温室气体与气候增温ppt课件教学教程.ppt

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1、“人类人类-环境系统环境系统”的全球性变化的全球性变化 当前人类面临的当前人类面临的 重大全球性环境问题重大全球性环境问题环境问题的产生环境问题的产生n n随着社会的进步，人类活动改变环境的能随着社会的进步，人类活动改变环境的能力越来越强，人类对环境的污染和破坏也力越来越强，人类对环境的污染和破坏也越来越严重。反过来，被改变的环境又对越来越严重。反过来，被改变的环境又对人类生存产生重大影响。这些影响既有有人类生存产生重大影响。这些影响既有有益的（正影响），又有有害的（负影响）。益的（正影响），又有有害的（负影响）。当负影响危及人类正常的生产和生活时，当负影响危及人类正常的生产和生活时，便产生了

2、环境问题便产生了环境问题 不同历史时期的环境问题不同历史时期的环境问题。古老石器时期，由于人类大规模狩猎和烧荒，使有的物古老石器时期，由于人类大规模狩猎和烧荒，使有的物古老石器时期，由于人类大规模狩猎和烧荒，使有的物古老石器时期，由于人类大规模狩猎和烧荒，使有的物种濒临绝迹，毁灭了一些具有驯化和引种条件的物种资源，种濒临绝迹，毁灭了一些具有驯化和引种条件的物种资源，种濒临绝迹，毁灭了一些具有驯化和引种条件的物种资源，种濒临绝迹，毁灭了一些具有驯化和引种条件的物种资源，自那时起即开始了生物物种的消失过程。自那时起即开始了生物物种的消失过程。自那时起即开始了生物物种的消失过程。自那时起即开始了生物

3、物种的消失过程。n n奴隶社会时期，人类在荒漠中灌溉，创造了两河流域文奴隶社会时期，人类在荒漠中灌溉，创造了两河流域文奴隶社会时期，人类在荒漠中灌溉，创造了两河流域文奴隶社会时期，人类在荒漠中灌溉，创造了两河流域文明，但不断的战争使水利失修，使沙漠重新入侵，自那时起明，但不断的战争使水利失修，使沙漠重新入侵，自那时起明，但不断的战争使水利失修，使沙漠重新入侵，自那时起明，但不断的战争使水利失修，使沙漠重新入侵，自那时起即开始了越来越严重的沙漠化过程。即开始了越来越严重的沙漠化过程。即开始了越来越严重的沙漠化过程。即开始了越来越严重的沙漠化过程。n n封建社会能维持比较稳定的农业社会和一定规模的

4、工商封建社会能维持比较稳定的农业社会和一定规模的工商封建社会能维持比较稳定的农业社会和一定规模的工商封建社会能维持比较稳定的农业社会和一定规模的工商业城市。这时的环境问题主要是由于不合理开垦农田、采伐业城市。这时的环境问题主要是由于不合理开垦农田、采伐业城市。这时的环境问题主要是由于不合理开垦农田、采伐业城市。这时的环境问题主要是由于不合理开垦农田、采伐森林等等所致的水土流失、河流泛滥、风沙危害和土壤盐渍森林等等所致的水土流失、河流泛滥、风沙危害和土壤盐渍森林等等所致的水土流失、河流泛滥、风沙危害和土壤盐渍森林等等所致的水土流失、河流泛滥、风沙危害和土壤盐渍化等。在大的居住区已经发生家庭垃圾污

5、染，污染了浅层地化等。在大的居住区已经发生家庭垃圾污染，污染了浅层地化等。在大的居住区已经发生家庭垃圾污染，污染了浅层地化等。在大的居住区已经发生家庭垃圾污染，污染了浅层地下水。这甚至成为另选新址重建城市的原因之一。下水。这甚至成为另选新址重建城市的原因之一。下水。这甚至成为另选新址重建城市的原因之一。下水。这甚至成为另选新址重建城市的原因之一。n n资本主义社会，随着近现代工业的发展，出现大量的高资本主义社会，随着近现代工业的发展，出现大量的高资本主义社会，随着近现代工业的发展，出现大量的高资本主义社会，随着近现代工业的发展，出现大量的高密度人口区和机械化、化学化的大型农业。人类向环境中排密

6、度人口区和机械化、化学化的大型农业。人类向环境中排密度人口区和机械化、化学化的大型农业。人类向环境中排密度人口区和机械化、化学化的大型农业。人类向环境中排放大量污染物质，引起大规模环境污染。放大量污染物质，引起大规模环境污染。放大量污染物质，引起大规模环境污染。放大量污染物质，引起大规模环境污染。n n前一时期的环境问题可以同时在以后存在，因此，当前前一时期的环境问题可以同时在以后存在，因此，当前前一时期的环境问题可以同时在以后存在，因此，当前前一时期的环境问题可以同时在以后存在，因此，当前实际上同时存在着物种消失、资源破坏，环境污染和生态环实际上同时存在着物种消失、资源破坏，环境污染和生态环

