【正文】 本世紀(jì)末，如果全球氣候變暖趨勢(shì)持續(xù)。極地地區(qū)的溫度比現(xiàn)在高出3至5℃，南北極冰蓋的退縮導(dǎo)致了海平面上升4至6米。觀測(cè)到的對(duì)流層增暖型和平流層降冷型，在很大程度上可歸因于溫室氣體增加和平流層臭氧耗損的共同影響；近50年來(lái)，除南極外，各大洲平均可能出現(xiàn)了顯著的人為增暖。氣象專家分析說(shuō)，歐亞地區(qū)的大氣環(huán)流異常是造成這次災(zāi)害的根本原因，而“拉尼娜”現(xiàn)象則起了推波助瀾的作用【48】?！?7】2001年第三次評(píng)估報(bào)告則以更新更強(qiáng)的證據(jù)表明：過(guò)去50年觀測(cè)到的地球氣候的大部分增暖，66%以上可能是因?yàn)槿祟惢顒?dòng)造成的。世界氣象組織和聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署共同成立了政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)，組織權(quán)威專家共同研究這一重大課題，取得了許多成果，制定了一些對(duì)策性規(guī)劃【2】。能量平衡模式（EBM）和輻射—對(duì)流模式（RCM）都屬于此類。迄今為止有關(guān)氣候變化的研究已經(jīng)表明影響氣候變化的因素主要有大氣上界輻射變化、溫室氣體變化、氣溶膠、地震潮汐和火山運(yùn)動(dòng)、北極海冰、構(gòu)造抬升、下墊面物理景觀變化、世界人口數(shù)量。氣候變化的影響還會(huì)通過(guò)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的復(fù)雜聯(lián)系，間接地影響到其他的地區(qū)和部門。關(guān)鍵詞 氣候變化；影響因素；影響機(jī)制 1 引言 近些年來(lái)的氣候變化已導(dǎo)致冰川湖泊范圍擴(kuò)大，數(shù)量增加；多年凍土區(qū)土地的不穩(wěn)定狀態(tài)增大，山區(qū)出現(xiàn)泥石流和雪崩；北極和南極部分生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化，包括那些存在于海冰生物群落的生態(tài)系統(tǒng)，以及處于食物鏈高端的食肉動(dòng)物；在許多由冰川和積雪供水的河流中，徑流量和早春最大溢流量增加；許多地區(qū)的湖泊和河流變暖，對(duì)熱力結(jié)構(gòu)和水質(zhì)產(chǎn)生影響；樹木出新葉、鳥類遷徙和產(chǎn)蛋等春季特有現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)間提前；動(dòng)植物物種的地理分布朝兩極和高海拔地區(qū)推移；許多地區(qū)春季植被提前“返青”，變暖造成了生長(zhǎng)季延長(zhǎng)；高緯海洋中藻類、浮游生物和魚類的地理分布發(fā)生變化；高緯和高山湖泊中藻類和浮游動(dòng)物增加；河流中魚類的地理分布發(fā)生變化并提早遷徙。因此對(duì)各種影響氣候變化的因素及其影響機(jī)制進(jìn)行綜合概述就顯得十分重要。. . . . 氣候變化的影響因素及影響機(jī)制探析摘要 近年來(lái)氣候變化的問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文基于上述目的通過(guò)對(duì)以前學(xué)者的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié)分析，闡述了影響全球氣候變化的主要因素:大氣上界輻射變化、溫室氣體變化、氣溶膠、地震潮汐和火山運(yùn)動(dòng)、北極海冰、構(gòu)造抬升、下墊面物理景觀變化、世界人口數(shù)量。人為碳排放的增多導(dǎo)致海洋更加酸化。氣候變化對(duì)健康也會(huì)產(chǎn)生較大影響【1】。