的影响。臭氧层的破坏对气候的影响。臭氧层强烈吸收太阳紫外辐射。臭氧层强烈吸收太阳紫外辐射。 由于由于臭氧层的存臭氧层的存在在, , 到达对流层和地面的太阳紫到达对流层和地面的太阳紫外辐射量非常少。而外辐射量非常少。而平流层由于吸收太阳短波辐射平流层由于吸收
15、太阳短波辐射 能能量温度升高量温度升高, , 但但地表则由于缺乏短波部分辐射能地表则由于缺乏短波部分辐射能 的收的收入使温度相对较低入使温度相对较低。当当臭氧层变稀薄臭氧层变稀薄, , 透过臭氧层的太阳辐射将会增透过臭氧层的太阳辐射将会增 加加, ,会引起会引起对流层气温上升对流层气温上升, , 而而平流层气温平流层气温则将则将下降下降。对流层和平流层气温的变化又会对流层和平流层气温的变化又会导导致大气环流的致大气环流的 变化变化, , 并进而影响全球大气其它方面的变化并进而影响全球大气其它方面的变化。在太阳活动期间在太阳活动期间, , 太阳辐射变化最多的波太阳辐射变化最多的波 谱段位于紫外线
16、部分。谱段位于紫外线部分。臭氧层在正常情况下对太阳活动引起的辐臭氧层在正常情况下对太阳活动引起的辐 射能量变化起到缓冲器作用。射能量变化起到缓冲器作用。如果如果臭氧减少臭氧减少, , 对流层大气对太阳活动的对流层大气对太阳活动的 反应可能会更为敏感反应可能会更为敏感, , 近地面气候变化有可近地面气候变化有可 能更加剧烈。能更加剧烈。臭氧层的破坏对生物的影响。臭氧层的破坏对生物的影响。臭氧层的破坏,过多的紫外线直接投射到地表臭氧层的破坏,过多的紫外线直接投射到地表, , 会引起地球生命系统的严重灾难。会引起地球生命系统的严重灾难。大部分植物(如农作物)对增强的紫外辐射大部分植物(如农作物)对增
17、强的紫外辐射 都表都表现出不同程度的受伤害现出不同程度的受伤害, , 抗病能力下降。抗病能力下降。臭氧减少臭氧减少 25% 25% 所引起的紫外辐射增加所引起的紫外辐射增加, , 能使大豆产量下降能使大豆产量下降 20% 20%25%( 25%( 考虑抗病能力考虑抗病能力 的减低的减低, , 实实 际减产可能会更多际减产可能会更多 ), ), 同时大同时大 豆种子中蛋白质和植物油含量也分别下降豆种子中蛋白质和植物油含量也分别下降5% 5% 和和 2% 2%。 因此因此, , 臭氧层破坏可能会对世臭氧层破坏可能会对世 界粮食产量和粮食质量造成显著影响。界粮食产量和粮食质量造成显著影响。臭氧层变化
18、对水生生态系统的影响。臭氧层变化对水生生态系统的影响。海洋中浮游生物对紫外线几乎没有什么抵海洋中浮游生物对紫外线几乎没有什么抵 抗能力,可能是紫外辐射增强的最大受害者。抗能力,可能是紫外辐射增强的最大受害者。海洋鱼类的幼体对强紫外线照射也是忍受海洋鱼类的幼体对强紫外线照射也是忍受 不了的。在紫外辐射增强不了的。在紫外辐射增强 20%20% 的情况下的情况下, , 生生 活在水深活在水深 10m10m 以上的鱼的幼体将全部以上的鱼的幼体将全部 死亡。死亡。浮游生物和鱼类幼体的死亡将引起食物链浮游生物和鱼类幼体的死亡将引起食物链 的中断的中断, , 并进一步扰乱整个海洋生态系统。并进一步扰乱整个海
19、洋生态系统。臭氧层变化对人类健康的影响。臭氧层变化对人类健康的影响。紫外线增强紫外线增强, , 人类皮肤癌的发病率将上升。人类皮肤癌的发病率将上升。O O3 3 浓度每降低浓度每降低1%,1%, 皮肤癌患病率将增加皮肤癌患病率将增加 2%2% 。 O O3 3 含量下降含量下降2.5%,2.5%, 世界每年将多增加世界每年将多增加 1 1万万5 5 千千人死于皮肤癌。人死于皮肤癌。紫外线增加还伤害眼睛紫外线增加还伤害眼睛, , 造成白内障从而失明造成白内障从而失明; ; 紫外线增加损伤人体免疫系统紫外线增加损伤人体免疫系统, , 降低抗病能力。降低抗病能力。 气溶胶的变化气溶胶的变化近年来近年
