主题：【资料】大气科学之气象观测==气候变化

气候变化影响六、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。

国际应对气候变化的主张

尽管还存在一点不确定因素，但大多数科学家仍认为及时采取预防措施是必需的。全球气候变化问题引起了国际社会的普遍关注。针对气候变化的国际响应是随着联合国气候变化框架条约的发展而逐渐成型的。1979年第一次世界气候大会呼吁保护气候;1992年通过的《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）确立了发达国家与发展中国家"共同但有区别的责任"原则。阐明了其行动框架，力求把温室气体的大气浓度稳定在某一水平，从而防止人类活动对气候系统产生“负面影响”；1997年通过的《京都议定书》(以下简称《议定书》)确定了发达国家2008年~2012年的量化减排指标;2007年12月达成的巴厘路线图,确定就加强UNFCCC和《议定书》的实施分头展开谈判，并将于2009年12月在哥本哈根举行缔约方会议。 　　
到目前为止，UNFCCC已经收到来自185个国家的批准、接受、支持或添改文件，并成功地举行了6次有各缔约国参加的缔约方大会。尽管目前各缔约方还没有就气候变化问题综合治理所采取的措施达成共识，但全球气候变化会给人带来难以估量的损失，气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受，并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。

大冰期与气候变化
 
　　关于地球远古时代的气候，由于时代太久远，因此我们的认识有些模糊不清。

　　地球形成为行星大约在55亿年前，从那时候开始直到46亿年前，地球上充满了原始大气，并且开始逐渐逃逸；从46亿年前开始，地球进入到地质年代，逐渐产生次生大气；大约在30亿前，地球上出现生命，并开始改造地球大气；到寒武纪，大气才被生物改造成现在这个样子。但是，对于古生代以前的古气候，我们几乎一无所知，到了古生代，古气候状况才逐渐清楚起来。

　　我们大体上已经知道，在地质时期反复经过了几次大冰期，其中从古生代以来，就有三次大冰期。它们是：震旦纪大冰期，古炭纪-二迭纪大冰期和第四纪大冰期。大冰期之间是比较温暖的间冰期。每两次冰期之间，大约是2-3亿年。

　　为什么有这样长的周期呢？
　　一种意见认为，可能与造山运动有关系。地质上的大造山运动，往往使地面起伏程度加大，全球变冷。因为山脉越高，引起大气的热机效率就越高，上升运动增强，云雨增多，反射率增大，地面接收的太阳辐射能量减少，地表变冷。

　　三次大冰期与地质时代三次强烈的造山运动是相对应的。震旦纪大冰期产生在元古代末地壳运动以后，石炭纪-二迭纪大冰期与海西运动相对应，第四纪大冰期与喜马拉雅运动对应。这不是偶然的，现在喜马拉雅山还在升高，造山运动并未停止，所以第四纪大冰期还远未结束。现在喜马拉雅运动还不到7000万年，第四纪大冰期还只200多万年。所以这次大冰期还会延续下去，至少还要持续1-2万年。

　　另一种意见认为，地质历史上的大冰期和大间冰期，是由于地球的黄道倾斜的大波动造成的。这种观点认为，黄道倾斜的范围是在0°与54°之间，黄道倾斜大的时期代表着冰川流行的时期，在三次大冰期期间，黄道倾斜曾有过10°-23.5°的变化。

　　那么，造山运动为什么会有2-3亿年的周期呢？地球黄道倾斜为什么也会有2-3亿年的波动呢？澳大利亚人威廉斯认为，这种气候变迁与地球在银河系的位置有关系。因为地球不停地绕太阳公转，整个太阳系也绕着银河系中心公转，这样转一圈太阳系才又回到原来位置的时间约为2.5亿年。

第四纪冰期的气候变化
 
　　我们说现在正处在第四纪大冰期中，其实，第四纪大冰期中的气候也有很大的变化，曾经出现过几次亚冰期和亚间冰期，变化的时间短则几千年，长则几万年或十几万年。

　　在20世纪初，地质学家根据阿尔卑斯山区的资料，确定那里存在四次亚冰期的规律。这就是：群智亚冰期、民德亚冰期、里斯亚冰期和武木亚冰期，在这些亚冰期之间是亚间冰期。以后在北欧、北美、亚洲等地也纷纷找到了对应的亚冰期。在我国对应的亚冰期是：都阳亚冰期、大姑亚冰期、庐山亚冰期和大理亚冰期。

