农业气象学经典课件-气候与农业气候.ppt

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1、第七章 气候与农业气候,北京 广州,日照时数 2778.7h/年 1909.0h/年 7.6h/日 5.2h/日最热月平均气温：25.9 28.3 最冷月平均气温：-4.7 13.1 最热极值气温：42.8 37.6最冷极值气温：-27.4 0.1无霜期：179天 353天年降水量：682.9mm 1680.5mm,7.1 气候形成因素,一、太阳辐射（天文辐射）1、年总量：最大值在赤道，随纬度的增高而减少，极地是赤道的41%2、夏半年：最大值在回归线附近，向南北逐渐减少，极地是赤道的83%3、冬半年：最大值在赤道，随纬度的增加迅速减少，极地为04、辐射年较差（夏、冬之差）低纬小，高纬大。5、同

2、一纬度上的太阳辐射总量相同(只考虑太阳辐射）,二、大气环流,1、大气环流使高、低纬度间温差减缓（P180表7-1）；使海陆间水分得以循环2、同一地区，受不同大气环流影响，气候大不相同。如我国江淮一带：冬季：受冬季风（大陆冷高压南下）影响，寒冷干燥夏季：受夏季风（海洋暖高压北上）影响，湿热多雨,3、同一环流，不同地区海陆分布影响，气候大 不相同。,1）如同受东北信风影响大陆东部（如我国东南沿海地区）：风从海上吹来，降水量大大陆西部（如北非撒哈拉大沙漠地区）；风从陆地吹来，降水极少。南美大陆西岸的智利北部；风从东边大陆吹来，虽处海边却成为世界最干旱地区之一。,2）同受西风带上西风的影响,我国华北如

3、北京，甚至包括天津在内，虽然离海很近，但风主要从大陆吹来，属大陆性气候。而北美的加拿大和美国西海岸，风从西侧的太平洋吹来，属海洋性气候,三、下垫面1、海陆分布：温度日、年较差区别，降水的区别、风的区别。2、洋流：冷流、暖流（影响中国的黑潮和亲潮）P182、“厄尔尼诺”现象3、地形：（高山、高原、丘陵、盆地峡谷）对辐射、温度、降水和风的影响四、人类活动,7.2 气候带与气候型,一、气候带气候带是根据气候成因或气候要素的相似性而划分的与纬度大致平行的带状气候区域。人们从低纬到高纬按顺序，将全球划分为十一个气候带，每个半球为五个半气候带即：1、赤道气候带2、热带气候带3、副热带气候带4、暖温带气候带

4、5、冷温带气候带6、极地气候带,二、气候型,气候型是根据气候的主要成因和基本特征划分的气候类型。在同一个气候带里，常由于地理环境或环流性质的不同，出现不同的气候型；相反的，在不同的气候带里，由于地埋环境或环流性质近似，也可出现同类的气候型。1海洋性气候和大陆性气候：2季风气候和地中海气候：3、高山气候和高原气候：4草原气候和沙漠气候,气候带与气候型综合划分,1.赤道多雨气候：位置510，非洲扎伊尔流域，南美亚马逊河流，亚洲与大洋州间的从苏门答腊岛到伊里安岛一带。典型站：秘鲁的伊基托斯2 热带海洋性气候：南北纬1025，信风带大陆东岸及热带海洋中若干岛屿上，如加勒比海沿岸及诸岛，巴西高原东侧沿海

5、，马达加斯加东岸，夏威夷群岛等。典型站：哈瓦那。,3 热带干湿季气候：515左右，也有伸达25左右的，主要分布在上述纬度 的中美，南美和非洲。典型站：廷博 4.热带季风气候：10回归线附近的亚洲大陆东南部,如台湾南部，海南岛，中南半岛，印度半岛大部，菲律宾，澳大利亚北部沿海等地。典型站：柯饮,5.热带干旱与半干旱气候型（a）热带干旱气候：多沙漠，有撒哈拉沙漠，阿拉伯沙漠，塔尔沙漠，澳大利亚西部和中部沙漠，南美阿特卡马沙漠。典型站：阿斯旺；(b)热带西岸多雨干旱气候：热带陆西岸，冷洋流经过的海滨地带如北美加利福尼亚冷流沿岸，北非加拉利冷流沿岸，南非本格拉冷流沿岸。典型站：诺洛斯港。(c)热带半干

