气候变化 ppt课件 Lecture10new

第二章气候变化的事实第2章气候变化的事实

第十讲过去的气候

第四纪冰期-间冰期旋回,间冰期有时可能比现代高2-4K，而冰期则最低可能比现在低8K,旋回的温度振幅约10-12K.40万来10万年左右的旋回十分突出，可以延续到70万年前。80-160万年前，以4.1万年左右的旋回为主160-250万年前，仍然以4.1万年周期为主，同时有40万年周期。第四纪气候旋回特点米兰科维奇周期米兰科维奇周期或冰期‘轨道’理论：冰期通常由北半球夏季高纬度日射的最小值引发的，这使冬季降雪持续整年并因此堆积成北半球冰川的冰盖。同样，轨道变化决定了具有强烈的北半球高纬度夏季日射的时间段，这被认为引起了冰川的快速消失、有关的气候变化和海平面升高。这些轨道强迫决定了气候变化的速度，同时全面的响应似乎是由扩大轨道推动力的强有力的反馈过程决定的。在多个千年时间尺度上，轨道强迫也对关键的气候系统产生重大的影响。现有证据表明，自然冷却趋势不会将目前的变暖减缓到冰川状况。有关地球对轨道强迫的认识表明，地球在至少30,000年内不会自然进入另一个冰期。众所周知，根据天文计算，地球围绕太阳沿地球轨道转动为特征的周期性变化控制着从大气顶部射入太阳辐射的季节和纬度分布。可计算具有高信度的过去和未来数百万年内的日射变化。轨道参数:偏心率PerihelionApehelionApehelionMinimum:0.005Maximum:0.061椭圆两焦点间的距离和长轴长度的比值OrbitalVariationsEccentricityObliquity(tilt)OrbitalVariationsPrecession(wobble)Axialprecessionandprecessionoftheellipse轨道参数:倾斜度22.5°24.5°岁差：是指当地球在某年最靠近太阳时的时间变化，准周期约为1.9和2.3万年。因此，轨道位置的变化和季节的持续时间对日射的纬度和季节分布具有强有力的调节作用。日射的季节变化比年平均变化大得多，并可达到60Wm–2。地球轴的倾斜度(斜面)：在大约22-24.5°之间变化，两个相邻的准周期约为4.1万年年。倾斜度的变化对季节反差和年平均日射变化进行调节，并在低纬度和高纬度产生相反的影响(因此对全球平均日射没有影响)。轨道离心率：在40万年和10万年年时有更长的准周期。由于太阳和地球之间距离非常微小的变化，所以离心率本身的变化对日射产生的影响有限。1）10万年左右的旋回是距我们最近的42万年的主要特征。2）除了距今1.15万年至今是间冰期，12-13万年，24万年，32-33万年，41-42万年前均为间冰期。3）间冰期的长短并不固定，24万年前的间冰期最短可能只有几千年，

41-42万年前的间冰期可能长达2.8万年；4）一般讲，间冰期只占冰期-间冰期旋回长度的20%左右间冰期-冰期的气候变化全新世末次冰消期新仙女木末次冰期末次盛冰期末次间冰期两万年以来的主要气候事件“新仙女木”事件末次冰盛期之后处于冰消期，北美的劳伦泰冰盖，北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。但是，就在气候已回暖到接近现代的情况下，又发生了一次激烈的气候波动，称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心，气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右，又快速后暖，所以称为气候突变。温度变化的幅度达到了冰期-间冰期旋回的3/4。这是末次冰期中最后1次气候突变。“新仙女木”事件之后，即进入全新世。全新世气候将新仙女木结束气候迅速变暖的年龄作为全新世的开始，其具体年代为11650年，从轨道周期的尺度看，全新世是最近的一个间冰期。总的讲气候暖湿，北半球劳伦泰冰盖，北欧的斯堪的那维亚冰盖相继消融，仅保留Greenland冰盖和各地的高山冰川。这大约与地球轨道要素的10万年周期有关。全新世开始，北半球高纬夏季接受到的太阳幅射较多，冬季则较少。亚非季风区气候湿润。在非洲，撒哈拉不像现在这样极端干旱，陆地上有湖泊，植被，为热带-副热带草原气候。不仅非洲，从阿拉伯半岛到孟加拉湾全新世气候湿润，亚洲西南季风强盛。8200年事件8200年事件也是一次降温事件，在温暖的冰后期气候背景下，气温忽然下降。它发生在8490年-8200年之间，持续不过两百多年，而且气温下降的幅度、涉及的范围远远不及新仙女木事件。最近1000年气候变化

