氣候變化的機(jī)制

1、氣候變化的機(jī)制氣候變化的機(jī)制及其對(duì)全球變化的不同影響及其對(duì)全球變化的不同影響 自然地理學(xué)自然地理學(xué)劉玉斌劉玉斌內(nèi)容概要內(nèi)容概要n1 過(guò)去過(guò)去100萬(wàn)年的氣候變化的機(jī)制及影響萬(wàn)年的氣候變化的機(jī)制及影響n2過(guò)去過(guò)去1000年的氣候變化的機(jī)制及影響年的氣候變化的機(jī)制及影響n3過(guò)去過(guò)去100年的氣候變化的機(jī)制及影響年的氣候變化的機(jī)制及影響古氣候研究證據(jù)古氣候研究證據(jù)1 過(guò)去過(guò)去100萬(wàn)年的氣候變化萬(wàn)年的氣候變化n根據(jù)古氣候資料重建兩極冰蓋在過(guò)去根據(jù)古氣候資料重建兩極冰蓋在過(guò)去100萬(wàn)年萬(wàn)年間絕大部分時(shí)段的冰量變化。地質(zhì)時(shí)期的氣候間絕大部分時(shí)段的冰量變化。地質(zhì)時(shí)期的氣候史，尤其是顯生代以來(lái)的氣候是以溫暖

2、時(shí)期和史，尤其是顯生代以來(lái)的氣候是以溫暖時(shí)期和寒冷時(shí)期交替出現(xiàn)為基本特征的，但從總體看寒冷時(shí)期交替出現(xiàn)為基本特征的，但從總體看是以溫暖氣候?yàn)橹鳎s占整個(gè)氣候史的是以溫暖氣候?yàn)橹?，約占整個(gè)氣候史的9/10。n其中有其中有67次的大冰期被其間的暖期所分隔，次的大冰期被其間的暖期所分隔，大冰期之間相隔約大冰期之間相隔約10萬(wàn)年。萬(wàn)年。1 過(guò)去過(guò)去100萬(wàn)年的氣候變化萬(wàn)年的氣候變化n地球氣候長(zhǎng)期演變的原因主要來(lái)自于天文因素地球氣候長(zhǎng)期演變的原因主要來(lái)自于天文因素和軌道強(qiáng)迫。和軌道強(qiáng)迫。 (1)銀河年周期解釋銀河年周期解釋 (2)大陸漂移和板塊運(yùn)動(dòng)大陸漂移和板塊運(yùn)動(dòng) (3)米蘭科維奇假說(shuō)米蘭科維奇假說(shuō)

3、地球軌道參數(shù)：地球軌道偏心率、地軸傾斜地球軌道參數(shù)：地球軌道偏心率、地軸傾斜 角度（黃赤交角）和歲差角度（黃赤交角）和歲差 (4)辛普森假說(shuō)辛普森假說(shuō)2 過(guò)去過(guò)去1000年的氣候變化年的氣候變化n第四紀(jì)最后一次冰期（武木冰期）過(guò)后，全球第四紀(jì)最后一次冰期（武木冰期）過(guò)后，全球氣候開(kāi)始轉(zhuǎn)暖，各地冰蓋逐漸消融后退，但時(shí)氣候開(kāi)始轉(zhuǎn)暖，各地冰蓋逐漸消融后退，但時(shí)間因地域而異。間因地域而異。n近近1000年來(lái)的氣候變化幅度不大，但仍有數(shù)次年來(lái)的氣候變化幅度不大，但仍有數(shù)次冷暖干濕的波動(dòng)變化，因此常把這種短期氣候冷暖干濕的波動(dòng)變化，因此常把這種短期氣候變化稱為氣候波動(dòng)。變化稱為氣候波動(dòng)。2 過(guò)去過(guò)去100

4、0年的氣候變化年的氣候變化n短期的氣候變化，除軌道強(qiáng)迫因素外，還有其短期的氣候變化，除軌道強(qiáng)迫因素外，還有其他主要機(jī)制：他主要機(jī)制： (1) 內(nèi)部機(jī)制內(nèi)部機(jī)制 如：大氣成分變化、海如：大氣成分變化、海氣之間的耦合關(guān)系氣之間的耦合關(guān)系 (2)外部機(jī)制外部機(jī)制 如：太陽(yáng)輻射和火山活動(dòng)如：太陽(yáng)輻射和火山活動(dòng) 2.1 海洋環(huán)流變化海洋環(huán)流變化n溫鹽環(huán)流溫鹽環(huán)流(Thermohaline Current，THC) 為了下沉到深海，海水密度需特別大，即為了下沉到深海，海水密度需特別大，即海水應(yīng)既冷又多鹽分。這種密度大的海水可在海水應(yīng)既冷又多鹽分。這種密度大的海水可在兩個(gè)主要地區(qū)下沉入深海，即兩個(gè)主要地區(qū)下