6、旱气候：在热带干旱区的外缘。典型站：凯斯。,6.副热带干旱与半干旱气候：南北纬2535，大陆西岸和内陆地区，是在副热带高压下沉气流风和信风带背岸风作用下形成。如：北非利比亚,7.副热带季风气候：位于副热带亚欧大陆东岸，2535左右。它是热带海洋气团与极地大陆气团交接的地带。典型站:上海8.副热带湿润气候：位于南北美洲，非洲和澳大利亚大陆副热带东岸。典型站：查尔斯顿。,9.副热带夏干气候（地中海气候）：凉夏性（蒙特利），暖夏性（那不勒斯）。位于副热带大陆西岸，纬度30 40之间地带，包括地中海沿岸，美国加利福尼亚沿岸，南非和澳大利亚南端。,10.温带海洋性气候：位于温带大陆西岸，4060，包括欧

7、洲西部，阿拉斯加南部，加拿大西海岸的哥伦比亚，美国华盛顿和俄勒冈，南美洲4060西岸，澳大利亚东南角包括塔斯马尼亚岛和新西兰等。典型站：布勒斯特,11.温带季风气候：位于亚欧大陆东岸3555，包括中国华北，东北，朝鲜大部，日本北部及俄罗斯远东。典型站：北京12.温带大陆性湿润气候：位于欧亚大陆温带海洋性气候东侧，北美100W以东的温带地区。典型站：莫斯科,13.温带干旱与半干旱气候：位于3550N的亚洲和北美大陆中心部分，在北半球占有很大面积，南半球南美洲南端阿根廷等。（1）西南亚，中亚，内蒙，新疆，甘肃，美国内华达洲、犹他利和加利副尼亚东南部。典型站：吐鲁番。（2）南美，阿根廷。（3）温带干

8、旱气候气候区与温带季风气候区之间。典型站：赤峰（4）温带干旱气候与地中海气候之间。典型站：德黑兰,14.副极地大陆性气候：位于5065N地区，包括亚欧大陆的斯堪的纳维亚半岛（南部除外），芬兰，前苏联大部，及美国阿拉斯加经加拿大到拉布拉多和纽芬兰大部。典型站：俄罗斯、雅库次克,15.极地长寒气候（苔原气候）：位于北美洲和欧亚大陆北部边缘，格陵兰沿海一部分和北冰洋若干岛屿中，南半球则分布在马尔维纳斯群岛（福克兰群岛），南奥克尼群岛等地。,16.极地冰原气候：位于格陵兰岛，南极大陆和北冰洋的若干岛屿上。17.热带高山气候：拉丁美洲安第斯山脉。18.副热带高山气候：珠穆朗玛峰19.温带内陆干旱区高山气

9、候：美国西南大峡谷,20温带季风区山地气候：长白山21.山地气候中“暖带”和“冷湖”，奥地利的奥茨 山谷22.气候变迁23.人类活动对气候的影响,中国气候特点,1、中国北温带：50以北（大兴安岭北端西坡，黑龙江额尔古纳 旗，漠河地区）。2、中国中温带：我国北方50以南到丹东营口，锦州，承德，兰洲，吐鲁番等。3、南温带：从中温带到秦岭、淮河一带。4、北亚热带：从秦岭淮河至舟山群岛，南昌，衡山，怀化，宜昌。5、中亚热带：北亚热带以南，闽中，南岭，桂中，中缅边界。,6、南亚热带：7、北热带：广东雷洲半岛，云南小部分，台湾南，海南大部。8、中热带：海南南部沿海，西沙群岛，中沙群岛。9、南热带：南沙群岛

