第一讲全球变化科学导论
全球变化1-1
全球变化科学产生的背景
(9)垃圾成灾：地球亡的垃圾越来越多，20世
纪末仅美国每年就产生工业垃圾20×108 t以上， 城市居民垃圾2．2×108t，丢弃的旧汽车1000多万
辆，废轮胎上亿只。全球危险废物以每年5×108t
的速度递增。垃圾无孔不入，在珠穆朗玛峰、南极 都有垃圾，在太空轨道上有7000多个直径 10 cm以 上的废物碎块在飘游（高速运转的太空垃圾）。
全球气候变化问题,不仅是科学问题、环境问题, 而且是能 源问题、经济问题和政治问题。全球气候变化问题将给我国 带来许多挑战、压力和机遇。 国际上要求我国减排温室气体的压力越来越大。目前我国 二氧化碳排放量己位居世界第二,甲烷、氧化亚氮等温室气体 的排放量也居世界前列。预测表明,到2025-2030年间,我国的 二氧化碳排放总量很可能超过美国,居世界第一位;目前低于 世界平均水平的我国人均二氧化碳排放量可能达到世界平均 水平。 由于技术和设备相对落后、陈旧,能源消费强度,我国单位 国内生产总值温室气体排放量比较高。
全球变化科学产生的背景
(8)物种濒危:地球上每天有100种生物灭绝。现
有物种为1000万种左右，到21世纪初可能消失的物
种为100万种。有证据表明，地球30％- 70％的植物
在今后100年内将不复存在，20世纪末处于灭绝边缘 的哺乳动物有406种，鸟类593种，爬行动物209种， 鱼类242种。生物种类大灭绝的后果将给人类前途带 来致命威胁。
背 景
全球变化科学产生的背景
一、全球变化科学产生的过程
全球变化研究研究是在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。 全球变化的研究1987-1990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。
全球变化绪论
对地观测系统
全球气候 观测系统
全球海洋 观测系统
全球陆地 观测系统
地面观测网
气象 水文 生态 海洋 地震
把地球放进实验室--地球系统模式
2. 全球变化科学的研究对象,目标和要 解决的主要科学问题
全球变化研究的对象---地球系统
由大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生 物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行 星地球。它是由一系列相互作用过程(包括 系统各圈层之间的相互作用，物理、化学 和生物三大基本过程的相互作用以及人与 地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性 多重耦合系统。
全球变化
主讲人：金秉福 鲁东大学地理与规划学院
自地球诞生之日起，它的环境就在不断变 化。在人类出现之前，这种变化纯粹是受 自然推动力支配的。 自人类诞生之日起，人类就开始干预了地 球环境的演变过程。当然，在初始时期人 类对环境的干预是微不足道的。直到工业 革命以前，这种影响还只是局部的。
随着人类社会的发展，人类对环境的影响日益增 长。早在1972年，联合国召开了著名的“人类环 境大会”，号召各国政府关注环境问题。但是， 当时的注意力还仅限于一个国家和一个地区的问 题，其学科范围主要限于地球科学的各个分支。 90年代以来，人类对全球环境问题的严重性、 复杂性以及人类自身对环境影响程度的认识达到 了一个新的高度。全球环境问题已成为人类社会 持续发展所面临的重要而急迫的问题，全球变化 研究成为一个共同关注的“热点”。
全球变化研究的科学目标
描述和理解人类赖以生存的地球系统 运转的机制，它的变化规律以及人类活 动对地球环境的影响，从而提高未来环 境变化的预测能力，为全球环境问题的 宏观决策提供科学依据。
全球变化研究的主要内容
1 全球变化的过程和驱动力 全球变化都是通过一定的过程来实现的， 表现为地球系统中某些关键性过程的变异， 并通过这些过程的变异引起一系列的反馈 过程，最终导致全球环境偏离原有的平衡 状态，即发生全球变化。 全球变化总是由控制地球系统状态的某些 因素的变化引起的，这些驱动因素可能来 自于驱动地球系统运行的地球外力、地球 内力和人类活动，也可能来自于地球系统 内部各子系统的相互作用。
第一章 全球变化生态学 引论[精]
![第一章 全球变化生态学 引论[精]](https://img.taocdn.com/s3/m/71e1a8854afe04a1b171de12.png)
0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减 少了0.3%； 20世纪后半叶，北半球中高纬度地区，强降水天气可能增加了2-4%。
温室气体的含量与作用
温室气体
