【正文】 第九章 氣候變化 第一節(jié) 氣候變化的基本概念 第二節(jié) 氣候變化史實(shí) 第三節(jié) 氣候變化的影響因素 1 2 第一節(jié) 1 氣候變化與氣候異常： 由各種要素（氣溫、降水、氣壓等）所表征的 氣候狀態(tài) 相對于某一氣候標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的偏差或同類氣候狀態(tài)間的變化稱為氣候變化 ； 當(dāng)這種偏差（變化）超過一定程度稱為 氣候異常。 氣候（標(biāo)準(zhǔn)態(tài)） ： 在太陽輻射和氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用下，地球上某一區(qū)域在某一特定時(shí)段內(nèi) 天氣 的 多年平均狀況 及其極端情形。 3 2 氣候狀態(tài)： 地球上某一區(qū)域在某一特定時(shí)段內(nèi) 天氣 的某一年份或指定年份 平均狀況。 3 氣候變率： 大量同類氣候狀態(tài)間的方差 ， 也經(jīng)常用來專指年際及年代際的氣候變化 。或者：時(shí)間尺度大于天氣尺度的氣候變量圍繞平均值的變化。 氣候變化包含氣候變率 4 世界 1月海平面氣溫（攝氏度）的分布 ? 18602022年全球地表溫度上升 － ℃ (平均 ℃ )； ? 近百年間 17個(gè)最暖年份出現(xiàn)在 1983年以后。 ? 20世紀(jì)以來， 1998年最暖， 2022年和 2022年分別為第二和第三暖年。 5 溫度距平（℃） 年 公元 1856－ 2022年全球地表溫度變化 （相對于 1961－ 1990年 30年氣候平均） ( updated from Jones et al., 2022 ) 6 19801999與 19501969 年均 SST差值場 （年代際變化） 7 4 氣候趨勢 ： 氣候的長期變化傾向，即在記錄時(shí)期 (特定時(shí)期）具有單調(diào)地 上升 或下降 特點(diǎn)的氣候變化（ 線性 和 非線性 趨勢） 氣候趨勢 ( ℃ /10a) Obs CMIP5MME DJF JJA 9 奇異譜分析 （ SSA） 對全球平均地面氣溫序列的趨勢擬合 10 樣條插值函數(shù)對全球平均地面氣溫的趨勢擬合 氣候變率 Std of JJA Pr Std： CMIP5 MME/Obs 12 5 氣候波動(dòng)（振蕩）： 氣候狀態(tài)圍繞氣候平均態(tài)的波動(dòng)式變化，表現(xiàn)為準(zhǔn)周期性振蕩特征，有年際、年代際等時(shí)間尺度 . 18801996年中國東部 35站的年降水量距平（以 19611990年為基準(zhǔn)期） （王紹武， 1998） 13 全球平均氣溫的功率譜分析 波數(shù) 6（ 5年周期） 波數(shù) 17（ ） 14 準(zhǔn) 5年周期振蕩 準(zhǔn) 2年周期振蕩 全球平均氣溫 SSA的重建分量序列 15 6 氣候突變 ： 從一種 氣候狀態(tài)（或穩(wěn)定持續(xù)的變化趨勢或氣候波動(dòng)）跳躍式地轉(zhuǎn)變到另一種氣候狀態(tài)（或穩(wěn)定持續(xù)的變化趨勢或氣候波動(dòng)）的現(xiàn)象。 臺(tái)風(fēng)頻數(shù)在 197677年發(fā)生了突變（ 均值） 氣候趨勢 16 氣候變化 氣候波動(dòng)：年際、年代際等尺度波動(dòng) 氣候突變 隨機(jī)變化 17 周期段 時(shí)間尺度 振幅（ C186。） 大冰期與大間冰期 幾百萬年 幾億年 10 亞冰期與亞間冰期 十萬年 89 副冰期與副間冰期 一 幾萬年 57 寒冷期（小冰期）與溫暖期（小間冰期） 幾百年 幾千年 2 世紀(jì)及世紀(jì)內(nèi)的氣候變動(dòng) 幾年 幾十年 各種周期氣候波動(dòng) 18 變化的時(shí)間尺度 主要特征、 形成原因 資料來源、 分析和研究方法 地質(zhì)時(shí)期氣候變化 歷史時(shí)期氣候變化 現(xiàn)代氣候變化 氣候變化時(shí)期的劃分 1. 氣候變化的多時(shí)間尺度性 ① 短期氣候變化 （月，季，年）； ② 中期氣候變化 ，其時(shí)間尺度為幾年（年際變化）； ③ 長期氣候變化 ，其時(shí)間尺度為幾十年（年代際變化）； ④ 超長期氣候變化 ，其時(shí)間尺度為幾百年（世紀(jì)際變化）； ⑤ 歷史時(shí)期氣候變化 ，其時(shí)間尺度為千年； ⑥ 地質(zhì)期氣候變化 ，其時(shí)間尺度為萬年或更長。 由于有氣候資料記載的時(shí)間不過幾百年， 對于氣候變化研究也就主要集中在前四個(gè)時(shí)間尺度，尤其是前三個(gè)時(shí)間尺度的變化 。但是，為了深入認(rèn)識(shí)氣候演變規(guī)律，探索氣候變化的原因，歷史時(shí)期和地質(zhì)時(shí)期的氣候變化問題也是很值得研究的。 