10、。10、高原气候：青海，西藏。,7.3气候条件与农业生产的关系,气候与土壤及植被的关系世界农业气候条件分析气候与主要作物生产,气候与土壤及植被的关系 一、气候与植被 植被生产必备条件：适宜太阳辐射，充足的水分CO2和N2等原料，适宜温度。高温高辐射地区小叶。干旱地区叶小多刺肉质。由湿润到干旱，森林、草原、沙漠旱生植被。热带湿润气候大叶利于蒸腾散热，寒带小叶。由赤道到寒带，植被依次为热带雨林、长绿阔叶、落叶阔叶、针叶、苔原。,温带草原 热带雨林 阔叶落叶林带 针叶林,常绿阔叶林 高原荒漠 高山植被 荒漠植被,二、气候与土壤,气候影响土壤水热、矿物质迁移、有机质转化。水热与化学风化。淋溶Fe、Al

11、，钙积，酸碱性。冷湿SiO2灰色，热湿Al2O3、Fe2O3红壤。,黄土,红壤,黑土,栗钙土,石灰土,气候带与植被和土壤类型的关系,世界农业气候条件分析,一、日照 日照时数分布：高值区在亚热带，低值区在北欧北美。0日照与全年差值与纬度海拔有关。特点：中等日照单产较高。温暖季节日照对喜温作物有利。高温多照地区干旱低产。低温高日照地区喜凉作物高产。低温寡照地产或不能生产。世界多数地区日照一般不构成二、太阳辐射 限制因素。总量分布图。光合潜力。温度和水分限制光合。,三、降水 降水分布与农业布局 牧区500mm以下。干旱地区灌溉农业，半干旱地区旱作农业，半湿润地区雨养农业，湿润地区水田农业。降水的季节

12、分布 温带亚热带雨热同季型 中国大部、南俄、美国中南部、拉普拉塔平原。世界谷类作物主产区。热带季风雨热同季型 印度、东南亚、澳大利亚东北部、南美西北部东南部。700以下半干旱高粱、粟，700-1500半湿润湿润禾谷类、薯类、棉花、花生，1500以上热带经作水果水稻块根。,全球年降水量的分布,世界各地的农业水分问题 中国季风 北方干旱、南方季节性干旱、洪涝东南亚干旱与厄尔尼诺南亚旱涝与雨季来临时间不稳定有关东欧北方低温湿润、南方温暖干旱。非洲干旱低产，40%土地不足200mm。撒哈拉以南降水年际变化大的危害甚于少雨。,非洲热带雨季为农事活动中心，年际变化大，块根块茎波动小。赤道多雨对多年生热带木

13、本和块根块茎作物有利，不利谷物收获。美国大平原和西北农区降水丰富调匀，但仍波动。墨北部灌溉棉花。南美东南部降水充裕均匀冬暖适宜作物生产。热到雨林适合多年生经作林木。,四、温度条件农业生产中的温度问题 冷害-东北、日本北部 霜冻中国北方、美国南部柑橘。冻害华北西北、江南。寒害华南。热害长江流域、东南亚、南亚、西亚、非洲、地中海、澳中北部。温度影响产量 加俄春小麦为主，美冬小麦玉米高产，马铃薯高纬度。青藏西欧小麦高产记录。,温度制约作物分布 小麦最冷月-10，玉米最热月18子粒用 22。水稻20，籼稻26。冬小麦北界、春小麦南界。柑橘年均15-24，茶树14以南，橡胶咖啡最冷月18。温度影响种植制

14、度 双季稻104800以上，稻麦两熟04500-5500，麦玉两熟4500，三熟6100以上。,寒潮入侵的主要路径,热干风小麦死熟炸芒,霜冻甘蔗,菠菜冻害,气候与主要作物生产,一、气候与作物生产光温水配合。土壤有机质30和60-80%矿化最强，微生物活动0-45，25-3580%最宜。病虫。二、气候与水稻主栽区45N-35S。晚稻对日长敏感，假种子案件。米质北方好于南方，晚稻好于早稻，灌浆低温有利玻璃质形成不易碎。三、气候与小麦主产区30-35N25-40S，300-1100mm。适宜与否考虑水热、灌溉、越冬条件、抽穗至成熟条件、干旱与湿害。世界小麦高产地区西欧与青藏。,光温水配合与作物产量水