20、来, , 由人类活动排放到大气中的由人类活动排放到大气中的 S0S02 2, , 及其产生的气溶胶及其产生的气溶胶, , 引起人们极大注引起人们极大注 意。意。土地荒漠化等导致的土地荒漠化等导致的大气矿物气溶胶大气矿物气溶胶也也 得到广泛关注。得到广泛关注。这些大气气溶胶可能已经对区域性气候这些大气气溶胶可能已经对区域性气候 变化产生了重要影响。变化产生了重要影响。 气溶胶的变化气溶胶的变化人为气溶胶的源地:人为气溶胶的源地:北半球的工业化地区北半球的工业化地区, ,包括北美东部、欧洲和东亚。包括北美东部、欧洲和东亚。这些地区这些地区, 化石燃料使用产生了大量的化石燃料使用产生了大量的S0S0
21、2 2和氮和氮 氧化物。氧化物。S0S02 2和和 氮氧化物与大气中水汽和矿物微粒相互氮氧化物与大气中水汽和矿物微粒相互 作用形成硫酸盐和硝酸盐气溶胶。作用形成硫酸盐和硝酸盐气溶胶。由此由此产生酸雨产生酸雨, 日趋加重的日趋加重的酸雨正在改变着水酸雨正在改变着水 循环的性质和功能循环的性质和功能, ,使得陆地上淡水的补充过程发使得陆地上淡水的补充过程发 生变异生变异, , 陆地上陆地上河湖、土壤受到酸雨的污染而发生河湖、土壤受到酸雨的污染而发生 性质的改变性质的改变, , 陆上的许多陆上的许多生命活动会因此受到伤害生命活动会因此受到伤害, 地表的风化、侵蚀过程也会因此而改变地表的风化、侵蚀过程
22、也会因此而改变。悬浮在对流层大气中的硫酸盐和硝酸盐气溶悬浮在对流层大气中的硫酸盐和硝酸盐气溶 胶胶, , 又是散射太阳辐射、造成区域性气候变化的又是散射太阳辐射、造成区域性气候变化的 重要因子。重要因子。研究认为:研究认为:人为气溶胶的辐射强迫作用是负值人为气溶胶的辐射强迫作用是负值, , 即引起即引起 地面降温。地面降温。北半球中纬度地带,过去北半球中纬度地带,过去 100100 多年增温较多年增温较 少可能和人为气溶胶的抵消作用有直接关系。少可能和人为气溶胶的抵消作用有直接关系。自然原因产生的矿物气溶胶,主要来源自然原因产生的矿物气溶胶,主要来源 于于干燥与半干燥地区风扬起的粉尘干燥与半干
23、燥地区风扬起的粉尘, ,以及农以及农 业地带农闲季节业地带农闲季节从土壤表层吹起的矿物和从土壤表层吹起的矿物和 少量有机微粒。少量有机微粒。北非、中亚和北美的沙漠地带北非、中亚和北美的沙漠地带, , 以及欧以及欧 亚大陆和北美大陆的温带农业区是最重要亚大陆和北美大陆的温带农业区是最重要 的源地。的源地。矿物气溶胶的作用矿物气溶胶的作用矿物气溶胶对太阳辐射的作用还不完全矿物气溶胶对太阳辐射的作用还不完全 清楚清楚, , 一般认为它的作用也一般认为它的作用也通过散射阳光通过散射阳光 使受影响地区温度降低。使受影响地区温度降低。矿物气溶胶可能也矿物气溶胶可能也通过水汽凝结过程和通过水汽凝结过程和 对
24、流过程影响区域性降水。对流过程影响区域性降水。与温室气体不同,悬浮在大气中的与温室气体不同,悬浮在大气中的气溶胶存留气溶胶存留 时间比较短时间比较短, , 一般不超过一般不超过1010天。天。且几乎全部集中于且几乎全部集中于 对流层对流层, , 重力沉降和雨水的淋洗会重力沉降和雨水的淋洗会很快将其清除很快将其清除。温室气体温室气体在大气中可以在大气中可以存留上百年甚至更长时存留上百年甚至更长时 间。间。因此因此, , 如果人类现在找到一种办法可以避免排如果人类现在找到一种办法可以避免排 放硫和氮的氧化物放硫和氮的氧化物, , 那么它们的辐射作用会立刻停那么它们的辐射作用会立刻停 止止; ; 但
25、温室气体即使现在停止排放但温室气体即使现在停止排放, , 它们的作用仍它们的作用仍 将在今后很长时间内存在。将在今后很长时间内存在。近百年近百年温度和降水的变化温度和降水的变化 全球地表气温的变化全球地表气温的变化全球平全球平均地表气温序列是反映气候系均地表气温序列是反映气候系统统 变化变化的最重要指标,自的最重要指标,自1990年以来年以来,IPCC 的四次气候评估报告的重要内容之一就的四次气候评估报告的重要内容之一就是是 不断更不断更新、建立近新、建立近100-150年全球平均气年全球平均气温温 序列。序列。 全球地表气温的变化全球地表气温的变化1 全球地表气温序列的建立全球地表气温序列的
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