现代气候学第9章气候变化.ppt

* 下垫面性质改变的气候效应 1）改变地面的反射率，影响地面的辐射差额 2）改变地面的热容量和水分储存，影响下垫面温度的变化 3）由于1）和2）改变了地面与大气间的感热和潜热交换，影响了气温和大气水分。 4）改变下垫面的粗糙度，影响了地面风的大小，对大气降水产生一定的影响。 * 人为热：工业生产、机动车辆废热排出、居民炉灶、空调等消耗的能量迅速增大，直接增暖大气。 气候效应 1）混浊岛效应：污染物质比郊区多，凝结核远多于郊区，云量多、日照时数少。 2）热岛效应：人为热的影响，气温高于郊区 3）干岛和湿岛效应：水汽压和相对湿度白天低于郊区，夜间高于郊区 4）城市风速小，局地差异大，有热岛环流。 城市人为排出热量和物质及其气候效应 * 气候变化时间尺度与影响因子 * 大气温度谱的意义 * 第四节 气候变化研究方法 一、非器测资料 1 地质沉积：冰川遗迹、湖泊沉积、深海岩芯、黄土沉积、极地冰芯等； 2 物候及生物方法：植物胞子和花粉、树木年轮等； 3 自然地理方法：河流流量、江河水位、湖泊结冰等 * 1 统计方法 1）分析气候及气候变化事实： 单一时间序列：回归分析（趋势）、SSA及小波分析（周期）、突变检测 场序列：EOF（空间型）、REOF（分区） 2）诊断不同气候要素间的统计联系： 相关分析、SVD、MCA、GEFA等； 3）利用要素间的统计关系，进行气候预测： 建立回归统计模型； 不能解释气候变化或相互联系的成因 统计预测一般对气候异常或气候突变的预测能力较差 二、器测资料 * 三、数值模拟 1. 建立在热量、动量、物质守恒基础上的数值模式，对气候系统进行定量描述，研究气候要素变化的物理过程及成因，进行气候敏感性研究，增强气候变化机理的理解； 2. 模式的误差：物理过程的了解不够，不能给出精确的数学描述；计算误差。 3. 随着计算机的发展，模式分辨率增加，对气候系统相互作用及各子系统物理过程的描述准确性的提高，数值模式的模拟及预测水平将会越来越高。 * 四、气候及气候变化或异常的研究思路 针对某一气候要素 1 分析其气候特征：气候场空间分布、季节变化； 2 利用统计方法分析其气候变化特征； 3 利用统计或数值模式诊断其变化成因。 * * * * * 1）太阳活动的表征：太阳黑子。太阳黑子多，太阳活动强，太阳光斑增加，太阳辐射增加. 2）太阳活动的周期性特征：11年（太阳活动周）、22年（海尔周期）、世纪尺度； 3）太阳活动周期与气候振动 11年周期里，地球气候表现单的和双振动现象。如地球上雷暴频数、大气环流特征、气温等存在双振动现象（5-6年周期） 地球气候表现出与太阳活动22年周期一致的海尔周期现象，如气压、气温、降水、阻塞高压频率、大气活动中心位置等 太阳活动世纪周期与气候振动具有密切的联系，环流强度、台风频数等 3 太阳活动 * 4 大陆漂移与气候变化 板块漂移、地形变化改变着地球海陆分布的形态，对地球气候的形成、演变具有重大影响 * 百年-千年尺度气候变化的形成机制 海-气相互作用 大西洋温盐环流（THC）变化 * 全球温盐环流回路 * 北大西洋温盐环流的变化 导致千年尺度气候变化 冰期 冰盛期 现代 * 北大西洋温盐环流的减弱或停止 导致冷的气候突变事件 海表温度 盐度 （新仙女木事件） * * 为何现代气候增暖归因于人类活动？增强的温室效应机制 数值模拟研究表明：单纯的自然变率不足以导致 工业化以来以全球增暖为主要特征的气候变化 气候变化的人为原因 * 温室气体增加产生的气候效应: 气候变暖 海平面升高 对降水量及分布的影响 对全球生态系统的影响 * 未来气候变化的预估（Projection) 温室气体的排放情景 (Scenario) 不确定性（Uncertainty） 气候突变 (Abrupt Change) * * 21世纪全球气温预估（不同模式、不同排放情景，IPCC TAR） * * 由于二氧化碳在大气中能稳定存在约200年，即使保持当前的排放水平，也无法在短时间内使得二氧化碳浓度达到稳定 CO2释放情景 大气中CO2浓度 气温的响应 * Land areas are projected to warm more than the oceans with the greatest warming at high latitudes Annual mean temperature change, 2071 to 2100 relative to 1990: Global Average in 2085 = 3.1oC * 全球变暖模拟的不确定性 1）人类活动的不确定性：能源排放、人口增长、土地利用等方面的发展状况； 2）人类活动排放的微量气体在辐射过程中的作用的复杂性； 3