–包括CO2、CH4、N2O、CFCs（ 氟氯化碳）、O3，只 占大气组成的1%；还有H2O（约1%）
• 几万年来，它们是塔斯马尼亚岛的主要捕食动物。但是当 英国人在这个澳大利亚岛屿定居后，他们为了养羊而砍倒 了大片森林。袋狼捕食羊，牧场主就向它们开火。随着供 它们栖居的荒野变小，袋狼消失了。在世界各地，其他岛 屿上的捕食动物也遭到了类似的命运。
气候变化的影响
• 雪被和冰被
– 卫星资料显示，1960年代末以来，全球雪被面积很可能减小了 10%；
其他气候变化的结论
气温和海温
1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2℃的速度递 增，超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期 加长； 海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半；
对流层气温
20世纪50年代以来，地表以上8km的大气层平均每10年增温0.1℃。
生物多样性减少 Biodiversity loss
1 ) 物种多样性减少 Species diversity：世界物种 总数约 500 ～ 3000 万种（已被陈述 140 万 种），近百年兽类减少 150 种。
2 ) 生态系统多样性减少 Ecosystem diversity：森 林、草原、湿地、水生生境遭受破坏。
1.3 全球变化的影响
气候变化 气温 降水
海平面上 升
可能的影响
健康 天气原因的死亡现 象 传染病 农业 作物产量 灌溉用水的需求变 化 森林 群落结构 地理分布 健康和生产力
环境演变与全球变化复习
第一讲全球变化科学产生的背景及全球变化研究的主要问题1，全球变化科学产生的背景:1、从硬件上看, 科技的进步。
2．从社会需要角度来看，目前公认人类活动对全球变化主要产生以下十大环境问题的影响，急需国际合作共同解决,即,（1）大气污染,（2）温室效应：（3）臭氧层被破坏：（4）土地沙漠化：（5）水的污染：（6）海洋环境恶化：（7）森林锐减：（8）物种濒危：（9）垃圾成灾：（10）人口增加过快：,2，我国的能源资源储量情况：我国的能源资源非常有限，常规能源仅占世界总量的1/10；●以目前的能源消耗速度：①我国的石油资源将于30年后枯竭；②我国的天然气资源将于50年后枯竭；③我国的煤炭资源也将于150年后枯竭；●我国目前一半以上的石油资源依赖进口，50年后世界主要能源也将逐渐陷入枯竭，3，全球变化（Global Change）：PPT1-294，IGBP(国际地圈-生物圈计划,又称全球变化研究计划)，该计划的酝酿和执行是全球变化科学发展史上的重要里程碑。
IGBP的科学目标。
①分析作为地球系统动力学定义的物理、化学和生物交互过程；②分析在这些动力学过程中发生的变化；③分析人类活动在这些变化中的作用。
4，全球变化科学研究的主要内容：（1) 研究地球系统复杂的多重相互作用的机制，是目前全球变化最主要的研究内容。
（2) 分析地球系统各种尺度的变化规律和控制这些变化的主要因素。
（3) 建立地球系统变化的预测理论方法。
（4) 提出全球资源和环境科学管理的方法。
全球变化科学的精髓是系统地球观。
全球变化科学强调将地球的各个组成部分作为统一的整体来加以考察和研究。
强调将大气圈、水圈、岩石圈和人类与生物圈之间的相互作用，将地球上物理的、化学的和生物的基本过程之间的相互作用，以及人类与地球之间的相互作用联系起来进行综合集成研究。
5，地球系统包括快变化系统和慢变化系统：快变化系统：如大气、陆面、上层海洋。
从气候角度看，这些是最活跃的研究内容，这个系统的变化时间尺度范围从几个月→几年→几百年。
全球变化课件01地球系统与全球变化分析
• 不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用
10 n表示。
尺度
四、地球系统的驱动力
地球系统的驱动力
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
• 世界气候研究计划
（ Global Climate Research Program）
1，1979年启动 2，全球变化形成的基础与组成部分 3，气候是一个系统 4，四大圈层相互作用的结果
• 国际地圈-生物圈计划
International Geosphere-Biosphere Program
（二）研究近况 1980年以来，我国积极参与了国际全球变化研
究计划的酝酿、组织和实施全过程，并正对我国 特点实施了与国际全球变化研究相对应的全球变 化。 我国全球变化研究的重点：
一、具有全球意义的我国急需解决的区域性 生存环境问题。
二、全球变化对我国的气候、环境和经济发展 的影响。
谢谢
三、全球变化的研究意义
• 研究全球变化的主要理论和现实意义：