15、平,四、气候与棉花灌溉适宜区高产，生育期平均气温23-30，积温3500d，日照1000h，20日数110d。非灌溉适宜区生育期450-700mm，其他同上。,按纬度和收花期将世界植棉区分为三带：南带：030S，收花期58月，占世界总产7%，巴西、秘鲁、阿根廷、澳大利亚及非洲南部。中带：020N，收花期14月，占世界总产11%危地马拉、印度南部、苏丹、索马里。北带：2050N，收花期912月，占世界总产82%，中国、美国、前苏联、印度、墨西哥、巴基斯坦、土耳其和埃及，为世界棉花主产区,五、气候与玉米适宜生育期平均气温20-25，积温2500d，降水400-800mm，日照900h。中国玉米带东

16、北-西南、美国玉米带大平原北部、南澳、东南欧、西南非、东南非、南美东南部、墨中西部。高寒地区青饲玉米。干旱：长年、季节性、旱年。冷害、涝害、热害,山区地膜玉米 玉米受涝 玉米卡脖旱 大风刮倒玉米,六、气候与块根块茎作物甘薯40N-40S，块根膨大要求温暖。151800马铃薯 40N，最热月24影响产量，多雨影响含糖。,7.4气候变化,气候变化的历程气候变化的趋势和影响气候变化因素ENSO事件与气候异常全球变化学与国际合作,地球气候的变化是客观事实，其演变是冷暖干湿相互交替的周期长短不一的变化。气候变化从成因上分为自然变化和人为变化，气候的自然变化与人类活动引起的气候变化相互叠加，形成了实际的气

17、候变化。,气候变化历程,研究气候变化的资料来源有三：地质考古资料（从地质沉层测）、历史文献（历史地理研究法）和气候观测记录（从1860年最早开始观测气温）。依据研究方法和时间尺度的差异，地球气候变化可分为三个时期：地质时代的气候变迁，历史时代的气候变化和近代的气候振动。,地质时期气候变化 冰期、间冰期，万到亿年尺度，伴随地理环境改变，变幅10C。四次大冰期：6亿年前震旦纪大冰期、23亿年前石炭纪-二迭纪大冰期、200万年前第四纪冰期。（其间还有亚冰期、亚间冰期，副冰期、副间冰期。）近万年为冰后期。地质勘探和地球物理研究。,现代,末次盛冰期,全新世大暖期,小冰期,21kaBP,8.53kaBP,

18、15C19C,历史时期气候变化 近万年特别5000年来地理环境基本不变，变幅23C，地质、考古和文献物候。距今80009000年前、5000BC1500BC、1000BC100AD、1550AD1850AD四次寒冷期。近7000年来温暖期越来越短，温暖程度越来越小；冷期反之。2000BC、800BC、400AD和1600AD四次全球性气候变冷。欧洲比中国提前几十年。,近代气候变化 近百年，变幅0.51C。根据历史资料和仪器观测。相对于大尺度时间气候变迁相当于气候波动。人类活动影响明显增大。19C末到1940s增暖，之后到1970s降温，1980s到1990s迅速升温。,近1200年来的中国气温

19、波动,360年来天山冰川的不断后退,下面从近代气候变化规律来分析未来气候变化趋势：（一）19世纪以前的气候变化（二）20世纪以来的气候变化（三）未来气候变化趋势北京、上海、广州三站每10年平均降水量R(mm)及距平百分率R(%),20世纪以来中国气候特征（10年平均状况）,一、近百年中国气候的变化,+0.40.5C，最暖期1920s1940s，最明显三北，长江以南不明显。1985以来连续16个全国性暖冬，1998、2001最甚。1950s降水最多，后减，华北干暖化。,青海湖水位的变化,二十世纪升温趋势,北半球,南半球,全球,百万年,15万年,3万年,1500年,1905-1985年,二、政府间

20、气候变化专门委员会（IPCC）第三次评估报告（TAR）的主要结论-1,1860以来全球+0.60.2C，20C最后20年最暖。20C北半球地面温度增加比过去1000年中任何世纪都大。中高纬降水增加，也有一些地区减少。极端天气气候事件频率和强度增加。1990以来海平面上升1020cm，大多数非极地冰川退缩，北极圈海冰范围和厚度在夏季减少，极区冻土带消融。,人类活动增加温室气体浓度使大气变暖，但某些地区硫酸气溶胶使大气变冷。北半球生长期每10年延长14天，生物活动区北移。近50年观测大多数增温归因人类活动。温室气体和硫化物浓度增加，CO2可能已达42万年以来最高值36810-6。只考虑自然变化不能

