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全球气候变化及其应对措施邓梅
全球气候变化及其应对措施
邓梅12720492
安徽农业大学12级气象学
摘要:
概述了全球气候变化问题提出的科学背景,总结了引起气候变化的原因,客观分析了引起气候变化的各种自然因素,透视了人类活动对气候变的影响程度,并列举了全球气候变化的特点。
讨论了应该如何理解当今全球气候变暖问题。
同时,还综述了气候变化研究中的学分歧和科学困惑。
最后,分析了全球气候变化对人类生存产生的个方面的影响及应对的可能措施。
关键词:
全球气候变化、温室气体、人类生存
引言
20世纪,包括温度与降水在内的主要气候特征值发生了变化,有的地区还呈现出趋势性变化,这种变化已在世界上,特别是在北半球广大地区观测到。
美国、中国、俄罗斯、加拿大、英国、欧洲大陆、澳大利亚等主要国家或地区,几十年乃至近百年的观测资料显示出气候变化的总的变化趋势:
即温度增加,降水增多,极端天气情况频繁发生;但地区上的差异很大,气候变化的强烈程度以北纬最甚。
各国政府对20世纪的气候变化极为关注。
由世界上许多国家中数以百计科学家组成的“政府间气候变化委员会”(IPCC)先后于1991年、1996年、2001年对全球气候变化状况进行了评估,得出若干重要结论:
1)全球表面平均温度在20世纪已升高约0.6。
C;2)在过去的40年里,近地球8Km内大气层温度增高了;3)雪盖与冰区范围逐渐减少,非极地冰川出现大范围退缩;4)全球海平面在20世纪平均上升0.1-0.2m;5)北半球中高纬度降水量每10年增加0.5%-1%;在20世纪下半叶大雨频率增加2%-4%。
6)厄尔尼诺现象更加频繁。
同以往100年比较,自20世纪70年代以来,温暖的厄尔尼诺南方涛动(ENSO)现象更加频繁、持续时间更长,强度更大。
IPCC2001年的报告还对21世纪的气候变化作出了预测,预到2100年,地球平均温度可能增加1.4%-5.8%,地球平均海平面可能上升0.09-0.88m。
不过这种预测存许多不确定因素。
在20世纪,全球气候变化对社会系统与自然生态系统都产生了巨大影响,对社会影响最突出地表现在人民生命财产损失的增加,社会变得十分脆弱;对自然生态系统的影响主要表现在生命过程的变化与生物物种的变化。
气候变化是一个十分复杂而又重大的课题,尽管不少科学家温室变暖效应导致气候变化有了共识。
然而,也有一些科学家对此提出质疑。
1、气候变化的事实
气候系统的变暖是毫不含糊的,目前从全球平均气温和海温升高、大范围雪和冰融化、以及海平面上升的观测中得到的证据支持了这一观点。
20世纪是过去一千年中最暖的一百年,根据全球地表温度器测资料,最近12a中(1995至2006年)有11a位列最暖的12个年份之中(1850年以来)。
更新的100年线性趋势(1906至2005年)为0.74(0.56至0.92)。
C。
近50a的线性变暖趋势,每10a0.13(0.10至0.16)。
C几乎是近100a的两倍。
从1850年至1899年到2001年至2005年,气温升高总量为0.76(0.57-0.95)。
C。
近50a来已观测到极端温度的范围变化。
冷昼、冷夜和霜冻的发生频率已减小,而热昼、热夜和热浪的发生频率已增加。
已在许多大的地区观测到降水量在1900年至2005年间存在长期趋势。
在北美和南美东部、欧洲北部、亚洲北部和中部,已观测到降水量显著增加;在萨赫勒、地中海、非洲南部、亚洲南部部分地区,已观测到降水量的减少。
降水的时空变化很大,且在某些地区缺少观测资料。
对于所评估的其它大的地区,尚未观测到长期趋势,大多数陆地上的强降水事件发生频率有所上升,这与变暖和观测到的大气水汽增加相一致。
一些观测证据表明,大约从1970年以来,北大西洋的强热带气旋活动增加,与热带海表温度升高相关。
在其它一些地区也存在一些迹象,表明强热带气旋活动增加,而对这些地区数据质量的关注更多。
