森林生态学基础—全球气候变化与森林生态系统碳循环(教案)

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1、第十二章全球气候变化与森林生态系统碳循环所谓全球变化是地球环境中所冇的自然和人为因素引起的变化。地球环境屮的气候、±地生产力、海洋和其它水资源、大气化学及生态系统中的能改变地球承载生命能力的一切变化都可称之为全球变化。全球变化包括人气成分变化、全球气候变化、十地利用和土地覆盖变化和荒漠化等方面的变化。进入20世纪80年代以后，人类社会最关注的全球性重人问题莫过于全球气候变化，因为在这些变化屮与人类生产生活关系最为密切的变化是天气的变化，它构成人们生活的重要部分，尤其是灾害性天气，如高温、寒潮、台风、暴用、霜冻、冰雹等，会対人们的生产和牛活带來严重危害。气候则是一个地区在一个时期的平均

2、天气状况，气候系统的形成不但是大气内部的种种过程，还是海洋、冰雪覆盖、陆地表面、地球生物分布以及大气上边界处太阳辐射等直接和间接影响的各个环节。地球气候是山若T•温暖期和寒冷期交替组成的，也就是说，在漫长的历史长河中，气候一直处于冷（冰期）、暖（间冰期）交替之中。冰期地球平均气温比现代低7〜9°C,间冰期比现代高8〜12°C。地球上的气候随时间是变化的。一般把气候随时间的变化分为三个时间尺度进行研究：地质时代气候变迁，通常指距今6亿年的气候；历史时代气候变迁，通常指距今1万年的气候；近代气候变迁。研究地质时代气候变迁，主要依据地质沉积物、古生物学及同位素地质学方法：历史时代气候变迁，

3、一般使用物候、史书、地方志等方法；近代气候变迁因为气象观测记录的口益完备而主要依据仪器观测记录来分析。13.1温室气体与气候变化在影响和决定气候形成和变化的因子中，人类活动可改变大气成分和下垫血性质。随著工业化进程加快，尤其自20世纪50年代以來，大量化右燃料被开采利用，人工合成化学氮肥的产量和用量口益增加，使人为产生的温索气体排放量不断增加；同时，土地利用状况急剧变化改变了下垫血性质，如砍伐森林、垦荒、兴修水利、城市建设、植树造林和海洋污染等，减少了温室气体的消化吸收量。打破了原來各种天然温室气体成分的源和汇的自然平衡,使大气中的温室气体浓度呈现不断增长趋势，使得工业化以來的大气温

4、室效应比工业化以前处于自然平衡状态时更强。许多科学家根据近代的气象观测记录认为，随着温宗气体排放量增加，气温随之升高,得岀全球气候将持续变暖的结论，这也是比较主流的看法。所以为了防止全球气候变暖，1997年12月，149个国家和地区的代表在R本京都通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球气候变暖的《京都议定书》，这个议定书制定的根据就是温室气体浓度和气候的关系，而签署或不签署乂涉及到一个国家的经济发展，涉及到一个国家的重大利益和长远发展,所以各国在温室气体排放过程与机理、气候变化数值模拟、气候变化対自然、社会、经济的影响和对策、减缓气候变化的対策等方血开展了一系列的研究，而対温

5、室气体与全球气候变化关系的研究是其中的主要部分。13.1.1温室效应与温室气体太阳不停地以辐射方式向宇宙空间放射出巨大的能量。照射到地球的太阳辐射，首先通过大气层，然后到达地面。但大气对太阳辐射的吸收，平流层以上主要是氧和臭氧对紫外辐射的吸收。臭氧在大气中含量很少，但对太阳短波辐射吸收很强，由于臭氧的吸收，使得小于0.29m波段的太阳辐射不再能到达地面，这保护了地球上的生物免遭紫外辐射的伤害。平流层至地面主要是水汽对红外辐射的吸收。大气对太阳辐射的吸收多位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，对于可见光部分吸收较少，可以说大气对可见光是透明的。太阳辐射穿过大气层到达地面，地球表面在吸收太

6、阳短波辐射增热的同时，本身乂放出长波辐射而冷却。大气对太阳短波辐射吸收很少，但对于地面长波辐射却能强烈地吸收。因此人气的直接热源是地面放出的长波辐射。从地面获得能量來看，太阳辐射是主要的，从人气获得能量来看，地面辐射是直接的。由于大气对太阳短波辐射吸收很少，易于让人量的太阳辐射透过而到达地面，同时人气又能强烈吸收地面长波辐射，使地面辐射不易逸出大气，大气还以逆辐射返回地面一部分能量，从而减少地面的失热，大气对地面的这种保温作用，称为“大气保温效应”，习惯上称温室效应。据计算，如果没有地球大气，地面的平均温度将是一23°C,实际上地面平均温度为15°C,这说明由于大气的存在，使地面温度

7、捉高了38°C。大气成分中水汽、液态水、二氧化碳(CQ)、甲烷(Clh)、氧化亚氮(N20)及臭氧(0：0均口J吸收地面长波辐射，由人类活动产生的新的大气成分氟里昂或氯氟坯类化合物(CFCs)、氢代氯氟坯类化合物(MFCs)、氢氟碳化物(IIFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)也能吸收地面长波辐射使大气增温，这些大气成分统称为温室气体。温室气体中水汽对辐射的吸收最强，范围授广。水汽在附近和大于24〃ni波段的透过率很小，即吸收率接近于1。水