地球表层环境预测PPT讲稿.ppt
地球表层环境预测第1页，共30页，编辑于2022年，星期六地球表层环境预测第一节第一节 地表环境预测的原则地表环境预测的原则第二节第二节 岩石圈的变化趋势岩石圈的变化趋势第三节第三节 大气圈的变化趋势大气圈的变化趋势第四节第四节 水圈的变化趋势水圈的变化趋势第五节第五节 生物圈的变化趋势生物圈的变化趋势第六节第六节 地球表层环境的变化趋势地球表层环境的变化趋势第2页，共30页，编辑于2022年，星期六第一节第一节 地球表层环境预测的原则地球表层环境预测的原则时空尺度原则时空尺度原则 要注意环境预测的时间和空间尺度。要注意环境预测的时间和空间尺度。人地相互作用原则人地相互作用原则 应综合考虑自然变化与人类活动的互馈作用。应综合考虑自然变化与人类活动的互馈作用。关联性原则关联性原则 地球表层环境是一个复杂的系统，各个子系统间相互地球表层环境是一个复杂的系统，各个子系统间相互 作用、相互关联，子系统的变化会导致系统的变化。作用、相互关联，子系统的变化会导致系统的变化。非线性原则非线性原则 在环境预测时，首先要分析环境处于什么状态，是否在环境预测时，首先要分析环境处于什么状态，是否 可以预测，预测的时限如何，是否在预测的时段内存可以预测，预测的时限如何，是否在预测的时段内存 在突变点，从而确定预测的数学模型。在突变点，从而确定预测的数学模型。第3页，共30页，编辑于2022年，星期六 研究表明，板块在运动、大陆在漂移。过研究表明，板块在运动、大陆在漂移。过去是这样，现在是这样，将来还会是这样。由去是这样，现在是这样，将来还会是这样。由于板块的运动、大陆的漂移，世界的海陆分布于板块的运动、大陆的漂移，世界的海陆分布轮廓将会发生巨大的变化。轮廓将会发生巨大的变化。第二节第二节 岩石圈的变化趋势岩石圈的变化趋势第4页，共30页，编辑于2022年，星期六一、板块运动方向和速度 地球表面岩石圈可以划分为许多个板块，其中欧亚、太平洋、南美洲、北美地球表面岩石圈可以划分为许多个板块，其中欧亚、太平洋、南美洲、北美洲、非洲、澳大利亚和南极洲板块为七个一级板块，而纳兹卡、印度、阿拉伯、洲、非洲、澳大利亚和南极洲板块为七个一级板块，而纳兹卡、印度、阿拉伯、菲律宾、可可斯和加勒比是次一级的小板块。测量与计算表明，这些板块在以菲律宾、可可斯和加勒比是次一级的小板块。测量与计算表明，这些板块在以112 cm的速度做相对运动的速度做相对运动。第5页，共30页，编辑于2022年，星期六世界大陆的位世界大陆的位置将向西偏移置将向西偏移东非大裂东非大裂谷的扩大谷的扩大印度板块印度板块的向北移动的向北移动欧亚与北美洲欧亚与北美洲板块相向运动板块相向运动澳大利亚板块澳大利亚板块向东北方向漂移向东北方向漂移将使澳大利亚的纬度降低，南半球的陆地面积进一步减小将导致太平洋的逐步缩小，大西洋的不断扩大海洋与大陆的经度将会发生变化由于受到欧亚板块的阻挡，将导致青藏由于受到欧亚板块的阻挡，将导致青藏高原与喜马拉雅山脉的进一步隆升，中高原与喜马拉雅山脉的进一步隆升，中国西部地区的向北迁移。国西部地区的向北迁移。板块运动板块运动使红海扩张为大洋，非洲与使红海扩张为大洋，非洲与亚洲分离亚洲分离二、岩石圈的变化趋势第6页，共30页，编辑于2022年，星期六5000万年以后的海陆分布(Christensen,1991）第7页，共30页，编辑于2022年，星期六第三节第三节 大气圈的变化趋势大气圈的变化趋势一、大气圈成分的变化趋势一、大气圈成分的变化趋势 CO2、N2O、甲甲烷烷（CH4）、卤卤化化碳碳（包包括括CCl3F和和CCl2F2）增增加加较较快快，SO2含含量量也也有有所增加，粉尘含量变化。所增加，粉尘含量变化。二、大气圈结构的变化及其趋势二、大气圈结构的变化及其趋势三、气候变化的趋势三、气候变化的趋势 臭氧层的变化臭氧层的变化 臭氧层的减薄，臭氧洞的形成与扩大臭氧层的减薄，臭氧洞的形成与扩大,对流层厚度的对流层厚度的变化。