7、实际上同时存在着物种消失、资源破坏，环境污染和生态环实际上同时存在着物种消失、资源破坏，环境污染和生态环境恶化等多方面的环境问题。正是在这种情况下，现代环境境恶化等多方面的环境问题。正是在这种情况下，现代环境境恶化等多方面的环境问题。正是在这种情况下，现代环境境恶化等多方面的环境问题。正是在这种情况下，现代环境问题才引起人们的高度关注。问题才引起人们的高度关注。问题才引起人们的高度关注。问题才引起人们的高度关注。当前人类面临的重大全球性环境问题当前人类面临的重大全球性环境问题n n大气温室气体浓度增加引起全大气温室气体浓度增加引起全球变暖球变暖n n大气平流层臭氧损耗大气平流层臭氧损耗n n森

8、林锐减和生物多样性减少森林锐减和生物多样性减少n n土地荒漠化土地荒漠化n n淡水资源短缺淡水资源短缺“人类人类-环境系统环境系统”的全球性变化的全球性变化本讲重点讲下列问题本讲重点讲下列问题本讲重点讲下列问题本讲重点讲下列问题:（一）大气二氧化碳浓度增加对气候变化的影响和（一）大气二氧化碳浓度增加对气候变化的影响和（一）大气二氧化碳浓度增加对气候变化的影响和（一）大气二氧化碳浓度增加对气候变化的影响和国际社会的对策国际社会的对策国际社会的对策国际社会的对策（二）大气中甲烷和其他微量气体浓度增加对气候（二）大气中甲烷和其他微量气体浓度增加对气候（二）大气中甲烷和其他微量气体浓度增加对气候（二）

9、大气中甲烷和其他微量气体浓度增加对气候变化的影响，及国际社会的对策变化的影响，及国际社会的对策变化的影响，及国际社会的对策变化的影响，及国际社会的对策（三）平流层臭氧耗损的原因（三）平流层臭氧耗损的原因（三）平流层臭氧耗损的原因（三）平流层臭氧耗损的原因,后果及对策后果及对策后果及对策后果及对策（四）环境酸化与酸雨问题（四）环境酸化与酸雨问题（四）环境酸化与酸雨问题（四）环境酸化与酸雨问题（五）中国对全球环境问题的作用贡献（五）中国对全球环境问题的作用贡献（五）中国对全球环境问题的作用贡献（五）中国对全球环境问题的作用贡献,全球性环全球性环全球性环全球性环境问题在中国的表现，和中国特有的环境问

10、题境问题在中国的表现，和中国特有的环境问题境问题在中国的表现，和中国特有的环境问题境问题在中国的表现，和中国特有的环境问题温室气体排放引起全球变暖温室气体排放引起全球变暖 什么是温室气体什么是温室气体 所谓温室效应是指大气中的某些微量所谓温室效应是指大气中的某些微量气体成分能无阻挡地让太阳的短波辐射射向气体成分能无阻挡地让太阳的短波辐射射向地球，但却吸收地球向外发射的长波辐射而地球，但却吸收地球向外发射的长波辐射而使地面空气温度升高，宛如温室效应一样使地面空气温度升高，宛如温室效应一样.人们形象地把这类气体的称作温室气体人们形象地把这类气体的称作温室气体温室气体的种类温室气体的种类气体名称气体

11、名称气体名称气体名称分子式分子式分子式分子式平均寿命平均寿命平均寿命平均寿命(年年年年)平均浓度平均浓度平均浓度平均浓度(ppbv(ppbv)二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳COCO2 2100100350000350000甲烷甲烷甲烷甲烷CHCH4 4101017001700一氧化二氮一氧化二氮一氧化二氮一氧化二氮NN2 2OO150150309309CFC-11CFC-11CFClCFCl3 365650.250.25CFC-12CFC-12CFCF2 2ClCl2 21301300.4150.415CFC-13CFC-13C C2 2F F3 3ClCl3 390900.0350.035

12、HalonHalon 13011301CFCF3 3BrBr1001000.0020.002对流层臭氧对流层臭氧对流层臭氧对流层臭氧OO3 320-10020-100大气二氧化碳浓度增加及可能引起的气候变化1.历史上大气二氧化碳浓度的变化历史上大气二氧化碳浓度的变化2.对大气二氧化碳浓度未来变化趋势的预测对大气二氧化碳浓度未来变化趋势的预测3.对大气二氧化碳浓度变化可能引起的气候对大气二氧化碳浓度变化可能引起的气候变化的预测变化的预测大气中二氧化碳浓度的背景状况大气中二氧化碳浓度的背景状况 从总体上看从总体上看从总体上看从总体上看,对流层干洁空气中（对流层干洁空气中（对流层干洁空气中（对流层干

