自然环境系统学自然地理 (14).pdf
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1、全球气候变化全球气候变化在过去的80万年间,大气中的CO2浓度在100300ppm波动,但从未超过300ppm。你可以查看当前大气中的CO2浓度水平由于植被的季节性变化,大气中CO2浓度的最高和最低值分别出现于5月和10月。科学家认为CO2的浓度水平已处于危险范围。为避免发生不可逆转的冰盖融化和物种灭绝,必须保证CO2的最大浓度不超过 450ppm这一阈值。根据过去10年来的CO2排放量增速,可估测:CO2浓度将何时达到这一阈值。此外,为了保持气候稳定,科学家们指出:应该采取行政措施,使CO2浓度恢 复到350ppm。这是依据最危险温室气体的实际浓度给出的底线。地球上曾经发生过一些重大气候变化
2、,而且几乎可以肯定的是将来还会发生。对于地球从冰期到温暖期这样长期的气候波动来说,人类社会无能为力。但是,国际社会必须关注当前几代人寿命范围内的短期气候变化。这也是切实可行的办法,因为这种 气候变化是人类活动人为因子造成的。1992年联合国签署了“气候变化框架协议(UNFCCC)”,其中第2条要求签约国控制温室气体排放,使温室气体浓度稳定在“防止气候系统受到人为危险干扰”的水平上。在过去20年中,无论海洋或陆地,白昼或夜晚,全球气温记录均以增温为主。当前气温不仅达到了过去140年来有正式气候记录的最高值,而且据冰芯记录,还超过了1 2 万年以来任何时期的气温。这种变暖趋势极有可能。是化石燃料燃
3、烧(煤、石油、天然气等)、温室气体累积造成的,大约有94%的CO2排放来自化石燃料燃烧,其余的则来自水泥制造业等工业。2007年,政府间气候变化论坛(IPCC)“第四次评估报告”总结道:“氚借叞暜巸毑庾罴疗巸朏览浑诇捴衮昔彙剓兮琉幹坍氚港咒浽氺港庬歩圮卍髞専臺二夭靨秵冶雰螓匜仫叐兮琉幹坍浽靨丐卍 臰20东纰丳叼仫杫圮巸览浑制皊兮琉幹坍氚港卍髞玶豧丳夭夠敶玶豧枇朏叵脃昵巸览浑制皊什乀港宪氚余浙庬墝劦扆逦或皊”1.“关切理由关切理由”2001年IPCC发表了第三次评估报告(TAR)。在标题为气候变化的敏感性和关注的理由:综合性问题一卷的第19章中(911-967页),第II工作组详细地阐述了“关切
4、理由”。科学家根据“关注问题”的具体观测和影响分析,进行了分组讨论,并对未来的研究方向以及具体的影响指标给出了建议。在IPCC的第四次评估报告(AR4)中,科学家们仍继续关注评估气候变化的关键脆弱性和风险(779-810页)。从第II工作组中,发现在TAR认同的“关切理由”中,对于脆弱性评估框架有改进之处。有证据表明:与先前的认识相比,全球平均温度的小幅度增加可能会产生重大影响。这在五个“关切理由”中有相关阐述。自TAR和AR4发表以来,对于气变化发现了更多的确凿证据,认识也得到了很大提高。2001年和2007年报告中,这些章节的首席科学家是乔尔史密斯以及后来的史蒂芬施耐德。他们召集了一个小组
5、对“通过更新I P C C 关切理由来评估气候危险变化”,对报告中的“关切理由”进行了更新美国国家科学院学刊,106期,11卷(2009 年3月17日):41334137页。下面的总结概括来自于上述三个报告。图1概括了IPCC的五个“关切理由”,它们都与气候变化有关。当你探讨气候变化时,这个框架也许能帮你构建研究计划。IPCC的五个“关切理由”如下所示。1图1.IPCC的五个“关切理由”A.独特系统和已受到威胁的系统所面临的风险:风险包括物理系统(如冰川、珊瑚礁、湖泊、离岸沙岛、小岛屿)和生物系统(如生物多样性热点问题、红树林、生态系统迁移、物种灭绝)等,发生不可逆转的损失。B.极端天气事件的
6、风险:极端天气事件强度和频率的增加、强降水和洪水、热带气旋及龙卷风的强度增大、热浪、旱灾、森林火灾等。C.气候变化影响程度的空间差异:遭受影响最大的是中-低纬度地区、欠发达国家以及北极附近的土著民族(不同经济阶层的 人们,受影响程度的差异;疾病传播的媒介 范围和季节性变化,对低纬度国家地区的健 康影响)。D.综合影响及其破坏作用:综合各种影响,评估经济总损失以及生活的损失和改变;发展中国家或贫穷地区难以依靠财政、技术或工业基础来支撑适应气候变化。E.大尺度间断和崩溃的风险:系统处于阈值点时,可能会产生突变响应。通常,随时间推移,系统围绕某一平均值上下波动,呈一种动态均衡状态;然而随着环境的改变
7、,系统无法维持原有的运行状态,而是迅速跃到另一种新的均衡状态。此时,这就是一个“突变点”。导致的崩溃现象有:山岳冰川的消融、格陵兰岛和西南极州冰盖的缩小、海水酸化、多年冻土层解冻、CO2释放 以及海平面快速上升等。对于气候正在发生变化这一事实,大多数科学家已接受并达成共识。重要的是如何确定这种气候变化的增速。在地质时期,环境的变化历经了数百万年,而今天气候变化的时间跨度仅仅几十年。南极洲冰穹C冰芯中80万年的气候记录表明:在近1000年间内,大气的CO2浓度上下波动从未超过30ppm。可如今,仅仅经过12年,大气的CO2浓度就增加了30ppm。这种变化速率,大幅缩短了自然系统和生物系统的适应时
8、间。气候变化的增速是五个“关切理由”中的关键因子。2009年3月,国际气候变化科学大会在哥本哈根举行,这次大会对AR4进行了更新。这次会议加强了“关切理由”的内容:n IPCC预测的最糟糕的、甚至更甚的气候情景,正在变成现实”;n “排放量飙升,海平面上升并高于预期值”;n “在卫星影像中,有明显证据显示格陵兰岛和南极洲上的冰物质正在加速消融”;n “必须采取行动,制定2020年的减 排目标,减小各种阈值被突破的风险”。表1列出了与全球气候变化主题或报告相关的一些主要科研机构和网站。表1.研究全球气候变化的信息资源232.气候变化观测气候变化观测在古气候学领域中,科学家使用各种气候替代或取代指
9、标对气候进行重建。据来自冰芯、湖泊和海洋沉积物、珊瑚礁、古花粉、树木年轮等数据可知:当前是近12万年以来最温暖的时期。这些替代指标还表明:20世纪的温度增幅很可能超过了过去1 000年 来的任何一个世纪(图2)。与过去12.5万年的最高平均温度相比,现在的地球温度下降lC。4图2.1000年来CO2和气温的记录以及两者的协方差注:过去1000年来,碳排放量、CO2浓度与气温的互相关关系,该图绘制于2005年最高温度记录之前。图3(a)是18802009年陆地表面的年均气温观测值以及5年平均气温值。地 表最高气温记录发生于2005年、2007年、2009年和1998年,分别位列第二位、第三位和第
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