变化。从十万至万年时间尺度看，从自然变化趋势说，现代间冰期即将结束，新的冰期即将来从十万至万年时间尺度看，从自然变化趋势说，现代间冰期即将结束，新的冰期即将来临，气候将会向寒冷方向发展。但如果人类对自身活动引起的温室效应不加以控制，温室效临，气候将会向寒冷方向发展。但如果人类对自身活动引起的温室效应不加以控制，温室效应的影响有可能在一定时间内超出自然变冷的幅度，出现一个超间冰期。应的影响有可能在一定时间内超出自然变冷的幅度，出现一个超间冰期。从百年时间尺度看，从自然变化趋势来说，从百年时间尺度看，从自然变化趋势来说，2121世纪不会出现平均状况比世纪不会出现平均状况比1900195019001950年之间更温暖的气候阶段。但是，由于人类活动对气候变化的影响，温室效应在年之间更温暖的气候阶段。但是，由于人类活动对气候变化的影响，温室效应在短期内无法根本抑制。因此综合考虑自然与人为影响，短期内无法根本抑制。因此综合考虑自然与人为影响，2121世纪将是一个平均状况比世纪将是一个平均状况比1919世纪温暖，与世纪温暖，与2020世纪相当或略为温暖的世纪。世纪相当或略为温暖的世纪。第8页，共30页，编辑于2022年，星期六臭氧层形成与破坏过程大气圈结构的变化及其趋势大气圈结构的变化及其趋势第9页，共30页，编辑于2022年，星期六 从千万年或者更长的时间尺度看，由于板块的运动和大陆的漂移，海陆的格局将从千万年或者更长的时间尺度看，由于板块的运动和大陆的漂移，海陆的格局将会发生巨大的变化，因此将会导致大气环流格局的巨大变化。太平洋缩小或消失，将大会发生巨大的变化，因此将会导致大气环流格局的巨大变化。太平洋缩小或消失，将大大削弱东亚的季风环流或使东亚季风环流消失。那时的青藏高原和喜马拉雅山会进一步大削弱东亚的季风环流或使东亚季风环流消失。那时的青藏高原和喜马拉雅山会进一步隆升，对气候的作用与影响将与现在完全不同隆升，对气候的作用与影响将与现在完全不同(假如青藏高原北移到中纬地带，亚洲季假如青藏高原北移到中纬地带，亚洲季风环流将会发生重大调整风环流将会发生重大调整)。气候变化趋势气候变化趋势第10页，共30页，编辑于2022年，星期六 从百年时间尺度看，气候变化具从百年时间尺度看，气候变化具有明显的有明显的150 200年的双世纪周年的双世纪周期，最近一次暖峰出现在公元期，最近一次暖峰出现在公元19001950，下一个暖峰将出现，下一个暖峰将出现在在2050年以后。因此年以后。因此20002050年应该是一个相对寒冷或年应该是一个相对寒冷或温凉的时期。也就是说，从温凉的时期。也就是说，从1950年以后出现的气候相对温凉的时年以后出现的气候相对温凉的时期，将持续到期，将持续到2050年前后。尽管年前后。尽管中间可能会出现一些较短时间尺中间可能会出现一些较短时间尺度的气候波动，但从自然变化趋度的气候波动，但从自然变化趋势来说，不会出现平均状况比势来说，不会出现平均状况比19001950年更温暖的气候阶年更温暖的气候阶段。段。第11页，共30页，编辑于2022年，星期六人类活动对气候变化的影响人类活动对气候变化的影响温室效应温室效应温室效应对全球气候变暖的影响（温室效应对全球气候变暖的影响（IPCCIPCC第四次报告）第四次报告）第12页，共30页，编辑于2022年，星期六 有有的的模模拟拟结结果果表表明明，当当大大气气CO2浓浓度度加加倍倍时时，地地球球表表面面的的平平均均温温度度将将会会升升高高1.54.5（平平均均3.0）。其其中中极极地地高高纬纬度度地地区区温温度度升升高高幅幅度度比比较较大大，可可以以达达到到8 以上，最高可达以上，最高可达 16 。