13、洁空气中（2525公里高度以公里高度以公里高度以公里高度以下）二氧化碳的浓度按体积为下）二氧化碳的浓度按体积为下）二氧化碳的浓度按体积为下）二氧化碳的浓度按体积为0.03%,0.03%,按重量为按重量为按重量为按重量为0.04%0.04%目前人们所说的二氧化碳浓度增加是目前人们所说的二氧化碳浓度增加是目前人们所说的二氧化碳浓度增加是目前人们所说的二氧化碳浓度增加是指体积浓度而言指体积浓度而言指体积浓度而言指体积浓度而言.n n大气中二氧化碳浓度的变化是很复杂的，由于大大气中二氧化碳浓度的变化是很复杂的，由于大大气中二氧化碳浓度的变化是很复杂的，由于大大气中二氧化碳浓度的变化是很复杂的，由于大气

14、二氧化碳浓度受植物气二氧化碳浓度受植物气二氧化碳浓度受植物气二氧化碳浓度受植物光合作用的显著影响光合作用的显著影响光合作用的显著影响光合作用的显著影响,所以在不同地点实测到的二氧化碳浓度在所以在不同地点实测到的二氧化碳浓度在所以在不同地点实测到的二氧化碳浓度在所以在不同地点实测到的二氧化碳浓度在 210 210 ppmppm 至至至至 510 ppm510 ppm之间。二氧化碳的浓度还有之间。二氧化碳的浓度还有之间。二氧化碳的浓度还有之间。二氧化碳的浓度还有日变化，根据晴天离草地地面日变化，根据晴天离草地地面日变化，根据晴天离草地地面日变化，根据晴天离草地地面 1 1 米高处测得的结米高处测得

15、的结米高处测得的结米高处测得的结果果果果,约有约有约有约有 100 ppm100 ppm 的振幅的振幅的振幅的振幅。对地球大气中二氧化碳浓度变化的观测对地球大气中二氧化碳浓度变化的观测为了解大气二氧化碳浓度的的变化为了解大气二氧化碳浓度的的变化为了解大气二氧化碳浓度的的变化为了解大气二氧化碳浓度的的变化,科学家科学家科学家科学家在较少受植物光合作用影响和基本上不受人为污在较少受植物光合作用影响和基本上不受人为污在较少受植物光合作用影响和基本上不受人为污在较少受植物光合作用影响和基本上不受人为污染影响的地方染影响的地方染影响的地方染影响的地方,如在斯堪的那维亚上空用飞机观如在斯堪的那维亚上空用飞

16、机观如在斯堪的那维亚上空用飞机观如在斯堪的那维亚上空用飞机观测测测测,以及在夏威夷的冒纳罗亚山顶上以及在夏威夷的冒纳罗亚山顶上以及在夏威夷的冒纳罗亚山顶上以及在夏威夷的冒纳罗亚山顶上,在南极和在在南极和在在南极和在在南极和在阿拉斯加的巴罗角等地阿拉斯加的巴罗角等地阿拉斯加的巴罗角等地阿拉斯加的巴罗角等地,设置大气成分的观测站。设置大气成分的观测站。设置大气成分的观测站。设置大气成分的观测站。观测结果表明观测结果表明观测结果表明观测结果表明,大气中二氧化碳浓度的增加大气中二氧化碳浓度的增加大气中二氧化碳浓度的增加大气中二氧化碳浓度的增加愈至近代愈益显著。在热带太平洋岛屿愈至近代愈益显著。在热带太

17、平洋岛屿愈至近代愈益显著。在热带太平洋岛屿愈至近代愈益显著。在热带太平洋岛屿夏威夷夏威夷夏威夷夏威夷的冒钠罗亚的冒钠罗亚的冒钠罗亚的冒钠罗亚,对大气中二氧化碳浓度观测的年代对大气中二氧化碳浓度观测的年代对大气中二氧化碳浓度观测的年代对大气中二氧化碳浓度观测的年代最久最久最久最久,且一直采用同一类型的观测仪器且一直采用同一类型的观测仪器且一直采用同一类型的观测仪器且一直采用同一类型的观测仪器,故资料之故资料之故资料之故资料之间有极好的可比性间有极好的可比性间有极好的可比性间有极好的可比性.地球大气中二氧化碳的浓度的变化地球大气中二氧化碳的浓度的变化(在夏威夷岛冒钠罗亚观测到的结果在夏威夷岛冒钠罗

18、亚观测到的结果在夏威夷岛冒钠罗亚观测到的结果在夏威夷岛冒钠罗亚观测到的结果)地球大气二氧化碳浓度变化的特点地球大气二氧化碳浓度变化的特点美国夏威夷大气中二氧化碳浓度自美国夏威夷大气中二氧化碳浓度自美国夏威夷大气中二氧化碳浓度自美国夏威夷大气中二氧化碳浓度自1958 1958 年以来的变化有两年以来的变化有两年以来的变化有两年以来的变化有两个特点个特点个特点个特点:n n一是二氧化碳浓度有明显的年内周期变化一是二氧化碳浓度有明显的年内周期变化一是二氧化碳浓度有明显的年内周期变化一是二氧化碳浓度有明显的年内周期变化,最大浓度值出最大浓度值出最大浓度值出最大浓度值出现在现在现在现在 5 5 月份月份