全球变化研究是人类社会实现可持续发展 的科学基础。 深化对地球系统的认识，促进地球科学发 展。 改变人类的观念、促进应用基础科学个有 关社会科学的发展。
第三节 全球变化研究的历史、 现状和趋势
• 一、早期：
1，竺可桢开创的基于考古和历史文献的气候变化研究 2，中科院对青藏高原组织的数次科学考察研究 3，刘东生等领导的中国第四纪黄土研究，以及古季风
全球环境变迁导论.pptx
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二〇年八月五日2020年8月5 日星期三
土壤沖蝕與流失
土壤沖蝕 Soil erosion– 水蝕與風 蝕。 土壤流失 Soil loss–嚴 重的水蝕。
水蝕
表土沖蝕。 崩塌作用。 地滑作用。 土石流。
生態工法
對自然環境紋理的尊 重。 維持生態多樣性。 生物遷徙廊道。 生態工法導入綠營建。
農業永續發展&人造殺手
土壤品質長期性之維 持。 施用有機質，施行有 機農法耕種。 減少土壤耕犁次數， 作好水土保持工作。 土壤環境品質在未來 之變化及衝擊。
• •
T H E E N D 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020
9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。 11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020
來源及出處
參考內容：永續水土資源 〈陳尊賢 童慶斌編著〉 圖片翻攝自永續水土資源 內文及自己攝影，器材 OLYMPUS fe3000。 影片來由：內湖慈濟環保 回收站的師兄姊提供。 投影片製作：環漁3A B96310050 林培瑋。
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)XXX《全球变化科学导论》要点总结第一篇全球变化研究的基本问题第一章全球变化科学产生的背景及其研究内容及意义1、什么是全球变化？其产生背景？答：全球变化作为一个科学术语和一门交叉学科，是随着全球环境问题的出现和人类对其认识程度的不断深化而提出并发展起来的。
全球变化科学的精髓是系统地球观，强调将地球的各个组成部分作为统一的整体来加以考察和研究，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用和地球上的物理的、化学的和生物的基本过程之间的相互作用，以及人类与地球之间的相互作用联系起来进行综合集成研究。
即全球变化科学是研究作为整体的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），并预测其未来变化的科学。
它研究的首先是一个行星尺度的问题——将大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈看成是有机联系的全球系统，把太阳和地球内部作为两个主要的自然驱动器，人类活动作为第三种驱动机制。
发生在该系统中的全球变化是在上述驱动力的推动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果。
全球变化科学是在时代发展、科学进步、人类活动的强烈影响和社会需要的背景下产生的，主要表现在以下几个方面：（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、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。
（2）由于强烈的人类活动和社会经济的飞速发展，目前在环球范围内产生以下十大情况问题，急需国际社会合作共同解决。
主要有大气污染、温室气体排放和气候变暖、臭氧层破坏、土地退化、水资源匮乏和水体污染、海洋环境恶化、森林锐减、物种濒危、垃圾成灾、人口增长过快。
（3）从人类社会文明发展看，全球变化科学的产生是历史进程的必然。
（4）从历史发展角度看，全球变化研究有其科学思想的代表。
全球变化
全球变化导论复习材料1.全球变化的定义及内涵全球变化：全球环境（包括气候、土地生命力、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：是指由于自然的和人为的因素而造成的全球性的环境变化，主要包括气候变化、大气组成变化（如CO2浓度及其他温室气体的变化），以及由于人口、经济、技术和社会的压力而引起的土地利用的变化三个方面。
2.全球变化研究的对象---地球系统由大气圈,水圈,岩石圈,冰冻圈和生物圈(包括人类圈)所组成的作为整体的行星地球.它是由一系列相互作用过程(包括系统各圈层之间的相互作用,物理,化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用)联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。