COCO2翻倍时地面气温的升高值翻倍时地面气温的升高值(Murck(Murck等等)第13页，共30页，编辑于2022年，星期六20902099 20902099 年降水的可能变化（年降水的可能变化（IPCCIPCC）（a a）1212翌年翌年2 2月；月；(b)68(b)68月月第14页，共30页，编辑于2022年，星期六第四节第四节 水圈的变化趋势水圈的变化趋势一、海面的变化一、海面的变化 二、水循环与水量平衡的变化二、水循环与水量平衡的变化板块运动板块运动太平洋缩小、大西洋的扩张太平洋缩小、大西洋的扩张水循环的格局改变水循环的格局改变区域水平衡变区域水平衡变 化；化；青藏高原的进一步隆升青藏高原的进一步隆升亚洲中部的干旱化；亚洲中部的干旱化；气候变暖气候变暖世界水量平衡发生重大变化。世界水量平衡发生重大变化。全球增温全球增温冰川融化冰川融化海面上升；海面上升；区域或局部的地壳下降区域或局部的地壳下降海面相对上升；海面相对上升；地面沉降地面沉降海面上升；海面上升；海水升温海水升温海水膨胀海水膨胀海面上升。海面上升。三、水圈组成与结构的变化 气态水、液态水比例增大，而固态水比例减小气态水、液态水比例增大，而固态水比例减小；海面的升高将导致地球表面水体分布的重心向较低纬度偏移海面的升高将导致地球表面水体分布的重心向较低纬度偏移；河流、湖泊、沼泽的分布的区域不均匀性将会进一步增强。河流、湖泊、沼泽的分布的区域不均匀性将会进一步增强。第15页，共30页，编辑于2022年，星期六海面的变化 研研究究表表明明，现现在在世世界界海海面面并并不不是是一一个个平平面面，而而是是一一个个高高低低起起伏伏的的曲曲面面，这这个个面面是是一一个个重重力力等等势势面面，随随着着重重力力场场的的变变化化而而变变化化。最最高高的的隆隆起起在在新新几几内内亚亚，高高出出平平均均海海平平面面76 m，而而最最大大的的凹凹陷陷在在马马尔尔代代夫夫，低低于于平平均均海海平平面面104 m，两两者者相相差差180 m，超超过过了了冰冰期期-间间冰冰期期海海平平面面变变化化的的平平均均幅幅度度。由由于于地地球球表表面面的的重重力力场场，是是由由地地球球内内部部的的物物质质组组成成决决定定的的。岩岩石石圈圈相相对对于于地地核核、地地幔幔的的西西向向漂漂移移，将将导导致致各各地地重重力力场的变化，从而导致海面的变化。场的变化，从而导致海面的变化。第四节 水圈的变化趋势第16页，共30页，编辑于2022年，星期六海平面变化趋势(Warrick)从从百百年年时时间间尺尺度度的的变变化化来来看看，随随着着未未来来气气候候的的变变暖暖，海海平平面面将将会会呈呈现现上上升升趋趋势势。对对于于海海平平面面上上升升幅幅度度的的估估计计，存存在在很很大大的的差差异异。根根据据上上述述对对气气候候变变化化趋趋势势的的预预测测，结结合合各各种种预预测测结结果果，我我们们认认为为到到2030年年前前后后，世世界界平平均均海海平平面面将将会会升升高高15 cm左左右右，到到2100年年前前后后世世界界平平均均海海平平面面将将会会升升高高4050 cm。但但由由于于地地面面沉沉降降等等原原因因，在在某某些些大大河河三三角角洲洲和和沿沿海海平平原原地地区区海海平平面面相相对对上上升升的的幅幅度度有有可可能能远远远远大大于这个数值。于这个数值。第17页，共30页，编辑于2022年，星期六海海平平面面上上升升的的影影响响第18页，共30页，编辑于2022年，星期六一、生物圈组成的变化人口增长与动物灭绝（陶世龙等）人口增长与动物灭绝（陶世龙等）由由于于生生物物对对环环境境变变化化的的适适应应需需要要一一定定的的时时间间，因因此此由由于于环环境境的的变变化化，将将导导致致一一些些生生物物种种类类的的灭灭绝绝。由由于于气气候候的的变变暖暖，尤尤其其是是中中、高高纬纬度度地地区区的的变变暖暖，一一些些喜喜欢欢寒寒冷冷的的生生物物由由于于难难以以忍忍受受高高温温将将会会减减少少或或消消失失。一一些些干干旱旱区区，由由于于水水的的进进一一步步减减少少，一一些些生生物物种种类类也也将将减减少少或或消消失失。