21、很好模拟，加上人类活动可模拟18602000气候演变。尤其近50年只考虑人类活动可基本模拟出温度变化。,三、未来气候变化预测（根据IPCC3）50100年全球气候系统继续发生显著变化，由于惯性将继续几百年甚至几千年。到2100年温室气体排放将继续增加，由63亿tC到2100年50350亿tC，平均气温+1.45.8C，为近万年最显著。降水南北性和季节性移动，干旱半干旱区更干。海平面上升0.090.88m，北半球雪盖海冰缩小，ENSO频率强度增加，海盐环流减弱，极端天气事件增加。根据GCM和区域模式，中国到20202030+1.68C，2050年+2.22C，CO2倍增+2.94C，幅度由南向北

22、增大。西北+1.92.3C，西南+1.62.0C，青藏+2.22.6C。降水增加尤其东南，华北东北南部及长江中下游继续变干。,CO2浓度增加与冬夏增温,四、气候变化预测的不确定性和存在问题,1.碳循环 陆地生态系统、土地利用和海洋吸收多少还不清楚。2.人类活动对气候变化作用的检测误差大。3.区域气候模拟误差较大，尤其降水、极端天气、气候事件等。4.气候模式和排放情景的不确定性，简化近似。,气候变化对自然生态系统的影响 自然生态系统适应能力有限，对气候变化特别脆弱。一些系统可能遭受严重的不可恢复破坏。1.植被 6000年前全新世鼎盛大暖期植被带明显偏北，西北曾是温带森林和森林草原，后受全球气温波

23、动下降、第四纪冰期及青藏高原隆升影响。物种构成及优势种变化滞后气候变化几年到几百年。变暖使森林生产力增长。,2.极端气候事件 与全球变暖密切的极端事件频率强度增加，如厄尔尼诺、干旱、洪水、热浪、雪崩、风暴、沙尘暴、森林火灾、泥石流，人类不合理活动加剧了现代荒漠化进程。3.冰川、冻土、积雪 小冰期最盛时西北各大山系冰川面积比今大24.7%即0.7万km2。未来50年融水增加。青藏岛状冻土80%90%退化，下界抬升1.52.5m。积雪年际变率增大，春旱加剧。,4.湖泊 西北各大湖水位下降面积萎缩甚至消亡。小湖可能先扩后萎。降水+10%也不足弥补青海湖蒸发加大。5.海岸带和海洋生态系统 海平面、海冰

24、、盐度、波浪、环流变化影响海岸带生态系统和海洋生物资源。海平面近50年+2.6mm/a，预计到21C末+3070cm。70%大城市、1/2人口和60%GDP集中东部沿海。数万km2海侵，滩涂、红树林、珊瑚礁丧失及海蚀、盐渍化。,对国民经济的可能影响,1.农业 小麦玉米水稻大部分发展中国家减产，发达国家增产。农业生产不稳定性增加，引起布局和结构变化，带来生产条件改变。热量增加，水分恶化，病虫害。2.水资源 到2050高纬和东南亚径流增加，中亚、地中海、南非、澳减少。我国七大流域减少。3.人类健康 疟疾、登革热扩及人口4050%，热浪死亡率上升，洪涝增加溺水、腹泻、呼吸病。,4.居住 洪涝、滑坡、

25、沿海。经济单一区更脆弱。5.保险及金融业 全球气候变化及相关极端事件经济损失过去40年上升10倍。将增加风险评估的不确定性，但也是一个机遇。6.能源 降温耗能增加，取暖耗能减少。,德国酸雨毁坏森林,酸雨形成酸雨对建筑物腐蚀,气候变化的成因,一、自然原因1.日地系统 太阳辐射与活动正相关，太阳常数+2%，地球增温3C，-2%降4.3C。近千年冷暖期与之对应。月球引潮力影响海气间热交换。地球公转轨道离心率大时北半球冬短暖夏长凉，南半球反之。近日点获太阳能比远日点多1/15。,地轴移动，自转速度改变引起海气变化。赤黄交角21.824.4周期4.1万年，角度大高纬地区冬夏温差增大。岁差。春分点西移2.