The

Last1000Years中世季暖期（AD900-1300）--温度可能与20世纪后期相当；及小冰期（AD1550-1850）---温度可能低1K左右,特别在欧洲降温较大，可能与太阳黑子和火山活动有关。（1）20世纪的变暖可能是千年来最强的；（2)1990年代可能是近千年来最暖的十年；1998年是近千年来最暖的一年。

第三讲近百年全球气候变化第2章气候变化的事实气候变化的观测－大气全球气温：全球变暖全球平均温度序列不确定性（1）计算全球平均的方法不同；（2）计算距平采用的标准值平均不同。TemperatureChangeData1880-18841880-18841886-18901896-19001906-19101916-19201926-19301936-19401946-19501956-19601966-19701976-19801986-19901996-20002003-2007中高纬度陆地变暖最明显-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81增温速率（℃/10年）近百年全球温度变化速率（1901－2006年）1976-2006年全球冬季温度明显上升在南北半球，陆地表面温度的变暖速率都比海洋快。已有的长时间记录表明，近20年来陆地温度增温明显快于海洋(陆地和海洋的增温速率大约分别为0.27°C/10年0.13°C/10年)。近30年来全球大范围增温，最大增温幅度出现在北半球高纬地区。最大增温期发生在北半球冬季(12，1，2月平均)和春季(3，4，5月平均)。近100年来，北极平均温度几乎以两倍于其它地区的速率升高。不过，北极温度具有很高的变率。在1925至1945年期间也观测到一个较长的暖期，该时段内北极变暖的幅度几乎和现在一样。但是由于此次变暖范围不是全球性的，所以增温区的地理分布和近年来的不一样。现在已经能够分析世界上许多区域(北洲和南美洲南部的部分地区、非洲南部和澳大利亚)每日温度极值的长期变化。特别是，这些记录显示自1950年代以来非常寒冷的白昼和夜晚的数目在减少，而极热的白昼和温暖的夜晚的数目在增加。在南、北半球的大多数中纬度和高纬度地区，无霜季节都变长了。在北半球，主要表现为春季提前到来。更多的极端高温意味着热浪发生的频率增加。霜冻天数趋少全球平均的DTR已经停止减少。在TAR中指出1950-1993年期间DTR以大约0.1°C/10年的速度减少。最新的观测揭示，从1979-2004年尽管日间和夜间的温度在以相同的速率升高，但DTR没有变化。从一个地区到另一个地区趋势是十分不同的。对流层水汽增加(图TS.8)。自1976年以来，陆地和海洋表面的比湿普遍增加，这与温度偏高具有密切联系。自1988年到2004年，全球海洋上空整层水汽以每十年1.2±0.3%(95％信度)的速度增长。观测到的区域变化在分布型态和数量方面与海表温度的变化及水汽混合比中相对湿度几乎定常增加相一致。额外的大气水汽表明降水可用水汽增加。对流层上层水汽也在增加。由于仪器测量的局限性，很难评估对流层上层水汽的长期变化，而对流层上层的辐射是很重要的。不过，现有的资料证实近20年来全球对流层上层的比湿增加.（a）（a）（b）（c）图1陆地降水的地区差异LandCloudCoverChangesBaseline:1976-2003Regionsofdisproportionatechangesinheavy(95th)andveryheavy(99th)precipitationProportionofheavyrainfalls:increasinginmostlandareas帕尔默干旱强度指数来表示降水的总体趋势，该指数利用降水和对蒸发变化的粗略估算来衡量土壤的湿度。变暖使地表变干加速，增加了干旱发生的可能性和强度.干旱气候变化的观测－海洋在1961年到2003年期间，0米至3000米海洋层已吸收了约14.1×1022J，等于平均加热速度0.2Wm–2(地球表面的单位面积)。在1993年至2003年期间，在较浅的0米至700米海洋层的相应变暖速度要高一些，约为0.5±0.18Wm–2。有确凿的证据表明全球海平面在20世纪逐渐升高，在公元初和公元1900年期间变化很小之后，目前正在以更快的速度上升。(100yearabout17cm)预计本世纪海平面将以更快的速度上升。导致全球海平面上升的两个主要原因是海洋热膨胀(水变暖导致发生膨胀)和由于融化导致的陆地冰的损失。1961年至2003年期间,全球平均海平面上升的平均速度根据验潮仪资料估计为1.8±0.5毫米/年(参见图TS.18)。为了研究海平面的收支,对所有陆冰的贡献量提供了最佳估值和5%至95%的信度区间。这一时期对海平面上升的平均热膨胀贡献为0.42±0.12毫米/年,十年变化显著,同时冰川、冰帽和冰盖的贡献估计为0.7±0.5毫米/年(参见表TS.3)。这些与气候有关的约过去四十年的估测贡献之和达1.1±0.5毫米/年，少于根据全球变暖主要影响北半球-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0192019602000YearTemperatureChange(°C)192019602000YearNorthernvs.SouthernLatitudeLandvs.OceanNorthernHemisphereSouthernHemisphereLandOcean1870-2006全球年平均海平面高度长期变化。单位：mm（毫米）