　　在第四纪大冰期中，仍然有寒冷和温暖的更替。在寒冷时期，雪线高度下降，冰川前进，出现亚冰期，其中以民德（我国为大姑）亚冰期和里斯（庐山）亚冰期的冰川规模最大，群智亚冰期规模最小。在温暖时期，气温升高，雪线高度上升，冰川退缩，出现亚间冰期。民德一里斯（大姑-庐山）亚间冰期长达17-18万年。在第四纪大冰期，高纬度气温的急剧下降，导致两极地区形成永久冰盖；在亚冰期，冰川一直伸展到中纬度，在亚间冰期才退缩到高纬度。

　　根据科学研究发现，从亚间冰期向亚冰期过渡时，气候常呈渐变形式，其中没有清楚的界线。从亚冰期向亚间冰期过渡时，气候常呈突变形式，两者之间有明确的分界线。科学家们称为终止线。在距今1.1万年前后出现了一条终止线，标志着最近一次亚冰期结束，随之而来的是一次新的亚间冰期，气候由冷增暖。

　　在第四纪大冰期中，为什么会有亚冰期和亚间冰期的更替呢？

　　按照南斯拉夫气候学家来兰柯维奇在20世纪30年代提出的理论，是由于地球轨道三要素的自然小波动造成的。地球轨道三要素是指：地球轨道的偏心率、地轴的倾斜度和春分点的位置。

　　地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。这样，地球处在轨道的不同位置，距离太阳的远近就不相同，获得的太阳辐射能量就有差异，如冬季在远日点，夏季在近日点，冬季就寒冷而漫长，夏季炎热而短促。地球轨道现在的偏心率是0.017，但是偏心率可以在0.001-0.054的范围内变动。它的变动周期约为96000年。偏心率的变化影响日地距离，从而影响太阳辐射强度，导致地球上的气候发生变化。

　　地球在春分点处在地球公转轨道上的什么位置，将影响季节的起止时间，也会使近日点和远日点的时间发生变化。地球在春分点的位置沿着地球公转轨道向西缓慢地移动，大约每21000年，春分点的位置在地球公转轨道上移动一周。春分节气的时间，每隔70年就要推迟一天。现在北半球夏季远日，冬季近日，夏季比冬季长8天。大约10000年后，就会变成冬季远日，夏季近日，冬季反而会比夏季长8天。就是说，不太冷而且短促的冬季，将会变成寒冷而漫长的冬季。

　　地轨倾斜又称黄赤交角，是地球上产生四季的原因。地轨倾斜度的变化，会导致回归线和极圈的纬度发生变化，从而改变地球上的季节。地轨倾斜使回归线在纬度22.1°-24.4°之间变化，使极圈在67.9°-65.76°之间变化。变动的时间周期41000年。地轨倾斜度增大时，回归线纬度升高，极圈纬度降低，高纬度的年太阳辐射总量增加，冬寒夏热、气温年较差增大，低纬度的年太阳辐射总量减少。地轨倾斜度减少时，高纬度冬暖夏凉，气温年较差减少，夏季温度低更有利于冰川发展。

历史时代的气候变化

　　从第四纪更新世晚期，距今约1.1万年前后开始，地球从第四纪冰期中的最近一次亚冰期，进入到现代的亚间冰期，人们也称之为冰后期。这一段时间大体上相当于人类进入到有文字记载的历史时代。关于这时期的气候，挪威的冰川学家曾做出近10000年来的雪线升降图，说明雪线升降幅度并不小，表明冰后期以来，气候有明显的变化。我国有悠久的历史记载，竺可桢将这些记载加以整理分析，发现我国5000多年来的气候有4次温暖期和4次寒冷期交替出现。

　　在公元前3000年-公元前1000年左右，即从仰韶文化时代到安阳殷墟时代，是第一个温暖期，这个时期大部分时间的年平均温度比现在高2℃左右，最冷月温度约比现在高3℃-5℃。

　　从公元前1000年左右到公元前850年（周代初期），有一个短暂的寒冷期，年平均气温在0℃以下。

　　从公元前770年到公元初年，即秦汉时代，又进入到一个新的温暖时期。

　　从公元初年到公元600年，即东汉、三国到六朝时代，进入第二个寒冷时期。

　　从公元600年到1000年，即隋唐时代，是第三个温暖期。

　　从公元1000到1200年，即南宋时代是第三个寒冷期，温度比现代要低l℃左右。

　　从公元1200到1300年，即宋末元初，是第四个温暖期，但是这次不如隋唐时那样温暖，表现在大象生存的北限，逐渐由淮河流域移到长江流域以南，如浙江、广东、云南等地。

