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初雪 东北季风 低气压

气候变化

气候变化是指气候平均状态随时间的变化,即气候平均状态和离差(距平)两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大,表明气候变化的幅度越大,气候状态越不稳定。气候变化不但包括平均值的变化,也包括变率的变化。

目录

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1 定义
2 影响
3 原因
  1. 3.1 大陆漂移
  2. 3.2 太阳辐射
  3. 3.3 地球轨道变化
  4. 3.4 火山活动
  5. 3.5 洋流变化
  6. 3.6 人为因素
4 解决方案
5 气候变化研究

气候变化 - 定义

“气候”,是指一个地区在一段较长时期里的平均气象状况及变化特征。简单来说,“气候”可以解作“平均的天气”。根据世界气象组织(WMO)的定义,用作气候统计的参考年期为不少于30年。而“气候变化”的定义则不是全球统一的。 根据政府间气候变化专门委员会(IPCC),气候变化是指气候随时间的任何变化,无论其原因是自然变率,还是人类活动的结果。这有别于联合国气候变化框架公约(UNFCCC)中的用法。在公约中,气候变化是指直接或间接归因于改变全球大气成分的人类活动,所引起的气候变化,这种变化是叠加在同期观测到的气候自然变率之上的。

气候变化 - 影响

气候变化

一、全球变暖导致喜马拉雅冰川消融

喜马拉雅山冰川正在因全球变暖而急剧“消瘦”。2007年4月,绿色和平考察队在喜马拉雅山拍摄了冰川消融的严峻状况,情况十分危急。冰川是地球上最大的淡水水库。资料表明,全球冰川正在因全球变暖而以有记录以来的最大速度在世界越来越多的地区融化着,到20世纪90年代,全球冰川更呈现出加速融化的趋势,冰川融化和退缩的速度不断加快,意味着数以百万的人口将面临着洪水、干旱以及饮用水减少的威胁。

被称为“亚洲水塔”的青藏高原冰川是中国乃至亚洲许多主要大江大河的源头,数亿人的用水问题也与之息息相关。而人类大量燃烧化石燃料导致的全球变暖,使冰川加速退缩。喜马拉雅冰川的消融比世界任何地区都快,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)近期发布的报告指出,根据全球变暖的趋势,不到30年,80%面积的喜马拉雅冰川将消融殆尽。这对于中国本来就日益严峻的水资源短缺问题,无疑是雪上加霜。

二、极端气候

气候变化海南省遭遇旱灾。图为海南省乐东县三曲沟水库:正常库容800万立方米,却已干涸。

暴雪、暴雨、洪水、干旱、冰雹、雷电、台风……极端气候在近几年异常频繁地光顾地球,这些都与全球气候变化大背景有关。2007年发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告表明,“自20世纪70年代以来,干旱的发生范围更广、持续时间更长、程度更严重,特别是热带、亚热带地区。”“过去50年里,极端高温、低温发生了大范围的变化。昼夜低温、霜冻变得不如以前频繁,而昼夜高温、热浪则愈加常见。”极端天气气候事件发生的频率和强度都有所增强,给人民生命财产安全带来极大的危害。

半个世纪以来,中国长江中下游等南方地区的暴雨明显变多了,而在北方省份,旱灾发生的范围不断扩大。罕见而强烈的旱灾侵袭许多南方省份,桑美、圣帕等台风频频重创东南沿海省份,警钟不断敲响。中国每年因气象灾害造成的农作物受灾面积达5000万公顷,因灾害损失的粮食有4300万吨,每年受重大气象灾害影响的人口达4亿人次,造成经济损失平均达2000多亿元人民币。

三、粮食减产

因为全球变暖造成干旱,佛罗镇丹村的农民只能耕种一半土地,该农妇去年收入减半。

全球变暖造成粮食减产,因为全球变暖带来干旱、缺水、海平面上升、洪水泛滥、热浪及气温剧变,这些都会使世界各地的粮食生产受到破坏。亚洲大部份地区及美国的谷物带地区,将会变得干旱。在一些干旱农业地区,如非洲撒哈拉沙漠地区,只要全球变暖带来轻微的气温上升,粮食生产量都将会大大减少。