26、1万年周期，季节每70年推迟1天。三个轨道参数同时综合作用引起冰期间冰期周期变化。,太阳活动、地球自转与全球气温变化,2.宇宙 生物周期性大灭绝，近亿年4次：9100万年前、6500万年前、3800万年前、1100万年前。太阳系、恒星团、银河系等在宇宙中各自绕不同质心运动，加上地轴及相对位置周期性变化，形成不同的周期性“季节”变化。太阳系2.3亿年绕银心一周为宇宙年。银河系也象太阳系一样运动。地球经过星体疏位置向星体密位置周转时，宇宙射线和辐射能剧增。小行星或彗星撞击地球，尘云密布使辐射减少，全球气温下降，恐龙灭绝。,6500年前小行星撞击地球导致恐龙的灭绝,板块热点,3.地学：板块运动，海洋

27、扩张，海陆重组，造山运动，巴拿马地峡阻隔，大西洋山下沉让出湾流通道。火山喷发阳伞效应持续数年，与近百年全球气温转折对应良好。青藏7千万年到4千万年前上升，喜马拉雅海变成浅海，2千万年前造山，西北才变得干旱，东南变得湿润。,火山喷发与气温变化,（二）人为因素 近200年来，气候变化出现了新的明显的征兆，也就是人类活动导致原有的自然气候变化背景上迭加着“人为因素”所引起的气候变化信号，使全球气候变化增加了复杂性，成为全球变暖研究中最棘手的难题。,温室气体和气溶胶排放,温室气体(CO2，CH4，N2O和O3等)的温室效应和气溶胶(SO2、黑碳等)的冷却效应。总的结果是：工业革命以来，温室效应大于冷却

28、效应。温室气体GHGCO2、CH4、N2O、CFCs等，可穿透短波辐射，吸收地面发射长波辐射。过量增加温室气体增强温室效应导致全球变暖。,1.工业革命前28010-6至2000年36810-6。1950以来年增1.510-6。预计2100年490126010-6。,CO2对太阳短波辐射不吸收或很少吸收，对长波辐射则吸收强烈，尤以4.3m（太阳长波辐射）和15m（地球长波辐射）附近吸收系数最大，使对流层大气升温，其作用与温室的玻璃相似，故称温室气体。,遇水汽，SO2很快转化为硫酸微粒，气溶胶在平流层的寿命较长，随气流输送很远，半存留期为一年左右。在正常情况下，平流层气溶胶成份为75%的硫酸和25

29、%的水混合组成的液滴。大气气溶胶对辐射过程的直接影响是吸收和散射，使到达地面的太阳辐射减少，作为凝结核，气溶胶的性质与云的微结构有关。陆上的云比海上的云对太阳辐射的反射率更大。这使对流层顶反射更多的太阳辐射。对流层气溶胶的平均寿命由几天到一个月，通过重力干沉降和降水的湿沉降落到地面。亚洲棕色云（黑碳气溶胶），在中国、印度上空形成,O3吸收太阳紫外线和可见光，平流层O3的减少使太阳辐射更多地通过对流层顶而进入对流层；O3吸收和发射9.6 m的长波辐射，O3的减少使平流层向下的长波辐射减少；O3吸收的太阳辐射减少，使平流层温度下降，从而使平流层向下的长波辐射减少。,如果按IPCC、IS92a排放方

30、案中最佳估计的情况计算，即考虑到CO2促生及O3的反馈和硫化气体的负作用，到2050年全球将变暖0.81.8，最佳估计为1.2。全球平均海平面将比1990年相对上升35165cm(全球平均上升65cm)。,大气中温室气体的增加会造成气候变暖和海平面抬高。全球气温升高的同时，海水温度也会随之增加，这将使海水膨胀，导致海平面升高；同时由于极地增暖剧烈，当大气中CO2浓度加倍后会造成冰融化而使冰界向极地萎缩，融化的水量会造成海平面抬升。据估算，在温室气体排放量控制在1985年排放标准情况下，全球海平面将以5.5cm/10a速度抬高,到2030年海平面会比1985年增加20cm,2050年增加34cm

