气候变化 第5讲温室气体排放和大气温室气体浓度的变化

无论是CO2和CH4在自然碳循环中都起着重要的作 用。它们在陆地生物圈，海洋和大气之间连续地大
量流动，在近十万年到1750年维持着稳定的大气CO2 和CH4浓度。通过光合作用，碳被转换成植物生物质。 陆地植物由大气中捕获CO2；植物，土地和动物呼吸 （包括死亡，生物质分解），在厌氧条件下把碳作
经济优先
A2 多元化社会模式
区域性
A1 高速增长社会模式
全球化
B2 地区共存型社会模式
B1 持续发展型社会模式
环境优先
• IS92排放情景于1992年提出（IPCC， 1992），主要用于SAR中气候模式的预测。 IS92包含了六种不同的排放情景（IS92a到 IS92f），分别代表未来世界不同的社会、 经济和环境条件。
A2框架和情景系列
描述的是一个极其非均衡发展的世界。其 基本点是自给自足和地方保护主义，地区 间的人口出生率很不协调，导致持续的人 口增长，经济发展主要以区域经济为主， 人均经济增长与技术变化越来越分离，低 于其它框架的发展速度。
B1框架和情景系列
描述的是一个均衡发展的世界，与A1描述 具有相同的人口，人口峰值出现在世纪中 叶，随后开始减少。不同的是，经济结构 向服务和信息经济方向快速调整，材料密 度降低，引入清洁、能源效率高的技术。 其基本点是在不采取气候行动计划的条件 下，更加公平地在全球范围实现经济、社 会和环境的可持续发展。
在1750年之前，CO2的大气浓度稳定在260-280ppm已达10 万年。相对于自然变化，人类活动对碳循环的扰动是不明显 的。1750年之后，大气中CO2浓度以增长的速率由280ppm上 升到2005年近380ppm。这种增加主要产生自人类活动：主要 是化石燃料燃烧和毁林，也由于水泥生产，土地利用和管理 的变化（生物质燃烧，作物生产，草地变农用等）。其中人 类活动造成的CO2排放是单一的对气候变化贡献最大的人类 活动因子。甲烷浓度从1750年的700ppb类似的上升到2005年 的1775ppb，其排放源有：化石燃料，填埋废弃物处理，泥 地/湿地，反刍动物和稻米生产。CH4辐射强迫的增加量略小 于CO2的三分之一，是第二个重要的温室气体。
废弃物处理 （甲烷和二氧化碳）
土地利用变化减少对二氧化碳的吸收（如森 林砍伐）
排放情景
• 排放情景是指为了制作未来全球和区域气候变化 的预测，根据一系列驱动因子（包括人口增长、 经济发展、技术进步、环境条件、全球化、公平 原则等）的假设得出的未来温室气体和硫化物气 溶胶排放的情况。
• 早期的模式预测并没有特定的排放情景，主要进 行的是CO2加倍平衡试验（IPCC，1990）。此后先 后发展了两套温室气体和气溶胶排放情景，即 IS92和SRES。
B2框架和情景系列
描述的世界强调区域性的经济、社会和环 境的可持续发展。全球人口以低于A2的增 长率持续增长，经济发展处于中等水平， 技术变化速率与A1、B1相比趋缓、发展方 向多样。同时，该情景所描述的世界也朝 着环境保护和社会公平的方向发展，但所 考虑的重点仅仅局限于地方和区域一级。
SRES以及IS92a主要温室气体和SO2的排放情景
• SRES排放情景于2000年提（IPCC 2001）， 主要用于替代IS92用于TAR的气候预测。 SRES排放情景主要由四个框架组成：
A1框架和情景系列
描述的是一个经济快速增长，全球人口峰值出现 在21世纪中叶、随后开始减少，新的和更高效的 技术迅速出现的未来世界。其基本内容是强调地 区间的趋同发展、能力建设、不断增强的文化和 社会的相互作用、地区间人均收入差距的持续减 少。A1情景系列划分为3个群组，分别描述了能源 系统技术变化的不同发展方向，以技术重点来区 分这三个A1情景组：化石密集（A1FI）、非化石 能源（A1T）、各种能源资源均衡（A1B）（此处 的均衡定义为，在假设各种能源供应和利用技术 发展速度相当的条件下，不过分依赖于某一特定 的能源资源）。
几百万年来，通过硅酸盐岩石的风化作用和由海 洋中植被物清固 除碳 。作 而用 化而 石埋燃藏料于的海燃洋烧沉又积把物地中球， 在地CO质2由时大期气 捕获的碳重新释放到大气中。新的冰芯资料表明， 地球系统至少在过去65万年内（6次冰期—间冰期循 环时和）期30没，0p有 大pm达 气（到C暖O目2的浓前间度大冰一气期直C）在O2。或18一C0Hp般4p的m认（浓为冰度，期值在最。冰盛在期时那盛期个期）， 由因室果气大的体气机 ，中理 海清， 洋除它 环的们 流CO把与2被天温储文度存变，于化生海，物洋气生中候产，，力并和C提O营2出和养了其供一它应些温 与海洋沉积物之相互作用联系起来。
第5讲 温室气体排放 和大气温室气体浓度的变化
Hale Waihona Puke 目录• 温室气体的排放与排放情景 • 碳循环与大气温室气体浓度的变化 • 海洋和陆地的碳收支
温室气体的排放与排放情景
温室气体种类和作用
种类
增温效应(%) 生命期(年)
二氧化碳（CO2）
63
甲烷（CH4）
15
氧化亚氮（N2O）
4
氢氟碳化物（HFCS） 全氟化碳（PFCS）
11
六氟化硫（SF6）及其它
7
50－200 12－17
120 13.3 50000 ？
排放温室气体的人类活动（一）
化石能源燃烧活动 （二氧化碳等）
化石能源开采过程中的排放和泄漏 （二氧化碳和甲烷）
部分工业生产 过程(如水泥生产) （二氧化碳）
排放温室气体的人类活动（二）
农业(如水稻) （甲烷）
畜牧业(如牛等反刍动物消化) （甲烷）
图2
碳循环与温室气体浓度的变化
碳循环之所以重要，是因为它调节着两种最重要 的温室气体CO2与CH4的大气浓度。碳循环比较复杂， 它具有多种不同化学物质的化学转换。而水循环中 不同库间的交换过程涉及到相变，但只有一个化学 物质H2O的输送。在全球碳循环中有四个大的碳库： 大气、生物圈（湿地与海洋）、地壳（含地幔）和 海洋碳库。大气CO2库的大小在活跃的生物圈库（绿 色植物，浮游生物，与整个食物链）和巨大的地壳 碳库之间，进出小库的交换率比进出大库的要快几 个量级。