全球变暖的细微改变,对粮食生产就会造成意想不到的后果。稻米对温度剧变的敏感性就是其中的一个例子。国际稻米研究所的研究显示,若晚间最低气温上升每摄示1摄氏度(华氏1.8度),稻米收成便会减少10%。值得警惕的是,稻米是全球过半人口的主要粮食,所以全球变暖的轻微的变化可带来深远的影响。

对于中国来说,全球变暖可能导致农业生产的不稳定性增加,高温、干旱、虫害等因素都可能造成粮食减产。如果不采取措施,预计到2030年,中国种植业生产能力在总体上可能会下降5%至10%;小麦、水稻、玉米三大农业作物均以下降为主,到21世纪后半期,产量最多可下降37%。同时全球变暖会对农作物品质产生影响,如大豆、冬小麦和玉米等。

全球变暖,气温升高还会导致农业病、虫、草害的发生区域扩大,危害时间延长,作物受害程度加重,从而增加农业和除草剂的施用量。此外,全球变暖会加剧农业水资源的不稳定性与供需矛盾。总之,全球变暖将严重影响中国长期的粮食安全。

四、海平面上升

在南太平洋岛国基里巴斯,来自Betio村的Pita Meanke站在一棵树旁,那次巨大的浪潮,冲垮了防波提,摧毁了他的家。

“马尔代夫只是其中一个小国。我们没有能力改变世事。但在这里作的决定,将会对我的人民有莫大影响,更会改变世界历史。”H.E. Maumoon Abdul Gayoom (马尔代夫) 于日本京都气候变化框架公约第3次缔约国会议上所作的声明。

并不是只有岛国才需要担心海平面上升的问题。全球有超过70%口人生活于沿岸平原;全球前15大城市中,有11个是沿海或位于河口。据政府间气候变化专门委员会的《排放情景特别报告》(SRES)估计,从1990年到21世纪80年代,全球海平面将平均上升22到34厘米。

近30年来,中国沿海海平面总体上升了90毫米,比全球平均速度更快。

值得留意的是,海平面不是全球一致地变更。不同的地区的海平面,会因海水环流或风压而有所不同。所以评估海平面上升的影响时,亦需要留意暴风浪以及大潮所带来的影响。

就算是轻微的海平面上升,也会带来严重破坏。例如沿海地区洪水泛滥及严重破坏、侵蚀海岸线、海水污染淡水、沿海湿地及岛屿洪水泛滥、河口盐度上升,一些低洼沿海城市及村落均会受影响。一些对岛屿以及沿海地区人口尤其重要的资源,如沙滩、淡水、渔业、珊瑚礁、环礁、野生生物栖息地均会受到威胁。面临洪灾、海水入侵、土地侵蚀流失、强热带风暴的威胁,人口密集、经济发达的长三角、珠三角、黄河三角洲的城市群是最脆弱的地区。

五、物种灭绝

在大堡礁白化了的珊瑚礁

“地球上大部分的濒临絶种生物,大约25%的哺乳类动物以及12%的雀鸟,有可能于几十年内绝种。这是由于气候变化,影响到它们所栖息的树林、湿地及牧场,而人类发展亦阻碍了它们移居到其它地方。”
──联合国气候变化框架公约

每个物种皆有其独特的生态位置,而进化可让它们在这独特的位置生存——生活于其特殊的“居所” 及特定的生活环境(包括温度、其它动植物)。有些生物会有较强的适应力,或者说“能屈能伸”。例如老鼠和狗能在很艰难的环境生存,但考拉却只能在有桉树的地方生活。人类活动导致气候变化,气温、降雨量及海平面上升,摧毁了一些生物的栖息地,而破坏的速度比生物移居的速度还要快。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年发布的第四次评估报告指出,未来6、70年内,气候变化会导致大量的物种灭绝。现在已经可以确信气候与一些蛙类的灭绝有关,而这仅仅是冰山一角。气候变化导致的物种灭绝风险将会比地球历史上5次严重的物种灭绝还要大规模。而唯一的预防方法,便是于未来几十年内迅速减少排放量。拯救生物的时间所剩不多。