尽尽管管环环境境的的变变化化会会导导致致一一些些新新的的生生物物种种类类的的诞诞生生，但但从从短短期期看看灭灭绝绝的的生生物物种种类类将将会会多多于于新新生生的的生生物物种种类类。另另外外，再再加加上上人人类类活活动动的的影影响响，生生物物的的多多样样性性将将会会遭遭到到一一定定程程度度的的破破坏坏。也也就就是是说说，未未来来的的生生物物圈圈的的组组成成将将不不如如现现在在的的生生物物圈圈的的组组成成那那么么丰丰富多彩。富多彩。第五节 生物圈的变化趋势第19页，共30页，编辑于2022年，星期六 自然界生物的种类在减少，而人口的增长却从来没有停止。根据预测，不到自然界生物的种类在减少，而人口的增长却从来没有停止。根据预测，不到2050年年世界人口就会超过世界人口就会超过100亿，如果不采取有效措施，再过亿，如果不采取有效措施，再过44年，人口还将翻一翻。年，人口还将翻一翻。因此未来生物圈中人的比重将会进一步变大。因此未来生物圈中人的比重将会进一步变大。（据Mackenzie,1998）第20页，共30页，编辑于2022年，星期六二、生物圈结构的变化 从长时间尺度说，海陆分布的变化、地面起伏的调整，将会导致植被带、生从长时间尺度说，海陆分布的变化、地面起伏的调整，将会导致植被带、生物区的重大变化和调整，因而使生物圈的结构发生巨大的变化。例如，太平洋的物区的重大变化和调整，因而使生物圈的结构发生巨大的变化。例如，太平洋的消失将会使现在的东亚地区森林消失，而变为草原与荒漠；澳大利亚的向北移动消失将会使现在的东亚地区森林消失，而变为草原与荒漠；澳大利亚的向北移动将使其原来的荒漠变为森林；红海裂谷的扩大将使得红海两岸的一些草原、荒漠将使其原来的荒漠变为森林；红海裂谷的扩大将使得红海两岸的一些草原、荒漠变为森林。变为森林。冰期冰期-间冰期欧洲植被的变化（南北向剖面图）（高迪）间冰期欧洲植被的变化（南北向剖面图）（高迪）第21页，共30页，编辑于2022年，星期六 从从短短时时间间尺尺度度说说，全全球球气气候候的的变变化化，也也将将导导致致生生物物圈圈结结构构的的变变化化：（1）大大气气中中的的微微生生物物含含量量增增加加。（2）地地球球表表面面生生物物水水平平分分布布的的不不均均匀匀性性进进一一步步增增大大。（3）生生物物分分布布向向中中高高纬纬度度地地区区扩扩展展。（4）由由于于海海平平面面上上升升导导致致的的海海侵侵，将将使使海海洋洋生生态态系系统统的的空空间间范范围围扩扩大大，而而陆陆地地生生态态系系统统的的空空间间范范围围缩缩小小。（5）海海面面上上升升和和海海水水温温度度变变化化将将导导致致洋洋流流的的某某些些变变化化和和调调整整，可可能能引引起起涌涌升升流流发发生生区区和和鱼鱼类类聚聚集集地地的的变变化化，从从而而使使一一些些渔渔场场消消失失，而而另另一一些些渔渔场场则则可可能能扩扩大或诞生。大或诞生。生物圈的变化生物圈的变化第22页，共30页，编辑于2022年，星期六生物分布向中高纬度的扩展（Mackenzie,1998）大气二氧化碳加倍时大气二氧化碳加倍时现在的植被现在的植被第23页，共30页，编辑于2022年，星期六三、生物生产率的变化 由由于于未未来来气气候候的的变变暖暖，所所有有物物种种将将变变得得易易于于患患病病和和遭遭受受害害虫虫袭袭击击，一一些些物种由于一时难以适应变化的环境，生产率将会降低。物种由于一时难以适应变化的环境，生产率将会降低。由由于于大大气气CO2浓浓度度的的升升高高，植植物物的的光光合合作作用用将将会会增增强强，从从而而使使得得植植物的生产率将会有一定幅度的提高，这叫做物的生产率将会有一定幅度的提高，这叫做CO2的施肥效应。的施肥效应。