地球系统与全球变化

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1、Globalchange全球变化全球变化研究的基本问题全球变化及全球变化研究的概念全球变化研究出现的科学背景全球变化学科研究的主要内容和意义全球变化及全球变化研究的概念全球变化——包括地球环境中所有自然和人为引起的变化，可以定义为全球环境(包括气候、土地生产力、海洋、和其他水资源、大气化学及生态系统等)中的、能改变地球承载生命的能力的变化。全球变化科学——地球系统的运行机制、变化规律和控制变化的机理(自然的和人为的)，并预测未来变化的科学研究称之。它研究的是一个行星尺度的问题。出现的过程背景出现的过程背景硬件条件社会需求历史必然性科

2、学思想代表全球变化研究出现的科学背景全球变化研究是在20世纪80年代初开始。1983年，首次提出物理过程与生物过程相互作用的观点，并将其与自然界尚未揭开的“奥秘”联系起来；1984年国际科学联合会第20届大会开始全球变化研究的讨论；1986年国际科学联合会第21届大会后，组成了19人的国际地圈-生物圈（全球变化研究）计划（IGBP：InternationalGeosphere-Biosphereprogram）特别委员会，于国际科学联合会第22届大会提出全球变化研究的计划大纲。全球变化研究出现的过程全球变化的研究在1987-1990

3、年制定计划；20世纪90年代-21世纪前10年计划实施阶段；进行长达20的持续观测预计将进行长达20年持续的长期观测,可望捕捉到2个太阳黑子周期、5一10个火山活动年、2一5个厄尔尼诺(ElNiñoPhenomenon)年,并能初步识别人类活动(如森林砍伐)的严重后果,为全球变化的研究积累必要的基础资料。全球变化研究出现的过程特别委员会下设的协调专家和工作小组主要负责的研究内容：陆地生物圈和大气化学的相互作用（CP1）海洋生物圈与大气的相互作用（CP2）水循环的生物学方面（CP3）气候变化对陆地生态系统的影响（CP4）全球地圈、生物

4、圈模拟（CP5）资料和信息系统（WG1）地圈-生物圈观测站（WG2）过去的全球变化（SSC）全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需要情况下产生的，主要表现在以下4个方面：1．硬件条件在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报系统已有约1000个高空站、10000个气象站、3000个飞行器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库，还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。全球变化研究出现的科学背景全球变化研究出现的科学背景2．社会需求急需国际合作共同解决十大环境问题：(1)大气污染：大气污染

5、物主要分为有害气体（二氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、光化学烟雾等）及颗粒物（粉尘（PM2.5）和酸雾、气溶胶等）。人类在最近一个世纪排放的C02增加了20％，全球每年使用矿物燃料燃烧排入大气的C02达55万吨。过去1000年来大气CO2浓度的变化PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送

6、距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。PM2.5根据PM2.5检测网的空气质量新标准，24小时平均值标准值分布如下：优：0~35良：35~75轻度污染：75~115中度污染：115~150重度污染：150~250严重污染：350及以上，单位为微克/立方米。从城市里PM2.5的来源看，汽车尾气是产生这种污染的最主要渠道。同时来自道路扬尘、工矿企业 的粉尘，甚至自然界中广泛存在的病毒、细菌，都属于PM2.5的范畴。PM2.5美国宇航局通过星仪器测量

7、数据产生了中国空气污染PM2.5模型图。从图中可见，我国西藏和新疆也未能逃脱雾霾的影响，而中国西南地区却成为了仅有的净土。(2)温室效应：1950-1985年，全球排放的Co2、氮氧化物、氯氟烃等物质增加了20倍。世界6个工业大国(中国、美国、日本、德国、意大利、巴西)排放的温室气体占全球排放量的45%，过去100年中气候变化最暖的6年均出现在20世纪80年代。气候专家预计2025年全球平均气温将上外l℃，到下世纪将上升1.5℃-4.5℃。在过去100年内，世界海面上升了10-15cm；预计未来100年内，全球海面将上升100cm，

8、沿海许多地区将被淹没，不少岛屿将消失，洪涝、风暴潮灾害将加剧。温室效应小冰期以来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化图(刘潮海等,2000)其他气候变化的结论：气温和海温：(1)1950~1993年期间，陆地上夜晚最低温每十年增加约0.2℃，