六、空气污染

燃煤电厂和交通系统造成空气污染,节约能源,尽量使用公共交通出行,可以减轻空气污染。

空气污染物有二氧化硫 (SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳 (CO)、臭氧及光化学氧化剂、可吸入悬浮粒子等。

气候变化 - 原因

对气候变化影响的因素来自多方面,包括太阳辐射、地球运行轨道变化、造山运动、温室气体排放等。由于地表许多间接影响气候的因素反应较慢,如海洋温度变化,冰山融化等,所以气候变迁相对直接影响气候的因素变化来说,可能要等几个世纪,甚至更长的时间才能显现出来。

大陆漂移

经过几百万年,地球大陆板块漂移,造成陆地和海洋位置和面积的变化,会影响全球大气环流,从而产生全球或区域性的气候变化。
海洋的位置对全球的热量和湿度的转移有极其重要的作用,因此也对全球气候起着决定性的作用。例如五百万年前,巴拿马地峡形成,截断了太平洋和大西洋之间的联系,因此造成了墨西哥湾暖流,导致北半球产生冰盖。更早的石炭纪时期,大陆漂移造成大规模的碳被贮存起来,也因此引发的冰河时期的到来。在超大陆盘古大陆时期,海陆状态曾经造成“超级季风”产生。
地貌状态也能影响气候变化,造山运动形成了山脉,山的存在会造成地形降水,由于随着地势增高,气温下降,水蒸汽凝结,这种降水是高山冰川形成的主要原因,也使山区形成在不同高度有不同的动物植物群落,形成高山生态系统。
大陆的面积也对气候有重要作用,因为海洋热容量大,可以稳定温度变化,沿海的年气温变化要比内陆小,所以面积大的大陆季节性温度变化要比面积小的陆地或岛屿大。

太阳辐射

根据太阳黑子中铍的同位素变化推测出最近几个世纪太阳辐射的变化情况

太阳是地球最主要的外来能源,太阳活动不论长期或短期的变化,都能影响地球的气候。
在地球古代时期,太阳辐射只相当现在的70%,当时理论上地球不可能有液态水存在,但考古证明确相反,在冥古宙和太古宙时期,是太阳年轻时期,这种现象可能是因为当时地球的大气组成存在大量的温室气体,经过40亿年后,太阳辐射增强,地球的大气组成也变化了,主要是氧的成分迅速增加,不过如果太阳依照恒星的成长规律继续变化,辐射还会逐渐增加,还会对地球气候产生影响,太阳最终会形成红巨星,然后成为白矮星死亡,当太阳变成红巨星时,可能地球已经会被太阳吞噬而消亡。
但太阳短期的辐射变化,如11年一个周期的黑子活动变化,和更长一些的20多年辐射变化周期,也对地球气候有影响,11年的周期变化会对平流层的气温产生约1.5 °C的影响,使高纬度更冷,低纬度更热。

白矮星-内部结构模型图

可能是由于赤道附近辐射增强,造成将平流层热风向对流层驱逐,根据从1900年到1950年气温变化的观察,也许这种变化是引发小冰河时期出现的原因。太阳辐射的变化,人类尚没有完全研究明白,这种变化是随着太阳的年龄也在变化,有的研究认为全球变暖和太阳的辐射变化也有关。

地球轨道变化

地球的轨道只要有轻微的变化,就会影响到太阳辐射在地球表面上的分布,虽然对地球的年平均接受辐射量影响不大,但对地区性和季节性的辐射量可能有很大影响,地球的轨道有三种变化:运行轨道的椭圆度、地轴倾角和地轴的进动。三种变化结合形成米兰科维奇循环,是地球产生冰河时期和间冰时期的主要原因,也是造成撒哈拉沙漠变迁,和地层变迁的主要原因。