31、。若不加控制,到2030年,海平面就会比1985年抬升60cm，2050年抬升150cm。,地质史上的CO2浓度与全球气温,太阳光谱与温室效应,臭氧层及空洞的形成,2.地表状态改变（土地利用）人类活动改变下垫面的自然性质是多方面的，目前最突出的是植被的破坏和海洋石油污染等。通过陆面物理和生物过程影响气候变化。植被的破坏，使气候变旱，加剧了风沙尘暴（2000年春季北京、河北、内蒙等地的沙尘暴），水土流失加剧了洪涝灾害（1998年长江流域的特大洪水）。,土地利用和覆被改变所排放CO2在过去150年中接近同期燃料释放总量，现释放CO2占30%。美国评为去年10大科技成就，拒签京都议定书。森林固定CO

32、2，降低大陆度，提高湿度，降水量略增，减低风速，保持水土，防风固沙，释放负氧离子。草原保持水土。开垦为农田后光合固定太阳能抵不上现代农业辅助能支出。肥力递减。海洋石油和废弃物污染“沙漠化”，赤潮。城市热岛、混浊岛、干岛、湿岛、雨岛效应。,地球自转速度与海平面高度海洋污染分布,3.人为热和水汽的排放 及城市气候效应 人为热和水汽对局地增暖（莫斯科、曼哈顿、蒙特利尔）和局地低云量的增加（美国的圣路易斯城）作用明显。人类活动对气候的影响在城市中表现最为突出。城市气候是在区域气候背景上，经过城市化后，在人类活动影响下而形成的一种特殊局地气候。大量观测事实说明，城市气候的特征可归纳为城市“五岛”效应(混

33、浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛)和风速减小、天气多变。4.战争带来的核冬天 一些科学家提出“核冬天”学说。他们认为若在世界大战中大量使用核武器，城市和森林燃烧产生的大量烟尘将随核爆炸产生的上升气流输送至平流层，使北半球广大地区气温长时期下降到和冬天一样。以1991年海湾战争为例说明。,城市的气候效应,四、ENSO事件与气候异常 产生10年际气候变化的海洋信号是大西洋、太平洋涛动；能产生年际气候变化的是厄尔尼诺。ENSO 是El Nino与Southern Oscillation合称。010S、180-90W赤道东太海温SST距平0.5C 6个月为El Nino，0.5C为La Nina。SST与

34、SO指数相关-057-0.75，信度99.9%。南方涛动SO描述热带东太平洋与热到印度洋气压场反相变化现象，37年重复发生。南方涛动指数SOI为东太平洋与印度洋地面气压差值。热带太平洋剖面与信风相应Walker环流，印尼上升，赤道东太下沉。西太暖池，东太离岸冷水上翻，饵料丰富生物多样。经向Hadley环流。,机制 El Nino海温正距平沿赤道及两侧向西扩展成舌状，低空信风减弱甚至西风。但1982 1983正SST首先出现在赤道中太然后东扩。1997观测表明初始SST在暖池出现，是真正源地，连同西风距平不断向东传播加强。对世界气候影响 El Nino冬季日界附近Walker上升暖湿，印尼延伸到

35、两半球热带下沉干热，副热带干旱区，北美北部变暖南部变冷，东南非干热。夏季日界及两侧潮湿，澳大陆干旱，南美两侧温度偏高。La Nina相反，但东亚南部冷夏，东亚西南部洪涝。对中国气候影响 El Nino西太下沉台风弱，冬季东亚变暖；La Nina台风强。中高纬复杂。1950以来15次El Nino大多灾重，如57、63、65-66、68-69、72、76、82-83、91、94-95、97-98。,正常情况下的西太平洋暖池和环流,五、全球变化学 Global Change Science1.概念和目标 1980s提出新兴领域，描述和理解人类赖以生存的地球环境系统运转机制和变化规律以及人类活动对地