英英国国牛牛津津大大学学环环境境变变化化小小组组的的研研究究结结果果表表明明，温温室室效效应应的的净净效效应应是是使使全全球球谷谷物物的的产产量量降降低低5%，并并且且使使发发展展中中国国家家与与发发达达国国家家之之间间谷谷物物生生产产的的差差异异增增大大：发发达达国国家家谷谷物物的的产产量量将将增增加加5%，而而发发展展中中国国家家的的谷谷物物产产量量将将下下降降10%。这这样一来，将会使受饥饿威胁的人口有所增加。样一来，将会使受饥饿威胁的人口有所增加。第24页，共30页，编辑于2022年，星期六生物圈结构的变化 大气中的微生物含量增加（大气湿度增大）；大气中的微生物含量增加（大气湿度增大）；地球表面生物水平分布的不均匀性进一步增大（降水的区域差异变大）；地球表面生物水平分布的不均匀性进一步增大（降水的区域差异变大）；生物分布向中高纬度地区扩展（气候变暖）；生物分布向中高纬度地区扩展（气候变暖）；海洋生态系统空间范围扩大，而陆地生态系统空间范围缩小（海面上升）；海洋生态系统空间范围扩大，而陆地生态系统空间范围缩小（海面上升）；一些渔场消失，而另一些渔场则可能扩大或诞生（洋流的改变）。一些渔场消失，而另一些渔场则可能扩大或诞生（洋流的改变）。生物生产率的变化生物生产率的变化 一些种类由于气候的变暖，病虫害加重，生产率降低；一些种类，尤其是一些种类由于气候的变暖，病虫害加重，生产率降低；一些种类，尤其是 小麦、水稻、大豆等植物，将会由于大气小麦、水稻、大豆等植物，将会由于大气CO2浓度升高，植物的光合作用浓度升高，植物的光合作用增强，植物的生产率将会提高。增强，植物的生产率将会提高。生物圈组成的变化生物圈组成的变化 生物种类的减少；生物种类的减少；人的比重将会进一步变大。人的比重将会进一步变大。第25页，共30页，编辑于2022年，星期六第六节第六节 地球表层环境的变化趋势地球表层环境的变化趋势 一、自然的成分越来越少，人工的成分越来越多一、自然的成分越来越少，人工的成分越来越多 人人口口的的增增长长在在短短期期内内不不会会有有大大的的改改变变。随随着着人人口口的的增增加加和和科科技技的的发发展展，人人类类对对地地球球表表层层环环境境的的影影响响将将会会进进一一步步增增大大。人人工工环环境境或或经经过过人人工工改改造造的的环环境境的的比比重重将将会会越越来来越越大大，而纯粹的自然环境将会越来越少。而纯粹的自然环境将会越来越少。第26页，共30页，编辑于2022年，星期六二、能量流的改变 现在人类利用的主要能源是化石燃料（煤、石油、天然气），然现在人类利用的主要能源是化石燃料（煤、石油、天然气），然而，化石燃料的利用带来了许多环境问题，人类正积极地想方设法用而，化石燃料的利用带来了许多环境问题，人类正积极地想方设法用其他的能源来替代化石燃料。其他的能源来替代化石燃料。因此，今后一定时期内能量流将会发生改变。从天上到地上，因此，今后一定时期内能量流将会发生改变。从天上到地上，从地下到地表，从山区到平原，从海洋到陆地，从农村到城市。从地下到地表，从山区到平原，从海洋到陆地，从农村到城市。第27页，共30页，编辑于2022年，星期六第28页，共30页，编辑于2022年，星期六物质流的改变 物质流的方向和强度的变化；物质流的方向和强度的变化；人与环境的物质交换；人与环境的物质交换；人与环境之间的物质交换将会加强人与环境之间的物质交换将会加强。信息流的改变信息流的改变 信息流的方向的改变：未来主要由发达国家与地区流向发信息流的方向的改变：未来主要由发达国家与地区流向发展中国家与地区的信息流不仅不会改变，而且还会加强。展中国家与地区的信息流不仅不会改变，而且还会加强。信息流的强度：信息流的强度将会明显增大。信息流的强度：信息流的强度将会明显增大。信息流的速度信息流的速度：随着通讯、网络技术的发展，信息的传输随着通讯、网络技术的发展，信息的传输速度将会大幅度的提高。速度将会大幅度的提高。第29页，共30页，编辑于2022年，星期六第30页，共30页，编辑于2022年，星期六