火山活动

现代海洋中温度盐份环流示意图

火山活动是由于地球的地壳和地幔之间新陈代谢运动造成的,火山喷发会向大气喷出气体和火山尘,也会形成温泉。火山在历史上每个世纪平均都会发生几次喷发,都会影响几年的气候变化,火山尘会阻断太阳辐射,造成气温下降,1991年的皮纳图博火山喷发使得全球气温下降了大约0.5 °C,1815年的坦博拉火山火山喷发,造成无夏之年。但相当大规模的火山喷发,每隔亿年只出现几次,但可能造成全球变暖和大规模的物种灭绝。
火山喷发还影响到碳循环,将地壳和地幔中的碳以二氧化碳的形式释放到大气中,然后又沉积到地层中,根据美国地质调查发现,人类活动造成二氧化碳的释放,相当火山活动的130倍。

洋流变化

海洋是气候系统的基础组成部分,短期几年或几十年内的涨落变化,如厄尔尼诺现象、太平洋、北大西洋、北冰洋的温度涨落,比大气温度更能代表气候变迁情况;从长期来说,海洋中的温盐环流是海洋深层的缓慢水流,对海洋中热量的重新分布起到了决定性的作用。

人为因素

1765-2100年间的气候变化。

人类活动会影响环境,有时人类活动对气候有着直接和不容质疑的影响,例如:灌溉就会改变当地的湿度,有时的影响则不那麽明显。现代科学研究倾向于认为在最近几十年内,人类的活动致使全球气温迅速上升。因此人类应该尽量减少对气候影响的活动并设法消除已经造成的恶果。
其中人类对气候影响最大的因素,是因为燃烧化石燃料,制造水泥,排放了大量的CO2和飘尘,此外还有土地利用、臭氧层破坏、畜牧业和农业活动 、森林砍伐等,都会对气候有不同范围的影响,并成为气候变迁的因素。

气候变化 - 解决方案

南美洲其中一个大型风力发电场

要避免气候变化带来最严重影响,有两种切实可行的解决方案:利用可再生能源和提高能源使用效率。

提高能源使用效率

能源效益是一个非常广义的名词,包含了所有消耗较少能量得出同样功效(例如:光、热和动能)的方法。节能汽车、省电照明、改良的工业程序、建筑的隔热设备和其它相关的技术。节能与省钱常常同出一辙,所以提高能益往往可以提高利润。

可再生能源

相比传统的肮脏的化石能源,可再生能源有着许多显而易见的好处:不用担心燃料枯竭的问题,发电过程中不产生温室气体和其它污染物,更有利于实现分布式的供电。各种研究也证明,中国有发展可再生能源的巨大潜力。

风能

风能是世界发展最快的能源,也是相对简单的技术能源。在一道高耸的巨塔和转动的扇叶背后,藏着轻量物料、空气动力和电脑操控系统之间的一套复杂相互作用。电力从旋转轮,通过变速齿轮箱,然后送到发电机,虽然有些涡轮机不用齿轮箱也可直接推动。

太阳能

太阳能在全球很多角落都被使用,而且只要适当开发,具备潜力提供现在世界能源消耗量几倍的能源。太阳能可以直接产生电力,或用于加热与冷却。利用太阳能量的方法有很多。太阳能的供应源源不断,生产过程不会产生环境污染,又不会消耗其他地球资源或导致地球温室效应。太阳能设施可采取立体式设施,如同风能设施,可保护许多陆地和生态。

气候变化 - 气候变化研究

American Journal of Climate Change (AJCC) is an international scientific journal dedicated to the publication of high-quality research articles, short communications and review papers on all aspects of climate change and related areas. The objectives of this journal are to chronicle the important publications in the rapidly growing field of climate change and to stimulate research in the area.
美国气候变化(AJCC)是一个国际科学期刊,由美国科研出版社发行。致力于出版高质量的研究文章,即时评论文章对气候变化和相关领域的各个方面。这本杂志的目的是记载在气候变化领域快速增长的重要出版物和刺激领域的研究。
Advanced Statistical Tools and Methods in Climate Change

气候变化研究


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