其中大氣上界輻射變化的影響主要受地球軌道形狀變化和太陽(yáng)活動(dòng)的控制，下墊面物理景觀的變化主要涉及植被變化、冰雪覆蓋變化、濕地和沙漠化以及目前的研究熱點(diǎn)——城市化熱島效應(yīng)。流體動(dòng)力學(xué)模式考慮了輻射場(chǎng)以及大氣位勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化，考慮了溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)之間的相互作用，可以預(yù)報(bào)大氣成分變化所引起的溫度場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)變化，以及由此所引起的降水變化。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）就地球氣候變化問(wèn)題先后完成了四次評(píng)估報(bào)告?！?8】2007年第四次評(píng)估報(bào)告的結(jié)論是：人類活動(dòng)很可能是氣候變暖的主要原因，這種可能性在90%以上。研究還發(fā)現(xiàn)大部分觀測(cè)到的近50年來(lái)的全球平均溫度的升高，很可能由于觀測(cè)到的人為溫室氣體的增加所導(dǎo)致。觀測(cè)到的增暖型，包括陸地比海洋更明顯的增暖及其隨時(shí)間的變化，都已被包含人為強(qiáng)迫的模式所模擬到；人類強(qiáng)迫可能造成了風(fēng)場(chǎng)的改變，影響到熱帶以外的南北半球的風(fēng)暴路徑、風(fēng)和溫度分布型。目前的全球模式研究預(yù)估結(jié)果表明，南極冰蓋將會(huì)維持在非常寒冷的狀態(tài)，不至于會(huì)出現(xiàn)大范圍表層融化的現(xiàn)象，而且由于降雪增加，冰量還會(huì)增大。另?yè)?jù)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家最新公布的一項(xiàng)研究表明，煤煙顆粒是造成近一百多年來(lái)地球表面溫度升高的重要原因之一，其危害程度是溫室氣體二氧化碳的兩倍。據(jù)報(bào)道，被吸收的陽(yáng)光能導(dǎo)致冰雪融化，從而進(jìn)一步提高冰雪對(duì)太陽(yáng)能的吸收率。目前我們對(duì)全球氣候變化的觀測(cè)和監(jiān)測(cè)能力仍很不足，尤其對(duì)海洋、沙漠、高原等地區(qū)的氣候變化事實(shí)不十分清楚。作為對(duì)未來(lái)氣候變化進(jìn)行定量預(yù)估的有效工具之一，氣候模式在近幾十年里雖然取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是氣候系統(tǒng)的復(fù)雜特性和資料的有限決定了氣候模擬中必然存在缺陷。2 影響因素及影響機(jī)制 影響氣候形成和變化的因子包括內(nèi)部因子和外部因子兩大類。影響全球氣候變化的機(jī)制有外部強(qiáng)迫和大氣系統(tǒng)內(nèi)部自然變化兩類。但是有一些因子的變化能改變這種平衡從而造成氣候變化，這些因子統(tǒng)稱為氣候強(qiáng)迫因子。因而太陽(yáng)輻射的變化會(huì)使氣候發(fā)生某種長(zhǎng)期變化。太陽(yáng)和月亮對(duì)地球赤道部分的萬(wàn)有引力，使地軸發(fā)生“晃動(dòng)”，又因?yàn)榈厍蚬D(zhuǎn)軌道。太陽(yáng)黑子的多發(fā)期與太陽(yáng)光斑、耀斑和日珥數(shù)目的增加相聯(lián)系，結(jié)果使太陽(yáng)總輻射增加。Christensen發(fā)現(xiàn)，對(duì)流層和平流層上部的溫度與太陽(yáng)活動(dòng)11—12年周期有同步關(guān)系，在更長(zhǎng)尺度上，北半球陸面氣溫與太陽(yáng)活動(dòng)的長(zhǎng)期變化有理想的關(guān)系，這一點(diǎn)不僅表現(xiàn)在黑子數(shù)上，更表現(xiàn)在太陽(yáng)10—12年左右周期的長(zhǎng)度變化上。