19、月份月份,最小值出现在最小值出现在最小值出现在最小值出现在9 9、1010月份月份月份月份,年振幅约年振幅约年振幅约年振幅约 6 6 ppmppm 。这种变化是地球上植物光合作用和动、植物的呼。这种变化是地球上植物光合作用和动、植物的呼。这种变化是地球上植物光合作用和动、植物的呼。这种变化是地球上植物光合作用和动、植物的呼吸作用叠加的结果。吸作用叠加的结果。吸作用叠加的结果。吸作用叠加的结果。n n另一是年平均二氧化碳浓度有明显增加趋势另一是年平均二氧化碳浓度有明显增加趋势另一是年平均二氧化碳浓度有明显增加趋势另一是年平均二氧化碳浓度有明显增加趋势,且增加幅度且增加幅度且增加幅度且增加幅度越来

20、越大。从越来越大。从越来越大。从越来越大。从19581958年到年到年到年到19681968年，二氧化碳浓度平均每年，二氧化碳浓度平均每年，二氧化碳浓度平均每年，二氧化碳浓度平均每年增加约年增加约年增加约年增加约0.7ppm.0.7ppm.自自自自19681968年至年至年至年至19781978年，平均每年增年，平均每年增年，平均每年增年，平均每年增加约加约加约加约1 ppm1 ppm.而自而自而自而自1978 1978 年值年值年值年值 19881988年，平均每年增加年，平均每年增加年，平均每年增加年，平均每年增加约约约约1.5 ppm1.5 ppm.这充分说明人为释放的二氧化碳随着能量消

21、这充分说明人为释放的二氧化碳随着能量消这充分说明人为释放的二氧化碳随着能量消这充分说明人为释放的二氧化碳随着能量消耗的增加有加速增加的倾向。耗的增加有加速增加的倾向。耗的增加有加速增加的倾向。耗的增加有加速增加的倾向。过去过去1000年年CO2 2浓度的变化浓度的变化对大气二氧化碳浓度未来变化趋势预测的复杂性对大气二氧化碳浓度未来变化趋势预测的复杂性 当代大气中二氧化碳浓度的增加，除主要与当代大气中二氧化碳浓度的增加，除主要与当代大气中二氧化碳浓度的增加，除主要与当代大气中二氧化碳浓度的增加，除主要与不断增加的化石燃料的燃烧有关外不断增加的化石燃料的燃烧有关外不断增加的化石燃料的燃烧有关外不断

22、增加的化石燃料的燃烧有关外,人类对植被人类对植被人类对植被人类对植被的破坏的破坏的破坏的破坏,尤其是对热带雨林的大面积破坏尤其是对热带雨林的大面积破坏尤其是对热带雨林的大面积破坏尤其是对热带雨林的大面积破坏,减少了减少了减少了减少了植被对二氧化碳的利用植被对二氧化碳的利用植被对二氧化碳的利用植被对二氧化碳的利用,也是大气中二氧化碳增也是大气中二氧化碳增也是大气中二氧化碳增也是大气中二氧化碳增加的原因之一加的原因之一加的原因之一加的原因之一 人类活动排放的二氧化碳相当一部分为海洋人类活动排放的二氧化碳相当一部分为海洋人类活动排放的二氧化碳相当一部分为海洋人类活动排放的二氧化碳相当一部分为海洋所吸

23、收所吸收所吸收所吸收,只有约一半留在大气中。因此要预测未只有约一半留在大气中。因此要预测未只有约一半留在大气中。因此要预测未只有约一半留在大气中。因此要预测未来大气中二氧化碳浓度变化的趋势来大气中二氧化碳浓度变化的趋势来大气中二氧化碳浓度变化的趋势来大气中二氧化碳浓度变化的趋势,需要进行两需要进行两需要进行两需要进行两方面的工作方面的工作方面的工作方面的工作:一方面是对未来人为活动排放的二一方面是对未来人为活动排放的二一方面是对未来人为活动排放的二一方面是对未来人为活动排放的二氧化碳数量进行预测氧化碳数量进行预测氧化碳数量进行预测氧化碳数量进行预测,另一方面是对人类活动排另一方面是对人类活动排

24、另一方面是对人类活动排另一方面是对人类活动排放的二氧化碳的气留比放的二氧化碳的气留比放的二氧化碳的气留比放的二氧化碳的气留比 (排放后存留在大气中的排放后存留在大气中的排放后存留在大气中的排放后存留在大气中的二氧化碳量与人为排放的二氧化碳量的比值二氧化碳量与人为排放的二氧化碳量的比值二氧化碳量与人为排放的二氧化碳量的比值二氧化碳量与人为排放的二氧化碳量的比值)进进进进行预测。行预测。行预测。行预测。大气与海洋之间二氧化碳的交换大气与海洋之间二氧化碳的交换 地球表面的二氧化碳绝大多数储存于海洋中。地球表面的二氧化碳绝大多数储存于海洋中。地球表面的二氧化碳绝大多数储存于海洋中。地球表面的二氧化碳绝