　　在公元1300年以后，即明、清时代以来，是第四个寒冷期，温度比现代要低1-2℃。

　　近5000年来，虽然是寒冷期与温暖期交替出现，但是总的趋势是由温暖向寒冷变化，寒冷期一次比一次长，一次比一次冷。在第二次寒期，只有淮河在公元225年有封冻。而在第四个寒冷期的1670年，长江几乎都封冻了。

　　有趣的事情是：挪威冰川学家用雪线高度表示气温升降，竺可帧用的是历史文献记载资料，结果却十分一致，说明冰后期以来的气候变化具有全球的普遍性，绝对不是一种巧合。

近代的气候变化

　　从1850年农业机械化开始以来，近100多年来的气候变化，我们称之为近代气候变化。近百年来气候变化的基本趋势是：1961年以后的世界气候与本世纪前半期相比有显著不同，而与19世纪后半期相类似。从19世纪末期开始，到20世纪40年代，是世界性气候增暖时期，增暖的趋势在20世纪40年代达到顶峰，以后温度下降，20世纪60年代后变冷更加明显，这次变化很可能是近10000年来的一次气候振动。

　　这种振动可以从大气环流变化中得到解释。根据英国气候学家拉姆巴的说法，从1895年开始，世界环流突然由经向环流占优势的时期，转变为纬向环流占优势的时期。从此，纬向环流不断加强。到1940年前后达到最盛时期；随后，纬向环流又逐渐减弱，经向环流又逐渐加强，到1961年前后，纬向环流显著减退，重新恢复成为经向环流占优势的时期。

　　在纬向环流强盛时期，气旋性活动增强，行星风系影响加剧，南北半球的气候带向两极方向移动。在纬向环流衰弱的时期，反气旋性活动加强，季风发达，南北半球高低纬度之间气流交换频繁。地球上的气候带向赤道方向移动。可见，世界环流型式的改变，对全球性气候变化的影响多么巨大。N2O、氯氟碳化合物（俗称氟利昂）对地面气候都有温室效应，所以人们称之为温室气体。人类活动排放出来的温室气体，使大气的温室效应增强，导致整个地球气温升高。自从产业革命以来，大气中二氧化碳含量上升约25％，甲烷上升160％，一氧化二氮上升8％，氟利昂以前根本就没有过。这些气体在大气中可以长期停留，使温室效应不断增强。根据气候学家们分析，由于温室气体的作用，到21世纪，地表气温可能升高1.5-4.5℃。地球增暖的结果，将使海洋变暖，南极大陆和格陵兰冰盖融化，海平面上升。由于工农业发达、人口稠密的地方，正好多分布在沿海地区，海平面上升会给人类带来严重的灾难。我国的所有海滨地带，都在遭受灾害的范围内，主要受灾地区可能是华北平原、长江三角洲和珠江三角洲地区。

气候变化对人类的影响

　　人类影响气候，气候也影响人类。短时间的气候变化，特别是极端的异常气候现象，如干旱、洪涝、冻害、冰雹、沙暴等等，往往会造成严重的自然灾害，足以给人类社会带来毁灭性的打击。比如，1943-1954年孟加拉地区的暴雨灾害，引起了20世纪最大的饥荒，饿死人口达300-400万；1968年-1973年非洲干旱是非洲人民的一次大灾难，使得乍得、尼日尔、埃塞俄比亚的牲口损失70-90％，仅在埃塞俄比亚的沃洛省就饿死20万人。当然，这种打击往往是短暂的、局部的，虽然不至于影响生态系统，但是对人类造成的灾害却十分大。

　　长期的气候变化，即使变化比较缓慢，也会使生态系统发生本质性的改变，使生产布局和生产方式完全改观，从而影响人类社会的经济生活。

　　例如，在公元前3000-1000年的温暖时期，竹类在黄河流域直到东部沿海都有广泛分布；安阳殷墟发现有水牛和野猪等热带亚热带动物；甲骨文记载打猎时获得一象，表明殷墟的化石象是土产的，河南原称豫州就是一个人牵着大象的标志。商、周时代，梅子是北方人民重要的日常食品。《诗经》说：“若作和羹，尔唯盐梅”，可见当时梅子是和盐一样重要的食品，是做菜不可缺少的佐料。《诗经》说：“终南何月，有条有梅”。终南山在西安之南，宋代以来就无梅了。陕西、山西等地入民只好用醋代替梅。