氣候變化的特征 多時(shí)間尺度性 階段性 突變性 氣候變化的階段性同氣候變化的時(shí)間尺度是緊密聯(lián)系的 ， 不同時(shí)間尺度的變化也就有不同的階段性 。 近千年來的氣候變化也有其階段性 ， 在 1300～1800年間的 小冰期 平均氣溫偏低 ， 而在 小冰期前后 平均溫度卻相當(dāng)高 。 在過去的 50萬年的時(shí)間里 ， 冰期和間冰期有交替出現(xiàn)的現(xiàn)象 。 2. 氣候變化的階段性 間冰期暖期 千年 21 中國東部夏季降水 均值突變 ：從一個(gè)氣候基本狀態(tài) （ 以某一平均值表示 ）向另一個(gè)氣候基本狀態(tài)的急劇變化 。 趨勢突變 ：兩個(gè)氣候階段有完全不同的變化趨勢 ， 例如 ， 某個(gè)氣候階段溫度一致持續(xù)下降 ， 其后一個(gè)氣候階段的溫度一致持續(xù)上升 。 變率突變： 變率突變包括兩種情況 ， 其一是 振幅 有明顯差異的突變；其二是 頻率 有明顯差異的突變 。 3. 氣候變化的突變性 三類氣候突變示意圖 (a) 均值突變； (b) 趨勢突變； (c) 變率突變 24 研究氣候變化的資料與方法 ? (1)樹木年輪 ? (2)冰芯 ? (3)孢粉 ? (4)珊瑚 ? (5)史料分析 地質(zhì)與歷史時(shí)期，代用資料， 氣候重建 現(xiàn)代氣候 各種觀測資料 基礎(chǔ) ?表土孢粉可以 反映現(xiàn)代植被的 結(jié)構(gòu) ，只要 詳細(xì)比較 表土孢粉、現(xiàn)代植被 結(jié)構(gòu)與 所在 地區(qū)氣候狀況 三者 間 的 相關(guān) 性，便可由表土孢粉的分析推測 該區(qū) 的 氣候 概況。 ?孢粉是指 蕨類 植物的孢子 與種子 植物的花粉 ，大小約 幾 十微米到百 余 微米。 孢粉化石 冰芯 珊瑚化石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) 參考圖 例 孢粉化石 冰芯 珊瑚化石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) 蕨類 植物（孢子） 種 子植物（花粉） 黃土古生態(tài)學(xué)研究為西部地區(qū) 生態(tài)修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù) 黃土高原塬面上地質(zhì)歷史時(shí)期以草原環(huán)境為主 硅酸體 孢粉 ?經(jīng)由碳 14定年的技術(shù)，可以透過 沈積物的有機(jī)質(zhì)中碳 14的含量 知道這些含有各類孢粉組合沈積物的年代 孢粉化石 冰芯 珊瑚化石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) 孢粉化石 冰芯 珊瑚化石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) 從 冰芯 樣品 中，能測定 冰川的年齡 及其 形成 過程 等古 氣候資料 。 冰芯 湖泊鉆孔取芯 冰川 學(xué)家 在研究 南極 大陸 冰蓋 的年齡及其形成的 歷史過程 時(shí)， 發(fā)現(xiàn) 從冰川的冰芯 樣品 中，不 僅 能測定冰川的 年齡 及其形成 過程 ， 還 可以得到 相應(yīng)歷史 年代的 氣溫 和降水 資料 ，以及 相應(yīng) 年代的二氧化碳等 大氣化學(xué) 成分含量，從而 開辟 了恢復(fù)古氣候和古環(huán)境的新的道路。 從南極 大陸 冰蓋獲取 的冰芯 樣品 ，至今已超 過 3000米， 獲得 了 數(shù) 十 萬 年以前的古 氣候 和古 環(huán)境資料 。 孢粉化石 冰芯 珊瑚 化 石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) ?冬 季 氣溫 低 ， 雪粒 細(xì) 而 緊密 。 ?夏 季 氣溫 高 ，雪粒 粗 而 疏松 。 樹輪 孢粉化石 冰芯 珊瑚化石 樹木年輪 歷史文獻(xiàn) ?透過年輪的寬窄 ， 我們 可以 了解 各年的 氣候 狀況，利用 年輪 上的 信息則 可 推測 出 幾 千年來的 氣候變遷 情況。 ?如果某地 氣候優(yōu)劣 有 過 一定的 周期 性 ，反映在年輪上也會(huì) 出現(xiàn) 相應(yīng) 的 寬窄周期性變化 。 美國科學(xué)家根據(jù)對年輪 的研究， 發(fā)現(xiàn)美國 西部草原每隔 11年發(fā)生 一次 干旱 ， 并應(yīng)用該發(fā)現(xiàn)正確地預(yù)報(bào) 了 1976年的大旱。 中國氣象 工作者 對祁連山區(qū) 的一棵古 園 柏 樹 的年輪進(jìn)行了研究，並 對 不同的生長階段予以科學(xué)的訂正，推算出 中國大陸近千年來的 氣候 以寒冷 為 主， 17世紀(jì) 20年代到 19世紀(jì) 70年