多种年代际变率的存在,以及1970年前后开始的常规卫星观测之前的热带气旋记录的资料质量,使对热带气旋活动长期趋势的检测复杂化。
每年的热带气旋个数没有明显变化趋势。
2、引起全球气候变化的主要因素
气候作为人类赖以生存的自然环境和自然资源的重要组成部分,与人类生存和社会活动有着密切联系。
多数研究结果表明,全球气候变暖的主要可能原因有两个:
一是自然原因;二是人类活动,其中人类活动对近年来气候变化作用明显。
2.1自然因素对气候变化的影响
自然因素是指由于地球轨道周期性变化引起冷暖周期变化。
大尺度(以万年为单位)的周期性变化是冰期与间冰期和小尺度(以百年为单位)的周期性变化如中世界温暖期、小冰期和现代暖期[1]。
例如华南沿海[2]及珠江三角洲的小冰期和现代暖期问题。
珠江三角洲的小冰期以公元1488年高明大雪为开始,1983年初的普降大雪三日为结束,其间有3个较明显的冷期和2个相对暖期。
小冰期之后,进入现代暖期。
香港1890-1987年的年平均气温资料表明,小冰期之后气温将明显上升.有研究表明,1860-1910年间全球气温一直较低,30年代初期气温明显升高,80年代快速上升,达到本世纪最高的10年[3]。
最冷与最暖的10年之间年温差0.5-0.6。
C。
其他诸如火山爆发、地震等自然变化过程也对全球气候变化产生了一定的影响。
2.2人类活动对气候变化的影响
20世纪90年代以来,全球气温几度达到最高记录,气候变暖导致全球冰川融化,降水分布发生变化,海平面上升15-25cm,这些变化无法用太阳活动、火山爆发和火气能量交换等自然变化过程来解释。
IPCC也断定人类活动对全球气候有很明显的影响,人类活动和全球气候变化之间有着复杂的相互影响(图1)[4]。
科学家认为,一半的温室效应是由CO2引起的,CO2含量增加主要是由于人类活动和工业发展[5]。
现代人的生活方式建立在燃烧矿物燃料的基础上,不断涌现的各种新产品几乎都是以电力或石油等能源为动力源。
矿物燃料(如煤、石油、天然气等)和植物性燃料(如木材、木炭等)的开采和燃烧在繁荣经济和推动社会进步的同时又把地质时代积累于地下的碳以CO2的形式释放进大气。
大气中CO2含量增加间接导致全球森林面积减少,降低了绿色植物对CO2的吸收能力,同时被用作燃料的木材释放出大量CO2矿物燃料大量消耗、原始
森林大规模减少、过度开荒等不合理生产活动改变了大气地球物理化学循环,加剧全球气候变暖。
例如热带雨林作为巨大的碳库,每公顷含碳约200t,人类大面积砍伐,在降低其调节大气平衡的能力的同时还释放出储存于热带雨林的大量碳;另外,过度放牧、开垦等不合理农牧业生产活动造成草地生态系统不断退化,由原本的碳汇转化为碳源,增加了大气CO2浓度;草地退化后土壤流失加剧,导致土壤中大量的有机碳(约100tPhm2)暴露于空气而被氧化,结果大量的CO2释放到大气中从而引起大气CO2含量增加,加剧全球变暖[6]。
全球人口数量剧增和城市化进程的加快也是引起气温升高的重要原因。
城市热岛效应、化石能源的过度开发、废弃物的大量排放等问题改变了大气的化学组成,导致大气系统的紊乱,从而导致全球性的气候变化。
伴随着20世纪经济的快速增长,世界人口增长的速度也不断加快。
2006年世界人口达到65亿。
人口增长加剧了粮食危机,由此导致土地过度利用、地表土严重侵蚀、土地荒漠化等一系列生态危机以及乱砍滥伐森林、围湖造田等严重破坏生态环境平衡的事件,直接导致气候的不稳定。
最近几十年,全球城市化进程不断加快,世界上一半的城市CO2及SO2含量过高,北美和欧洲15%-20%的城市中含氮化合物超标。
70年代初我国各大城市空气质量较好,随着经济的迅速发展,城市人口以及汽车的大量增加,目前,我国至少有5个城市排在全球10个污染最严重的城市之列,全国500多座城市中只有不到1%的城市大气质量符合世界卫生组织卫生标准[7]。
3、全球气候问题的特点