5、沉入深海，即北大西洋北大西洋（在斯（在斯堪的納維亞半島和格陵蘭島之間的格陵蘭海以堪的納維亞半島和格陵蘭島之間的格陵蘭海以及格陵蘭島以西的拉布拉多海）和及格陵蘭島以西的拉布拉多海）和南極洲地區(qū)南極洲地區(qū)。這種方式形成的富含鹽分的深水引起的深海環(huán)這種方式形成的富含鹽分的深水引起的深海環(huán)流涉及全部海洋。流涉及全部海洋。2.1 海洋環(huán)流變化海洋環(huán)流變化2.2 太陽(yáng)活動(dòng)變化太陽(yáng)活動(dòng)變化n太陽(yáng)活動(dòng)變化最明顯的特征是太陽(yáng)黑子活動(dòng)，太陽(yáng)活動(dòng)變化最明顯的特征是太陽(yáng)黑子活動(dòng)，會(huì)直接影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。盡管缺少準(zhǔn)確的對(duì)會(huì)直接影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。盡管缺少準(zhǔn)確的對(duì)太陽(yáng)輻射的直接觀測(cè)（只有最近太陽(yáng)輻射的直接觀測(cè)（只有最近20

6、年衛(wèi)星才提年衛(wèi)星才提供了這類數(shù)據(jù)），其他證據(jù)表明太陽(yáng)輻射在過(guò)供了這類數(shù)據(jù)），其他證據(jù)表明太陽(yáng)輻射在過(guò)去可能發(fā)生了顯著的變化。去可能發(fā)生了顯著的變化。n例如，和現(xiàn)在相比，太陽(yáng)輻射在例如，和現(xiàn)在相比，太陽(yáng)輻射在17ct的蒙德極的蒙德極小期小期(Maunder Minimum)（幾乎沒(méi)有太陽(yáng)黑子（幾乎沒(méi)有太陽(yáng)黑子的一段時(shí)間）時(shí)明顯偏低。的一段時(shí)間）時(shí)明顯偏低。 2.2 太陽(yáng)活動(dòng)變化太陽(yáng)活動(dòng)變化中國(guó)近百年中國(guó)近百年(1905-2001年年)來(lái)平均地表氣溫變化來(lái)平均地表氣溫變化(a).溫度距平溫度距平 (b).臺(tái)站數(shù)量臺(tái)站數(shù)量2.3 火山活動(dòng)火山活動(dòng) n火山爆發(fā)能把大量的火山灰和火山爆發(fā)能把大量的火山灰

7、和SO2氣體噴入平氣體噴入平流層中，在平流層中形成的微粒和氣溶膠層會(huì)流層中，在平流層中形成的微粒和氣溶膠層會(huì)把相當(dāng)大的一部分的太陽(yáng)輻射反射回太空，阻把相當(dāng)大的一部分的太陽(yáng)輻射反射回太空，阻礙太陽(yáng)輻射到達(dá)大氣低層，如果這種作用足夠礙太陽(yáng)輻射到達(dá)大氣低層，如果這種作用足夠強(qiáng)，則將使地球表層冷卻，即強(qiáng)，則將使地球表層冷卻，即“陽(yáng)傘效應(yīng)陽(yáng)傘效應(yīng)”。2.3 火山活動(dòng)火山活動(dòng)2.3 火山活動(dòng)火山活動(dòng)n1815年年4月印度尼西亞坦博拉月印度尼西亞坦博拉(Tambora)火山爆火山爆發(fā)是這一時(shí)期最強(qiáng)烈的火山活動(dòng)之一，這導(dǎo)致發(fā)是這一時(shí)期最強(qiáng)烈的火山活動(dòng)之一，這導(dǎo)致很多地方在之后的兩年內(nèi)異常寒冷，很多地方在之后的

8、兩年內(nèi)異常寒冷，1816年甚年甚至被美國(guó)新英格蘭地區(qū)（美國(guó)東北部）和加拿至被美國(guó)新英格蘭地區(qū)（美國(guó)東北部）和加拿大稱為大稱為“沒(méi)有夏天的一年沒(méi)有夏天的一年”。盡管像坦博拉量。盡管像坦博拉量級(jí)的火山爆發(fā)也只能影響氣候幾年時(shí)間，但級(jí)的火山爆發(fā)也只能影響氣候幾年時(shí)間，但“平均平均”的火山活動(dòng)變化卻有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。的火山活動(dòng)變化卻有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。n近近100年以來(lái)氣候變化的基本趨勢(shì)是氣候變暖，年以來(lái)氣候變化的基本趨勢(shì)是氣候變暖，主要受人為作用強(qiáng)迫機(jī)制的影響。主要受人為作用強(qiáng)迫機(jī)制的影響。n這一時(shí)期這一時(shí)期2005年是地球氣溫較高的一年，也是年是地球氣溫較高的一年，也是自自1861年開(kāi)始使用溫度計(jì)測(cè)量氣