3.全球变化研究的科学目标描述和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制,它的变化规律以及人类活动对地球环境的影响,从而提高未来环境变化的预测能力,为全球环境问题的宏观决策提供科学依据.4.全球变化研究的内容全球变化的过程和驱动力；全球变化在时间和空间上的表现；全球变化对人类的影响与人类的响应；全球变化信息的获取、处理与分析技术5.大地女神假说（Gaia Hypothesis)Gaia假说的主要论点地球上所有生物都在起着调节作用：只根据物理学和化学规律是很难解释的，必须同时考虑生物学规律。
地球生态系统保持稳定性：地球大气的组成、气温、海水温度、海水pH值等都是由生物圈积极通过自己的影响使地球的气候环境长期保持在适合自己的“稳态”上。
地球生态系统是一种进化系统地球生态系统是一个整体（大地女神）具有新陈代谢功能——地球生理学(geophysiology)6.冰期-间冰期的转换机制一、地球轨道参数变化深海氧同位素序列和黄土古土壤序列中可检测出地球轨道参数变化的特征周期。
说明地球轨道参数变化可能是第四纪环境周期变化的驱动力在不同阶段，起主导作用的周期有明显差别：1.6-2.5MaBP期间，以偏心率周期（0.1Ma、0.4Ma）较明显，其它周期不明显0.9-1.6MaBP期间，以黄赤交角周期(41ka)较明显，其它周期不明显0.9BP以来，0.1Ma周期成为主要周期7.米兰柯维奇理论能否完美解释冰期间冰期的转换？偏心率变化（0.9MaBP以来）引起的太阳辐射变化分量不足以解释温度的大幅度变化不能解释地球温度变化在时相上落后于太阳辐射变化，以及转换过程的其它时滞现象不能解释转换过程中的不对称性不能解释快速变化事件8.撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰全新世之初，受到季风增强影响的撒哈拉沙漠和亚洲的类似地区，均是巨大的绿色地带，现代的撒哈拉沙漠中曾经是人类活动的场所。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Europe
North America
South America
Urban population
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from United Nations Population Division 1997 and WRI, UNEP, UNDP and WB 1998
Severity of soil degradation in South and Southeast Asia
Source: ISRIC/UNEP/FAO 1997
40 年 来 中 国 荒 漠 化 的 扩 展 范 围
引自董光荣等
Arable land per capita
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from FAOSTAT 1997
Global population continues to rise
Population (billions)
10 8 6 4 2 0
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050
Africa Europe North America
Carbon dioxide emissions per capita
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from CAIAC 1998 and WRI, UNEP, UNDP and WB 1998
More fertilizer: (N) More food, but more pollution too
among these, 4.48 million ha with no yield Funds from government for mitigation 2.2 billion yuan 6 stations of Yangtze river have broken their historical records of water level
引自Nature
1998
1920's
年
Kilimanjaro 1970
Kilimanjaro 2000
Ice on Kilimanjaro
Area (km2)
15 10 5 0 1900
1920
1940
1960 Year
1980
2000
2020
L.Thompson, in prep.