25、大多数储存于海洋中。海洋中二氧化碳的含量约为大气中二氧化碳含量海洋中二氧化碳的含量约为大气中二氧化碳含量海洋中二氧化碳的含量约为大气中二氧化碳含量海洋中二氧化碳的含量约为大气中二氧化碳含量的的的的 60 60 倍。海洋是大气二氧化碳的储存器和调节倍。海洋是大气二氧化碳的储存器和调节倍。海洋是大气二氧化碳的储存器和调节倍。海洋是大气二氧化碳的储存器和调节器。海洋既从大气中吸收二氧化碳器。海洋既从大气中吸收二氧化碳器。海洋既从大气中吸收二氧化碳器。海洋既从大气中吸收二氧化碳,又向大气中又向大气中又向大气中又向大气中释放二氧化碳。海、气之间二氧化碳的转移决定释放二氧化碳。海、气之间二氧化碳的转移决定

26、释放二氧化碳。海、气之间二氧化碳的转移决定释放二氧化碳。海、气之间二氧化碳的转移决定于大气中二氧化碳的分压和海水中二氧化碳的浓于大气中二氧化碳的分压和海水中二氧化碳的浓于大气中二氧化碳的分压和海水中二氧化碳的浓于大气中二氧化碳的分压和海水中二氧化碳的浓度。如果大气中二氧化碳成分的压力强度大于海度。如果大气中二氧化碳成分的压力强度大于海度。如果大气中二氧化碳成分的压力强度大于海度。如果大气中二氧化碳成分的压力强度大于海水中二氧化碳成分的压力强度水中二氧化碳成分的压力强度水中二氧化碳成分的压力强度水中二氧化碳成分的压力强度,海洋就从大气中海洋就从大气中海洋就从大气中海洋就从大气中吸收二氧化碳吸收二

27、氧化碳吸收二氧化碳吸收二氧化碳;相反海洋就向大气中释放二氧化相反海洋就向大气中释放二氧化相反海洋就向大气中释放二氧化相反海洋就向大气中释放二氧化碳。一般来说碳。一般来说碳。一般来说碳。一般来说,在高纬地区在高纬地区在高纬地区在高纬地区,二氧化碳从大气向海二氧化碳从大气向海二氧化碳从大气向海二氧化碳从大气向海水转移水转移水转移水转移,在低纬地区在低纬地区在低纬地区在低纬地区,二氧化碳从海水向大气转移。二氧化碳从海水向大气转移。二氧化碳从海水向大气转移。二氧化碳从海水向大气转移。热带海洋大量珊瑚礁的生成与此有关热带海洋大量珊瑚礁的生成与此有关热带海洋大量珊瑚礁的生成与此有关热带海洋大量珊瑚礁的生成

28、与此有关 .大气与海洋间大气与海洋间CO2的交换的交换高纬海水从大气吸收高纬海水从大气吸收CO2 CO2+H2O=HCO3-+H+低纬海水释放低纬海水释放CO2 2HCO3-+Ca=CaCO3+CO2 大气二氧化碳浓度增加与化石燃料消耗大气二氧化碳浓度增加与化石燃料消耗不是简单的函数关系不是简单的函数关系 据三浦吉雄据三浦吉雄 的估算的估算,如果生物界二氧如果生物界二氧化碳收支平衡的话化碳收支平衡的话,每年由海洋输入大气的每年由海洋输入大气的二氧化碳的量约为二氧化碳的量约为 150 亿吨亿吨,因化石燃料因化石燃料燃烧而输入大气的二氧化碳量约为燃烧而输入大气的二氧化碳量约为 100 亿亿吨吨,两

29、者合计起来每年约有两者合计起来每年约有 250 亿吨二氧亿吨二氧化碳输入大气。而海洋每年从大气吸收的化碳输入大气。而海洋每年从大气吸收的二氧化碳量约为二氧化碳量约为 200 亿吨。两者之差为亿吨。两者之差为 50 亿吨。此数相当于化石燃料放出的二氧亿吨。此数相当于化石燃料放出的二氧化碳量的一半。可能是这部分二氧化碳积化碳量的一半。可能是这部分二氧化碳积蓄于空气中蓄于空气中,引起空气中二氧化碳浓度的逐引起空气中二氧化碳浓度的逐年增加年增加预测大气二氧化碳浓度未来变化趋势预测大气二氧化碳浓度未来变化趋势需考虑的因素需考虑的因素预测中至少要考虑的两个因素：社会因素和二氧化碳的气预测中至少要考虑的两个

30、因素：社会因素和二氧化碳的气预测中至少要考虑的两个因素：社会因素和二氧化碳的气预测中至少要考虑的两个因素：社会因素和二氧化碳的气留比留比留比留比n n人为排放二氧化碳的数量受控于与社会发展有关的因子，人为排放二氧化碳的数量受控于与社会发展有关的因子，人为排放二氧化碳的数量受控于与社会发展有关的因子，人为排放二氧化碳的数量受控于与社会发展有关的因子，包括人口增长速度、化石燃料的总储量和易开采储量、包括人口增长速度、化石燃料的总储量和易开采储量、包括人口增长速度、化石燃料的总储量和易开采储量、包括人口增长速度、化石燃料的总储量和易开采储量、替代能源的开发前景替代能源的开发前景替代能源的开发前景替代

