张兰生全球变化

1、全球变化全球变化Global Change第一章第一章 地球系统与全球变化地球系统与全球变化 主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势第一节第一节 地球系统地球系统 宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。 系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。 系统的基本特征：整体性、关联性、时序性、 等级结构性、动态平衡性 二、地球系统的划分地圈 v地球系统最简便的划分是分为地圈和生物圈。地圈是各种地球物理状态的整体综合，包括岩石圈(岩石)、表土层(土壤)、水圈(

2、液态水和冰)以及从地球表面至上空10km的对流层到10-50km的平流层与更高的电离层所组成的大气圈。v地圈可以进一步划分为以大气圈和水圈为主体的物理气候系统和以岩石因为主体的固体地球系统两个基本部分。v生物圈或称为全球生态系统，包括地球上全部生物和生命支持系统，它的空间范围从地表向上和向下一直延伸到任何形式的生命自然存在的地方。v物理气候系统决定着地球表层水分和能量的交换和分布，形成全球的气候；v固体地球系统决定着地壳的生消及其运动，形成地球的海陆分布格局与各种地貌形态；v全球生态系统包括地球上多种多样的生态群落与生态系统。v物理气候系统、固体地球系统、全球生态系统分别调控着水循环、生物地球

3、化学循环和固体地球物质循环三个循环子系统，并通过这三个彼此关联的循环系统将它们有机地联系在一起，成为一个整体。v人类作为生命有机体，其活动范围限制在生物圈范围内，但人类具有主动地开发利用自然资源的能力，并藉此构建了性质独特的人类生态系统。v人类生态系统是一个构建在固体地球系统、物理气候系统和自然生态系统之上，并作为水循环、生物地球化学循环和地球岩石圈循环过程的一个中间环节的系统，是地球系统的一个重要组成部分。三、地球系统的物质和能量转化 地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物理、化学

4、或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球碳循环为列。v地球系统中的物理过程、化学过程和生物过程是有机联系的整体。v不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用10 n表示。尺度四、地球系统的驱动力地球系统的驱动力第二节第二节 全球变化与全球变化研究全球变化与全球变化研究一、全球变化（Global Change）的科学内涵 全球变化 地表环境的变化自地球诞生以来一直延续至今从不停止。现今发生在地球表面的全球变化包括地球环境中所有的自然和人为引起的变化，可以定义为全球环境(包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等)中的、能改变地球承载生命的能力的变化。 其科学内涵表现在

5、： 全球观点和全球尺度 从地球系统的思想出发把地球看作一个整体，研究地球系统随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制，而不是孤立地研究地球的不同组分和它的环境。 过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半径以上或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达到上述规模，但其影响却是全球性的。所有时间过程包括所有时间范畴和所有时间尺度两个方面 全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。全球变化研究不仪是为了揭示发生在过去的全球变化规律，更主要地是为认识现代正在进行的及未来将要发生的全球变化。全球变化过程跨越丁木

6、同的时间尺度，地球系统从100年以下到109年的各个时间尺度上均存在变化，全球环境的变与木变是相对于一定的时间尺度而言的。 尽管当前国际全球变化研究关注的更点是对预报未来世纪全球环境有重要影响的几十至几百年尺度的变化，但认识全球变化规律需要了解所有时间尺度上的过程。人类的作用二、全球变化研究的主要内容 1、全球变化的过程和驱动力 全球变化总是由控制地球系统状态的某些因素的变化引起的,这些驱动因素可能来自于驱动地球系统运行的地球外力、地球内力和人类活动，也可能来自于地球系统内部各子系统的相互作用。根据全球变化驱动力的不同，可把全球变化区分为自然变化和人为变化两种类型。二、全球变化研究的主要内容

7、2、全球环境变化在时间上和空间上的表现形式 从时间过程上看，全球环境变化表现为一个时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不同。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存在着彼此不同的过程。二、全球变化研究的主要内容 3、全球变化的影响和人类的响应 全球变化是对人类生存和发展的挑战。对于人类社会而言，全球变化意味着人类生存条件的变化，势必对人类产生有利或不利的影响。二、全球变化研究的主要内容 4、全球变化信息的获取、处理和分析技术 全球环境演变、与环境演变相联系的过程和驱动力、全球变化对人类的影响与人类的响应构成了全球变化研究的主要内容。需要并产生大量的

8、、多种类型的数据和信息，这些数据包括反映过去全球变化的各种信息、监测正在进行的全球变化过程所获得的信息，以及由各种分析、模拟所产生的信息等。其数据涵盖地球系统的各个方面，全球各种尺度数据的获取、接收、分析处理、汇编存档和使用，决定着全球变化研究的成败。三、全球变化的研究意义研究全球变化的主要理论和现实意义： 全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。 深化对地球系统的认识，促进地球科学发展。 改变人类的观念、促进应用基础科学个有关社会科学的发展。 第三节第三节 全球变化研究的历史、全球变化研究的历史、 现状和趋势现状和趋势一、早期的认识 国外：亚里士多德、圣经、达芬奇、柏拉图 国内：吕氏

9、春秋水经注二、科学的全球变化研究的起步与发展 70年代 人类社会、经济、政治变化 80年代 拓展至全球环境变化 90年代 地球系统变化三、全球变化研究的兴起与相关国际研究计划v目前正在进行的全球变化研究是一个庞大的计划体系，主要由四个内容上密切联系又相互独立的国际研究计划构成，即： 世界气候研究计划（WCRP） 国际地圈-生物圈计划（IGBP） 全球变化人文计划（IHDP） 生物多样性计划（DIVERSITAS）v世界气候研究计划 （World Climate Research Program） 1、1979年启动 2、全球变化形成的基础与组成部分 3、气候是一个系统 4、四大圈层相互作用的结

10、果 v国际地圈-生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Program) 1、四大圈层是一个有机联系的整体。 2、全球变化是地球系统各圈层、三大基本过程、 人与环境相互作用的结果。 3、人类活动是地球系统变化的第三驱动力。 4、研究思路:全球变化、观测、模拟与预测。 5、着重开展过程研究，建立十年到百年地球 系统运作概念模型。四、我国的全球变化研究 我国的全球变化研究是随着近代地质学、近代自然地理学、近代气候学等地球科学的出现而起步的，主要的成就偏重在过去变化的研究。（一）成果： 1，竺可桢开创的基于考古和历史文献的气候变化研究 2，中科院对青藏高原组织

11、的数次科学考察研究 3，刘东生等领导的中国第四纪黄土研究，以及古季风 研究 4，施雅风领带的中国东西部第四纪冰川研究及全新世 环境演变研究 5，汪品先等领导的中国海域第四纪环境演变研究地理学之父-竺可桢 我国著名的科学家和爱国教育家，当代闻名的科学家、地理学家和气象学家，中国近代地理学和气象学的奠基人。 科学考察黄土之父-刘东生 刘东生（刘东生（1917-20081917-2008），我国著名地质学家，中国科学院院士。20世纪80年代，刘东生基于中国黄土重建了250万年以来的气候变化历史，使黄土与深海沉积、极地冰芯并列成为全球环境变化研究的三大支柱，为全球气候变化研究做出了重要贡献，为国际科学界所信服 。上海科学会堂-深海科技主题报告会著名冰川学家-施雅风 地理学家、冰川学家。1958年起主持冰川考察队，并筹建中国科学院兰州冰川沙漠研究所他长期从事冰川学、地貌学以及第四纪地质学的研究，是中国现代冰川研究的主要开创者，冻土和泥石流研究的倡导人。 其