全球环境变化的主要特征与过程概述ppt

三、人为因素
• 人类活动所引起的地球系统的状态和功能的改变， 在工业化以来的200多年里急剧加速，在几十至 几百年的时间尺度上，人类活动对全球变化的影 响与全球变化对人类的影响均极为显著，人类生 态系统过程已成为全球变化过程的一个不可忽视 的组成部分。
• 而人类生态系统、土地覆盖变化、污染物排放影 响全球生物地球化学循环过程、地球表层系统组 成→自然系统功能失调和变化，并通过累积性变 化或系统性变化导致全球环境变化。（如全球最 高温记录不断打破）
驱动力：太阳活动、火山活动、大气环流的 长期变化，厄尔尼诺-南方涛动等自然因子和 大气温室效应的增强等人为因子。
几天至几个季度
典型事件：大气环流的季节震荡，气温、 降水和地表经历的季节波动，植物群落季 相与农事季节的更替，土壤-植物-大气之间 生物地球化学循环的年际变化。
驱动力：太阳辐射量输入的年循环。
几秒至几小时： 典型事件：气候要素的日变化，几分钟到几 小时的天气现象，植物与土壤的温度日变化， 土壤-植物-大气之间的物质与能量传递。 驱动力：太阳辐射能量输入的日周期。
全球环境变化的时间尺度
二、空间尺度
• 全球尺度：空间范围>20000km，大约相当于半球
至全球尺度。特征事件太阳辐射能分布、大气环流和 洋流、温室效应与全球气候变化、臭氧层破坏等。 （1a~几十亿a)
陆地与海洋的C、N、P、S元素的循环
大气作用下的C、N、P、S元素的循环
三、地球系统内部的反馈作用
• 全球环境变化在太阳辐射与活动、地球内 部因素与人类活动下，由地球系统中一系 列复杂的作用与反馈过程来实现的。
§3.3 全球环境变化的三大循环过程
（Three cycle process of global environmental change ）
一、生物循环
• 生物循环包括
• 地球内部物质分布导致的地极漂移。
阳伞效应： 强火山爆发能在平流层下部形成一个
持久的含有硫酸盐粒子的气溶胶层，它们存留在平流层中 增加了大气的反射率，因而减少了到达地面的直接太阳辐 射，进而导致温度下降，这个影响被称为“阳伞效应”。 如1963年3月印度尼西亚巴厘岛的阿贡火山爆发约3个月后， 澳大利亚墨尔本的直接太阳辐射减少23%，散射辐射增加 1倍， 但散射辐射的绝对值小，所以总辐射减少达6％。一 般认为，一次较大火山爆发后一两年，半球或全球平均温 度下降0.3℃左右，以后逐渐回升，四五年后恢复正常。北 半球的火山喷发往往使全球温度在3个月后产生最大降温， 并可影响南半球的气温，但影响时间短。而南半球的火山 喷发要在19~20个月之后才产生最大降温、但影响时间长， 对北半球影响不大。
• 局地尺度：空间范围<10km。特征事件事件有 火山爆发、小流域地表侵蚀、小尺度天气系统(如 龙卷风、山谷风、海陆风)、植物物候期随地形的 变化、植被冠层的微气象、土壤的养分循环、点 源和线源污染事件等。(几s~1a）
三、时空尺度的联系性
• 全球系统中各种事件和过程的时间尺度与空间尺 度是相关联的。 一般说来，较大空间尺度的事件 和过程，其时间尺度的范围也较大；较小空间尺 度的事件和过程，其时间尺度的范围也较小。全 球气候变化的空间尺度可达20 000km以上，相应 的时间尺度为几十年到百年，而植被冠层微气象 变化的空间尺度仅为数厘米到数米，相应的时间 尺度是几秒到几分钟。
§3.2 全球环境变化的驱动力
（Driving force of global environmental change ）
一、外部因素
• 太阳辐射 • 太阳活动：黑子和光斑，谱斑、耀斑，
日珥等。
二、地球内部因素
• 板块运动造成的系列变化：海陆分布变化、 山地和高原的隆起、火山活动（降温作用 →“阳伞效应”）、
一、时间尺度
• 全球环境变化可划分为5个时间特征（陈效 逑, 2001)
几百万年至几十亿年（地质历史时期）
全球变化事件受地球行星演化规律与进程的控制， 如岩石圈板块的运动导致地球上沧海桑田的演变， 陆地上的造山运动和造陆运动形成山脉、高原等大 的地形单元，大气圈和水圈的形成与演变，以及生 命起源与原始人类出现。（不可逆事件）
几千年至几十万年（最近的地质历史时期）
第四纪冰期-间冰期的交替，海面的升降， 伴随冷暖、干湿变化的大气成分改变，如 尘埃含量的变化、古土壤层的发育、生物 种的分布、迁移和灭绝，人类文明的诞生 与发展。（可逆事件）
几年至几百年（年际、年代际-世纪际）
典型事件包括全球气温的趋势性上升，气温、 海温、降水量、径流量、地表侵蚀、植物物 候期及生长季节等的准周期性波动和突变， 植物种群结构的变化和植被带的可能移动。
• 区域尺度：空间范围100~20000km，地域单元有大
陆、大洋陆地上的自然地带以及海区。特征事件季风 和大型天气过程、海流、厄尔尼诺一南方涛动、岩石 围板块构造运动与造山运动、冰期一间冰期交替、气 候带与地带性植被一土壤的形成等。(1a~十几亿a）
• 地方尺度：空间范围10~100km。特征事件地震、 流域的水土流失、中尺度天气系统(如中气旋、雷 暴等)、植物物候期的水平变化、城市气候与大气 污染、河流与水域的污染、成矿作用等。(1d~百 万a）
• 地球表层系统作为一个开放体系，太阳辐射、大 气成分、大气过程、海陆关系、海洋环流、冰盖、 陆地地形、地表组成物质和人类活动等的相互作 用，在一个时间序列当中可表现为多层次驱动、 响应、反馈、放大等十分复杂的关系。
• 因此，全球环境变化既会表现出某种周期性变 化，又会表现为一些渐变和突变。
全球环境变化的时空尺度
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第3章 全球环境变化的主要特 征与过程
重点及难点Leabharlann （1）全球环境变化的时空尺度及其联系 （2）全球环境变化的驱动力 （3）全球碳氮循环与水循环
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§3.1 全球环境变化的时空谱特征
（ Space-time Spectrum characteristics global environmental change ）