全球变化研究理论及方法.ppt

二、自组织与生物放大作用 全球生命系统是一个自组织系统，是一个能够自我适应和自我调节的体系 许多重金属元素、人工合成的化学物质通过生态系统中的食物链富集，且具有全球性 2、协同学主要研究系统内部各要素之间的协同机制，认为系统各要素之间的协同是自组织过程的基础，系统内各序参量之间的竞争和协同作用使系统产生新结构的直接根源。涨落是由于系统要素的独立运动或在局部产生的各种协同运动以及环境因素的随机干扰，系统的实际状态值总会偏离平均值，这种偏离波动大小的幅度就叫涨落。当系统处在由一种稳态向另一种稳态跃迁时，系统要素间的独立运动和协同运动进入均势阶段时，任一微小的涨落都会迅速被放大为波及整个系统的巨涨落，推动系统进入有序状态。 3、突变论则建立在稳定性理论的基础上，认为突变过程是由一种稳定态经过不稳定态向新的稳定态跃迁的过程，表现在数学上是标志着系统状态的各组参数及其函数值变化的过程。突变论认为，即使是同一过程，对应于同一控制因素临界值，突变仍会产生不同的结果，即可能达到若干不同的新稳态，每个状态都呈现出一定的概率。 在生态环境中，由于食物链的关系，一些物质如金属元素或有机物质，可 以在不同的生物体内经吸收后逐级传递，不断积聚浓缩；或者某些物质在环境中的起始浓度不很高，通过食物链的逐级传递，使浓度逐步提高，最后形成了生物富集或生物放大作用。 例如，海水中汞的浓度为0.0001mg/L时，浮游生物体内含汞量可达001-0.002mg/L，小鱼体内可达0.2-0.5mg/L，而大鱼体内可达1-5 mg/L，大鱼体内汞比海水含汞量高1万-6万倍。生物放大作用可使环境中低浓度的物质，在最后一级体内的含量提高几十倍甚至成千上万倍，因而可能对人和环境造成较大的危害。 五、温室效应原理 全球的地面平均温度约为15℃。可是，如果没有大气，地球的地面平均温度应为－18℃。这33℃大体就是因为地球有大气，像一条被子一样，造成大气温室效应之故 世界上，宇宙中任何物体都辐射电磁波，物体温度越高，辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约6000℃，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射(其中包括从红到紫色的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。 短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受到逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(因此温室效应也称暖房效应或花房效应)。因为玻璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能 二氧化碳能够透射太阳短波辐射，使它达到地表增温，但对于地面长波辐射却善于吸收，特别是对波长在13-17μm波谱范围内有强烈的吸收能力. 使得地面辐射能够大量截留在大气二氧化碳层内，不逸入宇宙空间. 第二节 常规方法的应用 全球变化研究采用以系统为指导的综合研究方法，对地球环境系统进行多学科综合研究，是国际多学科综合的研究前言 3. 树木年轮法 应用相对古老的树木样本，特别是树木年轮、以及胸径、树高、生物量等生长信息与气候要素建立相应关系 狭义理解，遥感是指从不同高度的平台(Platform)上，使用各种传感器(Sensor)，接收来自地球表层的各种电磁波信息，并对这些信息进行加工处理，从而对不同的地物及其特性进行远距离探测和识别的综合技术 1. 遥感技术系统 遥感技术:根据电磁波理论，不与目标物接触，从远处用探测仪器接收来自目标物的电磁波信息，通过对信息的处理和分析研究，确定目标物的属性及目标物相互间的关系的综合技术系统。 信息源：任何目标物都具有发射、反射和吸收电磁波的性质，这是遥感的信息源 信息获取：传感器接收到目标地物的电磁波信息，记录在数字磁介质或胶片上。胶片是由人或回收舱送至地面回收，而数字磁介质上记录的信息则可通过卫星上的微波天线传输给地面的卫星接收站。 信息纪录与传输：地面站接收到遥感卫星发送来的数字信息，记录在高密度的磁介质上(如高密度磁带HDDDT或光盘等)，并进行一系列的处理，如信息恢复、辐射校正、卫星姿态校正、投影变换等，再转换为用户可使用的通用数据格式，或转换成模拟信号(记录在胶片上)，才能被用户使用。 信息处理：地面站或用户还可根据需要进行精校正处理和专题信息处理、分类等。 信息应用：遥感获取信息的目的是应用。这项工作由各专业人员按不同的应用目的进行。 2. 遥感的类型 地面遥感:传感器设置在地面平台上，如车载、船载、