气候系统及其变化.ppt

气候变化（climate change） 气候变化是指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显著的变化。离差值越大，表明气候变化的幅度越大，气候状态不稳定增加。气候变化敏感性也越大。简单地说它实际上是表征了能持续相当长一段时期的气候态的改变或变迁，如由偏冷的状态转为偏暖的状态或少暴雨期变为多暴雨期，故有人也叫气候变迁。它可以由自然的原因引起，也可以由人类活动的原因造成（联合国气候变化框架公约的定义），也可以由自然与人类活动的原因共同引起（IPCC的定义）。 气候变率（climate variability） 它表示所有时空尺度上气候平均态或其它统计量（如标准差，极端事件发生频率）的变化或变异，也可理解为在一个长期气候变化趋势或平均态上迭加的各种时间尺度的气候脉动或距平变化。它有年代际，年际，年，季，季节内与高频变化。有局地尺度，区域尺度和大陆尺度和全球尺度。气候变率经常导致一段时间内天气与气候的异常。它可以是大气内部的变率（动力学引起），也可由自然的和人类活动产生的外强迫引起。气候变率和气候变化的差别主要是语义上的：如所关注的变化发生在某一特定时段（如20世纪），则称其为该时段内的气候变率；如涉及两个连续时代（如20世纪上半叶与下半叶）的差异（气候态）的变化，则被称为从一个时代到下一个时代的气候变化，如冰期与间冰期。 说明气候变化超过阈值时应对范围改变的示意图。适应可以建立新的阈值和应对范围。减少对气候变化的脆弱性（Jones and Meanns, 2005） 平均值发生了变化，注意脆弱范围和应对范围适应区间的变化（IPCC，2007） T0 说明气候变率的幅度发生了变化，这反映了了气候变化的幅度变大了。 T0 因而气候处于两种不同的状态，也可以表现为如图所示，气候的主要变化模态（时间变化）发生了变化。T0以后以更长周期的气候时间模态为主。 应该强调，虽然气候变化可由内部过程和（或）外强迫引起，但了解气候变化的关键目的是认识由人类活动和自然外强迫产生的气候变化，以及如何区分它们与气候系统内部过程造成的变化与变率之间的差别。内部变率表现在各种时间尺度上。大气过程能产生内部变率，其时间尺度从极短的瞬间到数年。气候系统的其它分量，如海洋和大冰盖产生的变率时间尺度长得多。它们按自身的演变过程产生一定的内部变率，并且也与迅速变化大气引起的变率混合在一起。此外，地球气候系统的各圈层的耦合相互作用也产生内部变率，ENSO就是一明显的例子。但要区分外部影响的作用与内部气候变率是不容易的。这需要根据观测资料的分析和对气候系统的物理认识。这是气候变化的检测和归因研究，它主要是用客观统计方法检验观测资料中是否包含预期的对外强迫响应的证据，并评估它是否与气候系统内产生的变化（内部变率）有何区别。 * 气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两者一起出现了统计意义上显著的变化。离差值增大，表明气候变化的幅度越大，气候状态不稳定性增加，气候变化敏感性也增大。图1以温度为例说明气候变化与平均值变化或离差值变化的关系。如图所示，假定某一地区或地点的温度多年平均条件下呈正态分布。在平均温度处出现的概率最大，偏冷和偏热的天气出现的概率较小。极冷或极热的天气（一般在2倍标准差（σ）以上）出现的可能性很小或没有。假如由于气候变暖的作用，平均值增加了某一数值（见水平箭头向右移动），这时偏热天气出现的概率将明显增加，并且原来从不出现的极热天气现在也可以出现了（见左图的最右端，现在也具有一定的概率值，虽然很小）。相反，偏冷天气出现的概率将大大减少。图1右图则说明平均值不变，但离差增加后，会造成更多的偏冷或偏热天气，更多的极热或极冷天气。可以看到这几类天气的出现概率都比先前气候条件下的出现概率增大了。图1不但说明了气候变化可以由气候平均值或离差的变化引起，而且也清楚地说明了气候变化与极端天气事件出现的关系。 * * 换热门话题5.11 * Recent CO2 concentrations and emissions. (a) CO2 concentrations (monthly averages) measured by continuous analysers over the period 1970 to 2005 from Mauna Loa, Hawaii (19°N, black; Keeling and Whorf, 2005) and Baring Head, New Zealand (41°S, blue; following techniques by Manning et al., 1997). Due to the larger amount of terrestrial bi