9、溫以來(lái)僅次于年開(kāi)始使用溫度計(jì)測(cè)量氣溫以來(lái)僅次于1998年的第二個(gè)高溫年。年的第二個(gè)高溫年。n從從1995年到年到2007年的年的13年間，有年間，有12年位列有記年位列有記錄以來(lái)的錄以來(lái)的13個(gè)最暖年份之中。在個(gè)最暖年份之中。在20世紀(jì)的世紀(jì)的100年間，地球氣溫上升了年間，地球氣溫上升了0.6，氣候變暖逐步加，氣候變暖逐步加劇，且已發(fā)展到最為關(guān)鍵的階段。劇，且已發(fā)展到最為關(guān)鍵的階段。3 過(guò)去過(guò)去100年的氣候變化年的氣候變化 3 過(guò)去過(guò)去100年的氣候變化年的氣候變化3.1 人類活動(dòng)人類活動(dòng)n人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響主要具體表現(xiàn)在：人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響主要具體表現(xiàn)在： (1) 化石燃料燃燒、水泥

10、制造和土地利用變化化石燃料燃燒、水泥制造和土地利用變化 導(dǎo)致大氣中導(dǎo)致大氣中CO2濃度增加；濃度增加； (2) 稻田、家畜反芻和燃煤導(dǎo)致大氣中稻田、家畜反芻和燃煤導(dǎo)致大氣中CH4濃濃度增加；度增加； (3) 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和飛機(jī)排放導(dǎo)致大氣中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和飛機(jī)排放導(dǎo)致大氣中N2O、O3等濃度變化；等濃度變化； (4) 人工合成物質(zhì)及其使用導(dǎo)致大氣中人工合成物質(zhì)及其使用導(dǎo)致大氣中CFCs等等濃度大幅增加。濃度大幅增加。 3.2 海海氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系 n海海氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系 厄爾尼諾現(xiàn)象是發(fā)生在大氣環(huán)流和海洋環(huán)厄爾尼諾現(xiàn)象是發(fā)生在大氣環(huán)流和海洋環(huán)流之間的強(qiáng)耦合事件的很好例子。

11、大氣環(huán)流流之間的強(qiáng)耦合事件的很好例子。大氣環(huán)流（風(fēng)）施加于海洋的應(yīng)力是海洋環(huán)流的主要驅(qū)（風(fēng)）施加于海洋的應(yīng)力是海洋環(huán)流的主要驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)來(lái)自海洋進(jìn)入大氣的熱量，特別是動(dòng)力，同時(shí)來(lái)自海洋進(jìn)入大氣的熱量，特別是蒸發(fā)作用對(duì)大氣環(huán)流又有極大的影響。蒸發(fā)作用對(duì)大氣環(huán)流又有極大的影響。 3.2 海海氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系n1997年厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致亞洲干旱并引起森林年厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致亞洲干旱并引起森林大火，僅在印度尼西亞及其附近地區(qū)就燒掉了大火，僅在印度尼西亞及其附近地區(qū)就燒掉了幾千平方英里的熱帶雨林、木材林地、替代性幾千平方英里的熱帶雨林、木材林地、替代性森林和灌木叢林，據(jù)估計(jì)導(dǎo)致大約森林和灌

12、木叢林，據(jù)估計(jì)導(dǎo)致大約0.82.6億噸億噸碳排放到大氣中，也許是碳排放到大氣中，也許是1998年年CO2增長(zhǎng)特別增長(zhǎng)特別快的原因之一。快的原因之一。 3.2 海海氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系氣系統(tǒng)的耦合關(guān)系1997年印度尼西亞森林大火3.3 火山活動(dòng)火山活動(dòng) 1991年菲律賓皮納圖年菲律賓皮納圖博火山噴發(fā)，約博火山噴發(fā)，約2000萬(wàn)噸的萬(wàn)噸的SO2和大量的和大量的灰塵被噴射到平流層灰塵被噴射到平流層中，在之后的兩年里中，在之后的兩年里全球平均氣溫下降約全球平均氣溫下降約0.25。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)n1 John Houghton. Global Warming Fourth Edition. Cambridge University Press. 2012.12.霍頓霍頓(英英)著；丁一匯等譯著；丁一匯等譯. 北京北京: 氣象出氣象出版社版社, 2012.12.n2 張強(qiáng)張強(qiáng), 韓永翔韓永翔, 宋連春宋連春.全球氣候變化及其影響因素研究進(jìn)展綜全球氣候變化及其影響因素研究進(jìn)展綜述述J.地球科學(xué)進(jìn)展地球科學(xué)進(jìn)展.2005,20(9):990998.n3 楊冬紅楊冬紅, 楊學(xué)祥楊學(xué)祥. 全球氣候變化的成因初探全球氣候變化的成因初探J地球物理學(xué)進(jìn)地球物理學(xué)進(jìn)展展, 2013, 28(4): 166616