自然地理学课件：碳循环与全球变化

温室气体增加与全球变化温室气体与全球变化温室气体CO2CH4N2O工业革命前（1750）280ppm700ppb270ppb目前（2009）386ppm1745ppb314ppbCO2的温室作用二氧化碳能阻挡长波辐射形成温室效应的气体，除二氧化碳外，还有其他气体。其中二氧化碳约占75％（或64%）、氯氟代烷约占15%～20％，甲烷约占19%、此外还有一氧化氮等30多种。地壳元素丰度F.W.克拉克等1924年估计地壳10km以上为95%岩浆岩、4%页岩、0.75%砂岩、0.25%石灰岩；岩浆岩的平均化学成分代表地壳的化学成分。采集世界各地5159个样品，测试得出地壳岩浆岩的平均元素丰度。氧硅铝铁钙钠钾镁（养闺女贴给哪家美？）全球碳分布碳总量：1023g(占地球质量5976×1024g的0.087%）沉积岩中7.6×1023g(含有机化合物1.56×1022g，碳酸盐6.5×1022g)全球近地表活动的碳源总量约40×1018g,可提取的化石燃料含碳约4×1018g;平衡状态下，海水含碳量是大气的56倍。地球上的碳库

（×10亿吨）沉积岩80,000,000

海洋水和有机体40,000

矿物燃料（石油、天然气和煤）4,000

土壤中的有机物1,500

大气825

陆地上的植物580碳循环的途径和机制：岩石圈-水圈水中含有CO2，

溶解力大为提高：CO2+H2O=H2CO3=H-+HCO3-

H2CO3+CaCO3=Ca2++2HCO3-反过来，海水中却能形成碳酸钙，然后沉积：Ca+++2(HCO3-)=CaCO3+H2O+CO2岩石圈物质由河流带入海洋，其中CaCo3沉积速率为0.11g/cm2.ka；海洋生物的骨骼（主要为CaCo3）沉积速率为1.3g/cm2.ka；碳循环的途径和机制：岩石圈-生物圈光合作用(无机变有机)：

6CO2+12H2O—C6H12O6+6H2O+6O2

但大部分通过呼吸和分解归还大气，而机体被埋藏，所谓固碳作用。如平均每人一昼夜呼出的CO2是1.3kg（费尔斯曼）。陆地植被的净初级生产力：

60×1015gC/a碳循环的途径和机制：海洋-大气圈

海洋与大气之间的CO2的交换量更大，大气中CO2的平均滞留时间为5年，交换只发生在大洋表面，CO2在大洋表面的平均滞留时间约11年，但在整个大洋中的循环大约为350年干结空气的成分（%）成分按容积按质量N278.0975.52O220.9523.15Ar0.931.28CO20.030.05O30.000001

干结空气100100碳循环的创新途径：岩石圈-大气圈

人类将地球数亿年间形成的碳，在短短百年间挖掘释放于大气圈，致使CO2猛增，导致全球变暖。

地球数亿年积累的财富，一朝散尽煤：9090亿吨，可开采200年石油：1211亿吨，可开采40年天然气：119亿方，可开采60年年排放CO264亿吨大气中年积累3.2Gt,其余莫知所终

——所谓化石燃料经济时代，人类不是在创造财富，而是在坐享其成；患能源枯竭，更患环境溃疡。欣欣向荣？年夏威夷MaunaLoa观象台测量的大气CO2浓度变化(updatedfromKeelingandWhorf,2004)38031032033034035036037019601970198019902000浓度CO2(ppmv)2003年5月已达到379ppmv(百万分之一体积)。过去10年中大气CO2浓度以1.8ppmv/年的速率增长，而过去50年平均仅为1ppmv/年。

全球气候变化的基本事实379ppmv？IPCC评估显示，过去一个世纪气温升0.6-1.0oC人类正在为祸于地球？人类到底是智慧生物还是愚蠢生物？人类应对排放举措1992联合国气候变化公约框架UNFCCC

1997东京议定书KyotoProtocol

2007巴厘路线图BaliRoadmap

2009哥本哈根会议《联合国气候变化框架公约》目标一、“共同而区别”的原则，要求发达国家应率先采取措施，应对气候变化；二、要考虑发展中国家的具体需要和国情；三、各缔约国方应当采取必要措施，预测、防止和减少引起气候变化的因素；四、尊重各缔约方的可持续发展权；五、加强国际合作，应对气候变化的措施不能成为国际贸易的壁垒。

《京都议定书》规定到2010年，所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量，要比1990年减少5．2％。各发达国家从2008年到2012年必须完成的削减目标是：与1990年相比，欧盟削减8％、美国削减7％、日本削减6％、加拿大削减6％、东欧各国削减5％至8％。新西兰、俄罗斯和乌克兰可将排放量稳定在1990年水平上。允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量比1990年分别增加10％、8％和1％。规定和执行：《京都议定书》需要在占全球温室气体排放量55％以上的至少55个国家批准，才能成为具有法律约束力的国际公约。中国于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书。欧盟及其成员国于2002年5月31日正式批准了《京都议定书》。2004年11月5日，普京在《京都议定书》上签字。截至2005年8月13日，全球已有142个国家和地区签署该议定书，其中包括30个工业化国家，批准国家的人口数量占全世界总人口的80％。美国与京都议定书美国人口仅占全球人口的3％至4％，而排放的二氧化碳却占全球排放量的25％以上，为全球温室气体排放量最大的国家。美国曾于1998年签署了《京都议定书》。但2001年3月，布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为借口，宣布拒绝批准《京都议定书》。议定书允许采取以下四种减排方式：一、发达国家间可以进行排放额度买卖的“排放权交易”，即难以完成削减任务的国家，可以花钱从超额完成任务的国家买进超出的额度。二、以“净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。三、可以采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体。四、可以采用“集团方式”，即欧盟内部的许多国家可视为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在总体上完成减排任务。巴厘路线图主要内容大幅度减少全球温室气体排放量，未来的谈判应考虑为所有发达国家(包括美国)设定具体的温室气体减排目标；发展中国家应努力控制温室气体排放增长，但不设定具体目标；为了更有效地应对全球变暖，发达国家有义务在技术开