全球气候变化的影响与后果中国气象局国家气候中心任国玉课题组.ppt

全球气候变化的影响与后果:阈值和极端天气气候事件 丁一汇 中国气象局 国家气候中心 2010年9月29日 内容 一、前言 二、全球性影响和后果：气候系统的阈值、突变和不可逆性 三、区域性影响与后果：极端天气与气候事件 四、结语：内在联系 一、前言 概括起来，全球气候变化有两个方面的重大影响：气候变暖和极端天气与气候极端事件加剧与频发。前者是全球性和长期的，后者是区域或局地性短期的（急性发生与缓慢发生），原因不同，但相关密切。 二、全球性影响和后果：气候系统的阈值、突变和不可逆性 气候变化的影响和后果主要包括三个最为关注的问题：气候变化的不稳定性和阈值；气候的突变和不可逆性 全球气候变化影响的阈值问题 气候突变和翻转点 临界阈值即指翻转点。在这一点上，如有小的强迫改变，则可能定性地改变一个系统的未来状态。而一种翻转要素是指具有一种翻转点的地球系统的一部分，它的尺度至少是次大陆的。政策关注的翻转要素是本世纪受人类活动强迫超过其翻转点的那些系统或部分。气候突变是翻转点变化中一种特别情况，即其发生十分突然，比其原因要快。另一方面，翻转点变化也包括比其原因要慢的过渡情况。（在上两种情况下，其变化速率决定于其系统本身），无论哪一种情况，状态的变化可以是可逆的，也可以是不可逆的。 可逆意味着当强迫又回到翻转点以下时，系统可回到它的原始状态，而突然的或逐渐的不可逆状态变化意味着系统将不会回到原始状态而是当强迫回复以后，系统将具有一种更大的变化。可逆性原则上并不意味着所产生的变化实际是可逆的。一种翻转要素可以落后于人类强迫的发生，以后一旦观测到过渡开始了，则状态的更大变化已经是不可避免了。因而翻转要素的这种响应特征是特别值得关注。因为它可以帮助人类建立早期预警系统。 地球气候系统的翻转点 根据对气候系统非线性动力学的认识，气候突变的研究与模式中模拟的气候变化状况表明地球系统存在着许多翻转点，有些模式在将来的预测中通过了翻转点，同时最近的观测也表明北极已经处于突变中。最近的研究揭示出9种政策关注的潜在翻转点要素，它们在本世纪有可能会通过翻转点，并在预测的气候变化下在未来千年中经历其过渡。9种翻转要素最为关注的有两种：最临近的（至少可避免的）与负面影响最大的。一般来讲，过渡期愈快，可逆性愈小，则影响愈大。另外，也必须关注使全球气候变化具有增幅反馈作用的翻转要素。这种相互作用，能使一种要素的翻转又引起另一种要素的翻转。 通过评估趋近程度,速率和可逆性并更详细地分析其影响，目前在全球范围内揭示出最受关注的地区及其翻转要素如下：北极（格陵兰冰盖）、南极（西南极）西非（干旱）与印度（夏季风）。 翻转点和气候变化增幅的反馈关系 翻转点经常会与气候变化的增幅相混淆。所有翻转点要素在其内部或区域气候动力学中，一定具有某种强的增幅反馈，以显示出一种阈值，但它们不需要对全球气候变化有增幅反馈作用。可能对全球气候变化具有增幅反馈作用的有亚马逊雨林，如果它一旦消亡，可变成CO2源，最终释放出～1000亿吨碳（C）温盐环流和多年冻土也具有全球气候变化的增幅反馈作用，前者的减弱或崩溃可导致CO2从海洋逸出，后者消融可释放～5000亿吨碳（C）。北半球森林和撒赫勒/撒哈拉对全球气候变化只是减弱的反馈作用，这是由于前者消亡一方面可释放CO2，另一方面这会被无遮掩的雪盖引起的反照率增加造成的冷却所超过；而后者是变绿吸收CO2，但可能又增加区域云盖。 是否存在一种全球性翻转点？ 全球性的翻转点只能发生在净增幅反馈作用变得足够强，以使全球系统通过其内部动力学具有一种状态变化的情况下。这是一种失控的全球气候变化。目前还没有足够的证据表明地球整个是处于这样一种阈值邻近，因而最好用增幅的气候变化来表述现在观测到的与将来预测的气候变化。CO2总的积累排放决定了气候变化，因而对全球平均温度变化十分敏感的上述翻转要素的未来状况是缓慢地作出响应，并具有相距甚远的翻转点，其中关键的例子是大冰盖。注意短生命期的温室气体（甲烷与对流层O3）也可增加北极迅速的增暖，其综合作用（CH4，BC，减少的硫酸盐气溶胶，N2O,，F－气体）可超过CO2的贡献。 接近翻转点的早期预警主要分析和检验相关指标，如果对扰动的响应减慢，一般反应的是系统接近不同类型翻转点的普遍特征。用古气候记录和模式模拟可以成功地检测出这种信号或指标，对于生态翻转点可考虑其方差，偏斜响应等。 可能出现翻转点或阈值，一旦超过阈值，将可能出现不可逆事件 由气候变化变化启动的物理和生物某些反馈过程，当通过某一阈值或翻转点时能够变成不可逆的。一个共同认同的科学事实是北极海冰的融化（每年夏季海冰冰源和面积不断减少），到21世纪中期，夏季可能变成完全无冰。这在很大程度上是由于海冰融化与变暖间有正反馈作用。还可以列举