　　秦汉时期气候也比较温暖，《史记》记载当时经济作物的地理分布是“桔之在江陵，桑之在齐鲁，竹之在渭川，漆之在陈夏”。可知当时亚热带植物的地界比现在更加偏北。

　　由于气候变化直接影响农作物的地理分布，必然会影响以农产品为原料的工业布局。例如，在先秦到西汉以前，我国丝织业布局是北丝南麻，丝织业绝大部分在黄河中、下游和冀中平原，当时最大的丝纺业中心在河北定县，其他较小的中心也都在河北，河南和山东一带，长江流域及南方各地则主要生产麻织物；西汉时期，蜀中仅以产麻布著名。虽然在东汉到魏晋以后，中原地区战乱频繁，经济下降剧烈，南方各地社会生活则相对安定，丝织业有所发展，可是北丝南麻的布局一直维持到隋唐时代。从气候变迁情况看，至隋唐时代，虽然气候也有变化，但是平均气温仍暖于现代，可见丝绸之路出现在北方是有原因的。

　　北丝南麻布局的改变发生在宋代。由于气候变冷，气温已低于现代，北方不利于桑蚕生产生殖，再加上唐末五代时北方战乱，南方经济上升，丝织业规模逐渐超过北方。北宋时镇江、三台已形成为全国丝织业中心。南宋时，南京、常州、镇江、苏州都拥有巨大的丝织业生产能力。丝织业重心南移，正好相当于我国气候由温暖到寒冷的时期，这个历史经验是值得我们研究的。

　　气候变迁对农业耕作也有影响，孟子（公元前372-前289年）和荀子（公元前313-前238年）都说，他们那个时候，齐、鲁（河北、山东一带）农业种植可以一年两熟。在这些地方直到解放初期，还只习惯于两年三熟。唐朝的生长季也比现在长，《蛮书》（约成书于862年）说，曲靖以南，滇池以西，一年收获两季作物，9月收稻，4月小麦或大麦。而现代由于生长季缩短，不得不种豌豆和蚕豆，以代替小麦和大麦。这种历史经验仍有现实意义。例如，如果气候变暖，就可以考虑双季稻向高纬度、向高海拔扩展；若气候变冷，就得采取措施，缩短水稻的生长时间。

抗击气候变化7大工程1.人造火山 　　

一个潜在的方案被称为“人造火山”，即将硫微粒喷射到高层大气。硫颗粒就像一面巨大的遮阳伞，阻滞阳光和热量，将其反射回太空。火山灰中就含有硫。本周，艾西洛玛国际气候干预技术大会将在美国加利福尼亚州的帕西菲克格罗夫市召开，与会代表将详细讨论“人造火山”及其它应对全球气候变化的紧急方案。此次会议将尝试起草世界上第一个地球工程学研究道德行为规范。 　　
美国企业研究所地球工程学计划主任塞缪尔-瑟斯特罗姆(Samuel Thernstrom)指出，这并不代表这些应急方案会在不久的将来投入使用。美国企业研究所是一家总部设在华盛顿的政策研究机构。不过，专家应该认真考虑这些方案，包括人为改变气候。瑟斯特罗姆说：“我们应该加深对地球工程学的了解。气候变化不是一个能在短期内得到解决的问题，至少我们在有生之年是解决不了了。但是，我们可以对气候变化加以控制。”

抗击气候变化7大工程2.沙漠造林 　　

专家称，沙漠造林或许能够吸收大气中更多的温室气体，比如二氧化碳，这一地球工程学创意已经扎根于非洲。例如，非洲13个国家正在建立“绿色长城”，希望让树林在阻止撒哈拉沙漠扩张的同时，吸收更多的二氧化碳。“撒哈拉森林计划”的组织者计划在可再生能源设施沿线植树造林，这些设施专门为世界各地的沙漠地区所设计。 　　
美国气候研究所(Climate Institute)气候项目首席科学家迈克尔-麦克拉肯(Michael MacCracken)表示，如果温室气体排放量继续飙升，“绿色沙漠”可能没有足够多的吸碳能力以降低大气中的二氧化碳含量。气候研究所是一个总部设在美国华盛顿的非营利机构。不过，麦克拉肯同时指出，在一个低碳世界中，沙漠造林可能不失为一个减少二氧化碳排放的良策

抗击气候变化7大工程3.生物炭 　　

“生物炭”或许与土壤一样年代古老，但专家表示，亚马逊流域印第安人制作“生物炭”的做法可能与土壤一样年代古老的生物炭是抗击全球气候变化的好办法。据国际生物炭倡导组织介绍，生物炭数量丰富，渗透性强，可以通过加热农业废料制造，一旦重返土壤，它们可以在接下来的数百甚至数千年里在土壤中吸收碳。相比之下，森林的吸碳能力有限，因为如果树木被砍伐或死去，温室气体即会溜掉。瑟斯特罗姆将生物炭归于他“值得探索”的类别，麦克拉肯同样持这种观点，他认为，除了吸收二氧化碳，生物炭还有改善土质的好处。