RelativeSeaLevelRise74Geographicaldistributionofsealeveltrends(inmm/yr)Sealevelrise:observedregionaltrends76CloserlookatSeaLevelChangeinthelast100yrfromTidalGaugesandDynamicHeight(=thermalexpansionofoceans)TidalGaugesSatellite冰雪圈的变化当前，冰的常年覆盖面积占地表的10%，只有极小的一部份位于南极和格陵兰之外。冰还每年平均覆盖大约7%的海洋。在隆冬季节，雪盖约占北半球陆表面积的49%。雪和冰的一个重要特性就是其较高的地表反照率。因为达90%的太阳辐射被雪面和冰面反射，而只有约10%的辐射被海洋或被林地反射，雪盖和冰盖的变化是气候变化中的重要反馈机制。另外，雪和冰是有效的隔离体。季节性冻土比积雪范围更广，冻土的存在对能量通量和湿度通量很重要。因此，冻土表面在能量过程和气候过程中发挥着重要作用。大多数区域的雪盖已经减少，特别是在春季。通过卫星观测发现1966年至2005年这一时期北半球的雪盖每个月都在减少，11月和12月除外，上世纪八十年代后期，其年均值以5%的速度逐步降.在南半球，为数不多的长期记录或代用资料大多数表明在过去的40多年里情况或者是减少或者是没有变化。根据山地雪水当量和雪深年度时间序列记录显示，全世界几个地区的积雪已经下降。北极的海冰在各个季节都在退缩，夏季尤为显著。格陵兰和南极西部冰盖的一些重要沿海地区以及南极半岛的冰川正在变薄，造成海平面升。总体上似乎揭示了常年冻土层变暖，夏季解冻的常年冻土层厚度增加，冬季季节性冻土层的厚度减少，常年冻土层的地域范围缩小，季节性河冰和湖冰的结冻期缩短。绝大多数山地冰川和冰帽一直不断退缩，退缩可能始于1850年前后。虽然许多北半球冰川在1970年左右有几年收支基本平衡，但之后退缩加快。冰川和冰帽融化使得在1991-2004年间海平面每年上升了0.77±0.22毫米。Theevidenceforclimatechange:Arcticseaiceextent气候变化的观测-冰雪圈ArcticSeaIce(inSeptember)datafromNationalSnowandIceDataCenter(Boulder,CO,USA)20055.6millionkm2seaiceedge,wherenormallyfoundArcticSeaIce(inSeptember)20055.6millionkm220074.3millionkm2LossofSeaIcePCCslideno.038Source:ArcticCouncil2004ArcticSeaIce(inSeptember)datafromNationalSnowandIceDataCenter(Boulder,CO,USA)Year‘78 ‘82 ‘86 ‘90 ‘94 ‘98 ‘02 ‘06Size(millionkm2)98765420052007GrinnellGlacier,GlacierNationalPark1900and2008KonradSteffenandRussellHuff,CIR