全球气候问题在全球问题和全球环境问题的基础上,在以下几个方面凸显其特点,这些方面同时也对于全球气候问题的治理产生重要的影响。
第一,滞后性。
气候变化决定于温室气体累积排放量,而非排放量本身[8]。
同时,气候治理做出的改变,也并不能在短期内得到收益。
气候问题涉及的是全人类的长期利益,而对于具体的主权国家而言,所付出的成本巨大,但却无法带来直观的短期收益。
第二,不可逆性。
温室气体一旦排放,很难回收;气候变化的影响一旦产生,在短期内不可能改变;人类为减缓和适应气候变化进行的投资一旦投入,在一定程度上也很难改作他用。
这些都表现了与气候变化相关的不可逆性[9]。
第三,不确定性。
从温室气体排放与全球平均气温的上升,到海平面变化、降水分布、自然灾害发生的频率等气候变化的影响,再到各个部门、生态系统、人类活动等因气候变化而受到的直接损失,在每一个过程中都存在科学上的不确定性,人类行为的长期后果无法预测。
第四,不精确性。
在全球气候治理的过程中,一方面受到技术和监测手段的限制,另一方面国家与国家之间、非国家行为体与国家之间存在一定的信息不对称性,这使得无论是对于成本收益的计算,还是对于气候相关指数的监测,都存在相当大的不精确性。
4、对全球气候变暖的看法
美国科学家应政府要求,于2001年在美国参议院政府事务委员会上就全球变暖问题提供证词,其主要依据是2001年政府间气候变化委员会(IPCC)报告与美国国家科学院(NAS)2001年的有关报告[]。
证词阐述了以下观点:
1)在过去40年里对大气进行的直接观测表明,大气中CO2的量在稳定增长。
积雪层中捕获的气泡表明,自1750年工业时代开始以来,大气中的CO2已增加了30%以上(相对于过去的750年)。
CO2增加的主要原因是矿物燃料的燃烧,森林大火。
温室气体的寿命很长,可能会有几十年乃至几个世纪,而且由于海洋对于热量变化的响应也很慢,因而温室一旦变暖,其逆转变化将会很慢。
2)人类活动使捕获热量的温室气体增加可能会因反馈作用而增大。
随着大气中CO2以及其它温室气体浓度的增加,地球表面温度的增加、海冰与雪盖的减少,从而使温度进一步上升。
3)人类活动产生的颗粒(或烟雾)对气候也产生影响。
烟雾性质不同,对气候的影响也不同。
如硫酸烟雾使气候系统变冷,煤烟则使气候系统变暖。
烟雾在大气中保存的时间远短于CO2在大气中的保存时间。
4)随着地球温度的增加,大雨和极端大雨的频率增加,在北半球的中、高纬度地区的表现最为突出。
5)气候变暖既有自然改变气候的作用(如阳光的变化、火山爆发),也有人类活动的作用(如温室气体与烟雾),仅仅自然改变气候的作用不足以解释气候变暖。
虽然,IPCC与美国科学院为代表的许多科学家认为全球变暖的物理机制是温室气体含量增多,导致温室效应加强;然而,也有一些科学家对此提出质疑,主要疑点包括:
1)温室效应是大气的物理特性,大气中气体含量的趋势性变化肯定会影响辐射平衡。
问题在于是否大气中低浓度的温室气体就是观测到的气候变化的原因,证据尚欠充分。
2)温室效应是全球分布的,既然已经观测到温室气体的变化,并且显示有持续增加的趋势,那么变暖也应当是全球性的;然而世界上有许多地方,如南半球、海洋、热带低纬度地区以及类似美国怀俄明州那样像被隔离的地区,并未出现可以识别的气候变化或温度变化。
3)温室效应是自然界的一种辐射效应,基于温室气体浓度变化的辐射平衡应当对那些辐射最强、持续时间又最长的地区产生较大的影响,这种地方应当是热带地区,而不是温带或者在北极;然而观测资料却表明,温带与北极的变暖和气候变化最为明显。
4)根据模型显示,温室效应对自然界的水循环产生影响,至少有一半的影响是由于温室效应加强水循环的作用。
但是,这种影响应当在海洋看出来。
因为海洋的水域暴露在辐射热的作用下,具有很强的吸收辐射的能力。
如果这样,那么在南半
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