采用來(lái)自于銀川國(guó)家氣候基準(zhǔn)站1961~2004年歷年各月的實(shí)測(cè)總輻射、總云量、日照時(shí)數(shù)、氣溫、蒸發(fā)量、降水量分析可得銀川市總輻射和年平均氣溫、夏季降水量呈負(fù)相關(guān)，與年蒸發(fā)量呈正相關(guān)，呈線性趨勢(shì)。氣溫與總輻射的關(guān)系可表示為直線關(guān)系:y=+，方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=，達(dá)極顯著水平(p)。 圖1 銀川氣溫與總輻射的關(guān)系【7】總輻射與降水量呈相反的趨勢(shì)，相關(guān)系數(shù)為 0. 2941，達(dá)顯著水平(p)。蒸發(fā)量與總輻射的直線關(guān)系為y=+，方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=，總輻射減少100 MJ/(m2大氣中產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體已發(fā)現(xiàn)了近30種，其中二氧化碳起重要作用。地表溫度變化和輻射強(qiáng)迫這兩種度量標(biāo)準(zhǔn)，都是建立在大氣中溫室氣體濃度變化的基礎(chǔ)上，而不直接涉及某種氣體的排放量。用全球增溫潛能度量溫室氣體對(duì)氣候變暖的影響是目前最合理、最科學(xué)的評(píng)價(jià)方法。經(jīng)過(guò)和LLNL一ZD化學(xué)模式以及UIUC一ZD化學(xué)模式的對(duì)比，表明該模式對(duì)常用的30多種溫室氣休具有很好的模擬能力。研究溫室效應(yīng)的模式還有很多，其中應(yīng)用較廣泛的是數(shù)值模式。它與全球模式的嵌套有單向和雙向嵌套兩種前者是指區(qū)域模式的模擬結(jié)果不反饋給全球模式，后者相反?？諝庀鄬?duì)濕度與氣溫、降水、雨日、風(fēng)速等氣象因子密切相關(guān)，這些因子條件的變化必然導(dǎo)致空氣相對(duì)濕度改變【9】。其CO2 各通量都存在明顯的時(shí)空變化。 圖3 植被與氣候相互作用的概念模型【11】圖4 生態(tài)系統(tǒng)生理過(guò)程與氣候變化的相互作用（注：圖的橫坐標(biāo)為降水，單位是mm/d：縱坐標(biāo)為CO2通量，單位為u mol s1m2，折線為CO2通量原始曲線，平滑曲線為3階多項(xiàng)式擬合曲線）【11】 新生代全球大氣CO2濃度變化影響，阿尼烏斯(Arrhenius)最先對(duì)大氣CO2對(duì)全球氣溫在行星尺度上的“溫室”效應(yīng)進(jìn)行了評(píng)估，并將全球新生代長(zhǎng)期變冷歸因于大氣CO2濃度的緩慢下降。圍繞著地質(zhì)歷史中的大氣CO2濃度全球氣候變化，據(jù)研究，全球大氣CO2水平在地質(zhì)構(gòu)造時(shí)間尺度上(百萬(wàn)年或更長(zhǎng))是與全球碳環(huán)密切相關(guān)的，并主要受兩個(gè)因素控制:一是大氣CO2的輸入速度，主要與俯沖帶和洋中發(fā)生的火山作用和變質(zhì)作用有關(guān)；一是大氣CO2的輸出速率，它主要由陸地表面硅酸鹽巖石發(fā)生的化學(xué)風(fēng)化速率控制。在BLAG“構(gòu)造—輸入”模型(tectonicinputmodel)中，強(qiáng)調(diào)大氣CO2輸入速度是決定大氣CO2濃度的主要因素并由此決定了氣候變化。換言之，與海底擴(kuò)張速度和地幔柱火山作用有關(guān)的CO2輸入模式尚不能正確地解釋過(guò)去30~40 Ma全球發(fā)生的氣候變冷。實(shí)際上，在BLAG模型近年的發(fā)展中，也逐漸開始接受了這一觀點(diǎn)。在平流層中，大氣臭氧層可發(fā)揮熱源和冷源的雙重作用：臭氧強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)紫外輻射能后，既可稱為平流層增溫的主要熱源，又可因向太空發(fā)射紅外輻射而使平流層冷卻。