31、能源的开发前景,和世界各国的能源政策以及其他和世界各国的能源政策以及其他和世界各国的能源政策以及其他和世界各国的能源政策以及其他一些政治、经济和社会因素。一些政治、经济和社会因素。一些政治、经济和社会因素。一些政治、经济和社会因素。n n二氧化碳的气留比是由海洋的物理、化学状态二氧化碳的气留比是由海洋的物理、化学状态二氧化碳的气留比是由海洋的物理、化学状态二氧化碳的气留比是由海洋的物理、化学状态,海洋环海洋环海洋环海洋环流以及海流以及海流以及海流以及海-气交换过程决定的。预测人为排放二氧化碳气交换过程决定的。预测人为排放二氧化碳气交换过程决定的。预测人为排放二氧化碳气交换过程决定的。预测人为排

32、放二氧化碳的气留比的气留比的气留比的气留比,不仅需要考虏海洋水温分布、海水中的含碳不仅需要考虏海洋水温分布、海水中的含碳不仅需要考虏海洋水温分布、海水中的含碳不仅需要考虏海洋水温分布、海水中的含碳化合物化合物化合物化合物 (包括溶解的包括溶解的包括溶解的包括溶解的 COCO2 2,HCO,HCO3 3-,CO,CO3 32-2-,Ca,Ca2+2+,以以以以及悬浮的有机碳等及悬浮的有机碳等及悬浮的有机碳等及悬浮的有机碳等)的化学反应过程以及与此有关的海的化学反应过程以及与此有关的海的化学反应过程以及与此有关的海的化学反应过程以及与此有关的海水硷度、盐度水硷度、盐度水硷度、盐度水硷度、盐度,营养

33、成分分布和生物活动状况营养成分分布和生物活动状况营养成分分布和生物活动状况营养成分分布和生物活动状况,还要考还要考还要考还要考虏海水运动及海虏海水运动及海虏海水运动及海虏海水运动及海-气交换过程。气交换过程。气交换过程。气交换过程。预测大气二氧化碳浓度气留比的方法预测大气二氧化碳浓度气留比的方法海气耦合模式海气耦合模式海气耦合模式海气耦合模式 目前预测大气二氧化碳浓度气留比的方法是目前预测大气二氧化碳浓度气留比的方法是目前预测大气二氧化碳浓度气留比的方法是目前预测大气二氧化碳浓度气留比的方法是利用二维的海气耦合模式，主要考虑利用二维的海气耦合模式，主要考虑利用二维的海气耦合模式，主要考虑利用二

34、维的海气耦合模式，主要考虑二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳浓度的空间分布和海洋表层水温的分布浓度的空间分布和海洋表层水温的分布浓度的空间分布和海洋表层水温的分布浓度的空间分布和海洋表层水温的分布用二维海洋模式计算的未来二氧化碳浓度气留比用二维海洋模式计算的未来二氧化碳浓度气留比年份年份年份年份大气二氧化碳大气二氧化碳大气二氧化碳大气二氧化碳(ppm(ppm)H)H大气二氧化碳大气二氧化碳大气二氧化碳大气二氧化碳(ppm(ppm)L)L气留比气留比气留比气留比(ppm(ppm)H)H气留比气留比气留比气留比(ppm(ppm)L)L19801980337.3337.3337.3337.30.670

35、.670.670.6720002000387.9387.9374.6374.60.700.700.680.6820402040719.2719.2496.3496.30.750.750.670.67210021001741.71741.7856.7856.70.780.780.690.69对大气对大气CO2 2未来变化预测结果的分析未来变化预测结果的分析n n在人为排放的二氧化碳快速增加时在人为排放的二氧化碳快速增加时,海洋吸海洋吸收二氧化碳的能力下降收二氧化碳的能力下降,人为排放的二氧化人为排放的二氧化碳的气留比很快上升碳的气留比很快上升,则大气中二氧化碳的则大气中二氧化碳的浓度将很快增加浓

36、度将很快增加.n n在人为排放的二氧化碳的量缓慢增加时在人为排放的二氧化碳的量缓慢增加时,海海洋吸收二氧化碳的能力与气留比将大致保洋吸收二氧化碳的能力与气留比将大致保持不变持不变,大气中二氧化碳浓度将缓慢上升大气中二氧化碳浓度将缓慢上升.按按按按NordhansNordhans模式在几种不同排放率条件下对大气模式在几种不同排放率条件下对大气模式在几种不同排放率条件下对大气模式在几种不同排放率条件下对大气二氧化碳浓度未来变化趋势预测的浓度上限和下限二氧化碳浓度未来变化趋势预测的浓度上限和下限二氧化碳浓度未来变化趋势预测的浓度上限和下限二氧化碳浓度未来变化趋势预测的浓度上限和下限预测大气预测大气C