36、球环境影响，提高对未来环境变化及其对人类社会影响的预测和评估能力。2.研究对象 全球重大环境问题超越了传统自然科学分支学科界限和自然科学与社会科学的接线，导出地球系统和地球系统科学新概念。研究对象不仅是气候变化，而是由大气圈、水圈、冰冻圈和生物圈（包括人类）所组成的作为整体的行星地球即地球系统的变化。地球系统 是由一系列相互作用过程（各圈层相互作用、物理、化学、生物三大基本过程相互作用、人与地球环境的相互作用）联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。,3.全球变化科学的性质 1）从整体研究地球系统三大相互作用过程的新研究领域，学科渗透，系统综合集成为主要方法。2）重视人的作用 从生物圈分离出人类圈

37、。德P.Crutzen提出应把现地质时期称为人类纪。人类已经成为地球系统的核心，全球变化的主要驱动力之一，地球未来的命运掌握在人类手中。,3）不仅是具有重大理论价值的基础科学，将大大加深人类对赖以生存地球系统形成变化规律的认识；又是具有明确应用前景的新兴科学，成果将直接应用于环保、资源合理开发利用、生态环境建设，是人类社会可持续发展的科学基础。4.主要研究特点 从认识地球系统基本规律扩展到与人类社会可持续发展密切相关的一系列生存环境实际问题；从人类活动对环境变化影响扩展到人类如何适应全球环境的变化；在更高层次进行地球系统综合集成研究。,人口爆炸,大气微粒,不同纬度带的O3,5.发展战略 地球环

38、境监测系统由空间遥感、地面观测、信息系统组成。计算机和信息技术，数学模型客观定量研究地球环境变化机制和预测。（1）对地球系统认识深化。C、N循环及稳定性，生物圈性质及与非生物过程相互作用，地球系统的变化类型。（2）对全球环境未来变化预测能力显著提高。改进生态系统与大气耦合、海洋与大气耦合、社会过程与自然过程耦合，实现对正特地球环境系统模拟试验，开展全球和区域环境变化客观定量预测。,（3）初步建立人类社会对全球变化的适应理论。示范区观测、实验和生态建设、有序人类活动的虚拟试验，促进社会科学与自然科学逐步结合，发展新一代环境工程学，即在人的积极参与下，以当地气候、土壤和水文等自然条件为依据，根据社

39、会经济发展需要，组织有序人类活动，实施生态环境建设工程，达三个效益的高度统一，实现人类社会可持续发展目标。,气候变化的环境外交,一、全球气候保护的国际进程1980s中期开始列入国际政治议程1988WMO和UNEP联合成立IPCC，联大首次讨论并通过43/53号决议。1990、1995、2001三次评估报告发表1990UN45/221决议决定发起，经15个月谈判，1992.5联合国气候变化框架公约开放签约，1994.3.21生效，现已有184缔约方。1997第3次缔约方大会通过京都议定书，对发达国家作出具有法律约束力的GHG排放定量限制，同时提出三个灵活机制：发达国家与转型国家联合履行机制，发展

40、中国家合作清洁发展机制，缔约方间排放贸易机制。2000.11第6次大会无果，2001.7续会美退出仍达协议。,二、减排和适应措施 替代能源，提高效率，地下储藏。预计2020直接受益情况下可减排1/2，但另1/2减排吨成本$100。政策支持，克服技术障碍和有效转让。完善市场或制度。植物固碳潜能未来50年200Gt。预计750到550成本适度，但550到450ppm增加很大。三、GHG容量的环境资产产权 GHG环境容量 一定限度内可排放GHG等污染物，超出一定限度使全球变暖，打乱生态平衡。GHG容量成稀缺资源，过量使用会带来全球气候变化，具有公共物品特性，即占有和使用的非排它性。可视作资源投入要素进行产权定义。排放权利分配公平性 人均，国排总量、单位GDP。不同排污权确定方法的效应：,四、中国参与全球气候保护的战略 排放控制是否影响中国长期经济发展？能否在引进外资和技术及能力建设带来好处？未来经济多大程度上依赖GHG排放增长，取决于发展战略、政策、经济结构、技术进步、物质基础。“中等发达水平”的定义。未来将面临国际社会特别西方越来越大的压力。应认真积极稳妥纳入社会经济发展和环保规划。1）不应完全消极，理应积极推动。2）全球环境利益与中国自身可持续发展许多目标重合，存在双赢机会。3）向集约型经济转变包含减少资源依赖度。气候政策复杂，选择具有两面性，措施具有双刃性，应慎重研究。,