干燥度是評(píng)價(jià)地區(qū)氣候濕潤(rùn)程度的重要指標(biāo)，比降水量、相對(duì)濕度等氣候因子更為客觀、準(zhǔn)確。 在大氣中CO2倍增的條件下，平均氣溫將增加，干燥度也會(huì)發(fā)生明顯變化【13】。氣溶膠粒子增加的直接效應(yīng)是影響大氣中的水分循環(huán)和輻射平衡，這兩種過(guò)程都會(huì)引起氣候變化，具有“反溫室效應(yīng)”或陽(yáng)傘效應(yīng)。首先，我們用一個(gè)先進(jìn)的輻射計(jì)算模式(k一分布模式)估算了對(duì)流層和平流層氣溶膠的輻射強(qiáng)迫。氣溶膠在對(duì)流層中只存留幾天或數(shù)周，在平流層中存留期很長(zhǎng)。 2004年12 月26日印尼地震海嘯后， 全球低溫凍害和暴雪災(zāi)害頻繁發(fā)生。地球、月亮和太陽(yáng)相對(duì)位置的變化會(huì)引起潮汐強(qiáng)度的逐漸變化，波動(dòng)周期大約為 1500—1800 年。據(jù)計(jì)算，大約在 1425 年即小冰期的末期，潮汐達(dá)到了最大值，從那以后逐漸減弱， 直到3100 年潮汐又達(dá)到最大值（圖6）。圖6 潮汐引起的海面升降 a 與太平洋地殼的翹翹板運(yùn)動(dòng) b【14】現(xiàn)代氣候觀測(cè)證明了火山灰進(jìn)入平流層滯留后隨環(huán)流擴(kuò)散成為太陽(yáng)輻射的屏障層 從而導(dǎo)致地表降溫。全新世火山活動(dòng)變化特征 過(guò)程以及時(shí)空分布依賴于一個(gè)全球尺度的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)集成。現(xiàn)舉皮納圖博火山為例。實(shí)際上，海冰不僅強(qiáng)烈影響北極地區(qū)的天氣和氣候，它的存在和變化對(duì)全球氣候都有潛在的重要作用。通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)，如果1月北極海冰面積偏大，則夏季6月亞洲大陸的海平面氣壓值偏高，大陸熱低壓偏弱，副熱帶高壓位置偏南，東亞夏季風(fēng)偏弱。據(jù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)氣候模擬研究和現(xiàn)代氣候觀察，新生代山地高原隆升對(duì)氣候變化所產(chǎn)生的物理效應(yīng)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①受溫度遞減率(海拔每升高1 km，℃)的影響，構(gòu)造隆升造成了抬升的高原比周圍低地氣溫低得多。在山岳迎風(fēng)面降雨進(jìn)一步增加，背風(fēng)面進(jìn)一步變干④季風(fēng)循環(huán)形成和加強(qiáng)了季節(jié)反向，特別是對(duì)強(qiáng)烈的南亞季風(fēng)的影響更為明顯。 圖7 高原和山地抬升對(duì)氣候的大尺度影響【16】構(gòu)造抬升對(duì)地表化學(xué)風(fēng)化的影響主要表現(xiàn)在于它提高了造山帶地區(qū)的化學(xué)風(fēng)化能力。而水對(duì)于巖石溶解作用和水解反應(yīng)來(lái)說(shuō)都是最基本的要素。 圖8 構(gòu)造抬升、地表化學(xué)風(fēng)化和氣候變化關(guān)系示意圖【16】 現(xiàn)舉青藏高原隆升的例子來(lái)說(shuō)明。由于地球的自轉(zhuǎn)，向東的氣流偏向北，繞過(guò)高原，之后發(fā)生向南的回流，從而改變北半球大氣環(huán)流系統(tǒng)，影響全球氣候。這個(gè)過(guò)程中，化學(xué)風(fēng)化從大氣中將CO2轉(zhuǎn)移到海底，海底板塊俯沖和火山噴發(fā)最后將CO2帶回大氣層。在距今36Ma、由于青藏高原隆升使全球