Kilimanjaro 2020
土地覆盖的变化 热带雨林和草原的破坏,荒漠化 海洋的变化 海面温度 海平面上升 生物多样性的变化 物种消失 陆地水体的变化 江河水位下降,湖泊干枯,水资源短缺 自然灾害的变化 干旱和洪涝灾害发生频率增加 人类社会的变化 人口增长和城市化
快速变化的全球环境：全球增暖
北半球表面的平均温度的异常(dgC) 20世纪是14世 纪以来最暖的 世纪,全球平均 温度升高了 0.60 C+/-0.2. 90年代是本世 纪最暖的十年
The 1997/98 El Nino Impacts in Australasia: Papua New Guinea
500 deaths 1.2 million suffered from severe food shortage at peak of drought (late 1997) Ok Tedi copper mine stopped production for 6 months Schools closed by lack of water K400 million loss in revenue in agriculture and livestock sector
土地退化和荒漠化
全球土地的退化率达到 24%,亚州更为严重,高达 31%
荒漠化土地占全球约1/4的 面积,并正以每年600万公 顷的速度推进
Degraded Soil Means Less Food
World Totals (million hectares)
350 300 250 200 150 100 50 0
Africa
North and South America Central America
Asia
Europe
Oceania
Vegetation Removal Overgrazing Industrial and Bioindustrial
Overexploitation Agricultural Activities
热带雨林面积以每年2.2%的速率递减
近300年来全球草原面积减少了7200万公顷,退化草原面 积占20%
Many of Earth’s Forests Have Been Cleared or Degraded
18,000,000 16,000,000 14,000,000 12,000,000 10,000,000 8,000,000 6,000,000 4,000,000 2,000,000 0
Global carbon dioxide emissions continue to mount. Average annual increase over the past decade has been 1.3 per cent or nearly 300 million tonnes a year
160 140 120 100 80 60 40 20 0 1961 Africa Asia South and Central America Europe North America Oceania World
(million metric tons)
1966
1971
1976
1981
1986
1991
水资源短缺
20世纪以来,全球 消耗的水量增加了 6倍
目前世界上 20亿 人口面临缺水困难 估计到2025年,缺 水将危及一半以上 的世界人口
Water Demand is Growing, But Supplies Are Limited
World Africa Europe Asia South America Central America North America Oceania
(millions of hectares degraded)
Vegetation Removal Overexploitation Overgrazing Agricultural Activities Industrial and Bioindustrial
579 133 679 522 23
World
造成的经济损失每年在1000亿元以上。
黄河断流
断流天数 断流长度
干旱化使 90 年代黄河中上游的年天然径流量比 50 年 代减少了24.4% 24.4％，在自然过程和人 类活动的共同作用下 68% ，下游实际径流量减少 68 ％，致使黄河连年断流，每经 济损失超过100 亿元，其中胜利油田产量减少8% 8％。 100亿元
Russia and Europe
Cleared
Non Frontier Forest
Frontier Forest
(millions of square kilometers)
Asia
North & South America
South America
Africa
Oceania
Forest Loss Is Severe in the Tropics
全球水,碳循环,食物系统
全球变化科学是怎样产生的?
全球变化科学的研究对象,目标和要解决的 主要科学问题
全球变化科学的学科性质,特点和研究方法
人类生存的地球环境正在发生那些重大变化
• 气候的变化 温度升高 • 大气成分的变化 二氧化碳和其它温室气体、气溶胶含量
的增加, 臭氧洞
• • • • • •
频繁发生的自然灾害
EL NINO 和旱涝灾害
SST ANOMALIES
NOV.
-OCT 97
98
Total damage of whole valley flood disasters of Yangtze river,1998
Disaster affected population Died people Collapsed houses Disaster affected farmland 240 million 2000 person 5.58 million unit 21.53 million ha
Fertilizer use
Source: compiled by UNEP GRID Geneva from FAOSTAT 1997
SO2 emissions in Asia could triple
(million metric tons per year)
120 100 80 60 40 20 0 1990 Europe 2000 2010 2020 Asia
United States and Canada
臭氧层的破坏和南极臭氧洞
70年代开始发 现,全球大气的 臭氧总量以每 年0.2%的速度 减少,80年代发 现南极臭氧洞.
臭氧含量减少 导致到达地面 的紫外辐射增 加,直接危及人 类和生物的安 全
南极臭氧洞
森林和草原,特别是热带雨林的严重破坏
近300年来全球森林面积减少了11.62亿公顷,与原有森林 面积60亿公顷相比减少了大约20%
World population
World population will reach 6,000 million during 1999 - but the rate of growth has begun to slow.