37、O2浓度未来变化的困难性浓度未来变化的困难性 上图给出的预测结果是上图给出的预测结果是1980s年代完年代完成的成的,从结果看从结果看,自当时至自当时至2000年年,各种模各种模式的预测结果大致相同式的预测结果大致相同,2000年以后的结年以后的结果开始离散果开始离散.说明对未来大气二氧化碳浓度说明对未来大气二氧化碳浓度的预测是非常困难的的预测是非常困难的.实际上只能在一些设实际上只能在一些设定的条件下对未来二氧化碳浓度变化趋势定的条件下对未来二氧化碳浓度变化趋势作很粗略的估计作很粗略的估计.根据大气二氧化碳浓度变化对气候变化预测的方法根据大气二氧化碳浓度变化对气候变化预测的方法根据大气二氧化

38、碳浓度变化对气候变化预测的方法根据大气二氧化碳浓度变化对气候变化预测的方法n n气候变化数值模拟气候变化数值模拟气候变化数值模拟气候变化数值模拟 n n大气化学成分是影响大气系统辐射收支的重要因子，直接大气化学成分是影响大气系统辐射收支的重要因子，直接大气化学成分是影响大气系统辐射收支的重要因子，直接大气化学成分是影响大气系统辐射收支的重要因子，直接引起地表温度和大气温度结构的变化引起地表温度和大气温度结构的变化引起地表温度和大气温度结构的变化引起地表温度和大气温度结构的变化,并通过动力过程影并通过动力过程影并通过动力过程影并通过动力过程影响其他气候因子。响其他气候因子。响其他气候因子。响其他

39、气候因子。n n研究大气化学组分变化对气候的影响研究大气化学组分变化对气候的影响研究大气化学组分变化对气候的影响研究大气化学组分变化对气候的影响,不能单靠简单的辐不能单靠简单的辐不能单靠简单的辐不能单靠简单的辐射计算射计算射计算射计算,而需要综合考虑各种因素而需要综合考虑各种因素而需要综合考虑各种因素而需要综合考虑各种因素,建立相应的气候模式。建立相应的气候模式。建立相应的气候模式。建立相应的气候模式。有效的气候模式的建立首先依赖于对气候系统的物理、化有效的气候模式的建立首先依赖于对气候系统的物理、化有效的气候模式的建立首先依赖于对气候系统的物理、化有效的气候模式的建立首先依赖于对气候系统的物

40、理、化学过程的系统的理论和实验研究。在充分认识气候系统的学过程的系统的理论和实验研究。在充分认识气候系统的学过程的系统的理论和实验研究。在充分认识气候系统的学过程的系统的理论和实验研究。在充分认识气候系统的物理、化学过程的基础上物理、化学过程的基础上物理、化学过程的基础上物理、化学过程的基础上,就能把各种过程用数学公式表就能把各种过程用数学公式表就能把各种过程用数学公式表就能把各种过程用数学公式表示出来示出来示出来示出来,再加上适当的边界条件和初始条件就可以建立起再加上适当的边界条件和初始条件就可以建立起再加上适当的边界条件和初始条件就可以建立起再加上适当的边界条件和初始条件就可以建立起气候数

41、值模式。首先要用模式模拟现代的气候状态气候数值模式。首先要用模式模拟现代的气候状态气候数值模式。首先要用模式模拟现代的气候状态气候数值模式。首先要用模式模拟现代的气候状态,并和并和并和并和实际结果进行比较实际结果进行比较实际结果进行比较实际结果进行比较,以验证模型的正确性。然后再改变有以验证模型的正确性。然后再改变有以验证模型的正确性。然后再改变有以验证模型的正确性。然后再改变有关参数研究大气成分变化引起的气候变化关参数研究大气成分变化引起的气候变化关参数研究大气成分变化引起的气候变化关参数研究大气成分变化引起的气候变化。对大气对大气CO2 2碳浓度变化引起气候变化的预测方法碳浓度变化引起气候

42、变化的预测方法两类气候模式：两类气候模式：两类气候模式：两类气候模式：n n热力学模式热力学模式热力学模式热力学模式 以非常简单的方式考虑大气运动场以非常简单的方式考虑大气运动场以非常简单的方式考虑大气运动场以非常简单的方式考虑大气运动场对辐射收支的影响对辐射收支的影响对辐射收支的影响对辐射收支的影响,它只能预测大气成分变化所它只能预测大气成分变化所它只能预测大气成分变化所它只能预测大气成分变化所引起的温度变化（如能量平衡模式和辐射对流模引起的温度变化（如能量平衡模式和辐射对流模引起的温度变化（如能量平衡模式和辐射对流模引起的温度变化（如能量平衡模式和辐射对流模式）。式）。式）。式）。n n动

43、力学模式动力学模式动力学模式动力学模式 同时考虑辐射场的变化和运动场同时考虑辐射场的变化和运动场同时考虑辐射场的变化和运动场同时考虑辐射场的变化和运动场的变化以及由此而引起的降水量的变化（如大气的变化以及由此而引起的降水量的变化（如大气的变化以及由此而引起的降水量的变化（如大气的变化以及由此而引起的降水量的变化（如大气环流模式和海环流模式和海环流模式和海环流模式和海-气耦合模式等）气耦合模式等）气耦合模式等）气耦合模式等）。n n 作为一般的环境工作者难以直接应用各类数值作为一般的环境工作者难以直接应用各类数值模拟方法来预测气候的变化模拟方法来预测气候的变化,但掌握某些基本概但掌握某些基本概念

44、和知识将有助理解气候学家的预测结果。念和知识将有助理解气候学家的预测结果。已用于预测大气二氧化碳浓度变化已用于预测大气二氧化碳浓度变化对气候影响的模式对气候影响的模式简单气候模式简单气候模式简单气候模式简单气候模式 假定大气圈是一个均匀的体系假定大气圈是一个均匀的体系（零维模式，如能量收支模式）（零维模式，如能量收支模式）三维大气环流模式三维大气环流模式三维大气环流模式三维大气环流模式 考虑大气状态参数在三维空考虑大气状态参数在三维空间的分布及随时间的变化，在大型计算机上用间的分布及随时间的变化，在大型计算机上用数值方法求解先将大气沿垂直方向划分为若数值方法求解先将大气沿垂直方向划分为若干层，

45、把要计算的变量安排在各层中间，变量干层，把要计算的变量安排在各层中间，变量在每一层中的水平变化由一张复盖着整个地球在每一层中的水平变化由一张复盖着整个地球的网格点上的值表示的网格点上的值表示海气耦合模式海气耦合模式海气耦合模式海气耦合模式 研究大气二氧化碳浓度对气研究大气二氧化碳浓度对气候的影响候的影响,仅把海洋和海冰当作边界条件远欠准仅把海洋和海冰当作边界条件远欠准确。当代的研究方向是采用海确。当代的研究方向是采用海-气耦合模式。但气耦合模式。但大气环流大气环流模式和大洋环流模式本身都十分复模式和大洋环流模式本身都十分复杂杂,要把它们耦合起来十分困难。因此要把它们耦合起来十分困难。因此,直到

46、今直到今天天,成功的海成功的海-气耦合模式十分有限气耦合模式十分有限 应用简单模式计算的大气二氧化碳浓度加倍时应用简单模式计算的大气二氧化碳浓度加倍时应用简单模式计算的大气二氧化碳浓度加倍时应用简单模式计算的大气二氧化碳浓度加倍时引起的全球平均地表温度的变化引起的全球平均地表温度的变化引起的全球平均地表温度的变化引起的全球平均地表温度的变化 ()研究者研究者研究者研究者 全球平均气全球平均气全球平均气全球平均气温变化温变化温变化温变化()研究者研究者研究者研究者 全球平均气全球平均气全球平均气全球平均气温变化温变化温变化温变化()Wang and Stone Wang and Stone(19

47、80)(1980)2.00-4.20 2.00-4.20 Wang et al.,Wang et al.,1981)1981)1.47-2.801.47-2.80Charlock(1981)Charlock(1981)1.58-2.25 1.58-2.25 HammelHammel (1982)(1982)1.29-1.831.29-1.83Hansen et al.Hansen et al.(1981)(1981)1.22-3.50 1.22-3.50 LindrenLindren et et al.(1982)al.(1982)1.46-1.931.46-1.93HammelHammela

48、nd and ReckReck(1981)(1981)1.71-2.051.71-2.05Lai and Lai and RamanathanRamanathan (1984)(1984)1.8-2.41.8-2.4Hunt(1981)Hunt(1981)0.69-1.820.69-1.82Somerville Somerville and Remer and Remer(1984)(1984)0.48-1.740.48-1.74大气环流模式模拟的大气二氧化碳浓度加倍引起的大气环流模式模拟的大气二氧化碳浓度加倍引起的大气环流模式模拟的大气二氧化碳浓度加倍引起的大气环流模式模拟的大气二氧化碳浓度

49、加倍引起的全球平均地表温度增加和降水量变化全球平均地表温度增加和降水量变化全球平均地表温度增加和降水量变化全球平均地表温度增加和降水量变化研究者研究者研究者研究者地型地型地型地型云云云云增温增温增温增温湿度变化湿度变化湿度变化湿度变化%Gate et Gate et al.(1981)al.(1981)实际实际实际实际模式模式模式模式0.200.20-1.5-1.5Mitchell Mitchell(1983)(1983)实际实际实际实际固定固定固定固定2.252.255.25.2Hansen et Hansen et al.1984)al.1984)实际实际实际实际模式模式模式模式4.24.

50、211.011.0Washington Washington and and Meehl(1984)Meehl(1984)实际实际实际实际模式模式模式模式3.53.57.17.1WetheraldWetherald and Hanaheand Hanahe (1986)(1986)实际实际实际实际模式模式模式模式4.04.00.70.7二氧化碳浓度增加与气候变暖关系的复杂性二氧化碳浓度增加与气候变暖关系的复杂性n n据马克塔（据马克塔（据马克塔（据马克塔（L.MachtaL.Machta）19731973年的推算，大气年的推算，大气年的推算，大气年的推算，大气二氧化碳浓度在二氧化碳浓度在二氧化