地球系统与全球变化34页PPT

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van der Heijden. 2004. Ecology Lett
展望
研究全球变化背景下不同驱动因子及其交互作用对 土壤生物过程和多样性的影响，以更好地预测未来 土壤动物多样性及相关生态学过程的变化及其机制。
大气 CO2 浓度升高介导的寄主植物营养和次生代谢 物质的变化，以植物为食的地上部昆虫的个体生长 发育、种群数量、行为的发生改变，同时通过根系 的作用， 地下植食昆虫和生物多样性会发生怎样的 变化过程? 在全球变化背景下，研究地下部分与地 上部分生物多样性是通过怎样的资源代谢分配、是 否具有相同的机制和策略。
co2浓度不断在增加970ppm?全球温度在升高?21世纪气温将增加41461700270190029019583151980338199335519983672702903103303503701700175018001850190019502000年份yearco过去近过去近300300年来大气年来大气coco22浓度变化浓度变化过去过去140140年来全球温度的变化年来全球温度的变化陆地生态系统对全球变化如大气co2浓度增加氮沉降地面增温和外来物种入侵作出响应
• 研究对象包括植物根系、 地下动物和土壤 微生物。
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全球变化下地下生物过程
目前越来越多的研究开始注意全球变化过 中的土壤生物过程(Hodge，1996；Hu et a1.， 1999；Oren et a1.，2001)
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Ø Objective1：确定CO2、Waring、Precipitation 何种气候变 化因子对土壤动物丰度起到特别影响 Ø Objective1：土壤动物对气候变化的响应是否与分类、个体 大小和营养级有关。 Ø 通过多篇文献，meta-analysis 分析，CO2升高、降水加强

的整体。
• 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
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
• 世界气候研究计划
（ Global 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果
• 国际地圈-生物圈计划
International Geosphere-Biosphere Program
（二）研究近况 1980年以来，我国积极参与了国际全球变化研
究计划的酝酿、组织和实施全过程，并正对我国 特点实施了与国际全球变化研究相对应的全球变 化。 我国全球变化研究的重点：
一、具有全球意义的我国急需解决的区域性 生存环境问题。
二、全球变化对我国的气候、环境和经济发展 的影响。
谢谢
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 全球变化研究的历史、 现状和趋势
• 一、早期：
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

射的能量不平衡，能量不断的在地气系统积累，从
而导致温度上升，造成全球气候变暖。全球变暖会
使全球降水量从新分配，冰川和冻土消融，海平面
上升，不仅危害自然生态系统的平衡，还威胁人类
的生存。
精彩的瞬间，美好的回忆
整体框架
形成 原因
大国对弈
全球变化
我国现状及 未来发展
精彩的瞬间，美好的回忆
全球变化的整体概括
精彩的瞬间，美好的回忆
诚然， 发达国家想独揽掌控全球政治 的发言权，而从排放量的角度打压发展 中国家。但是，作为正在崛起的我国很 显然不能再这些方面成为他们的把柄， 所以接下来就是我们在根本上解决自身 的节能问题.
精彩的瞬间，美好的回忆
全球变化下的中国
全球变化下的中国
• 我国现在的现状 • 针对全球变化我国所采取政策
精彩的瞬间，美好的回忆
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应能力。 根据气候的变化以草定畜，改变以前的超
载放牧。
全全球球变化变的化整的精体整彩概体的括瞬概间括，美好的回忆
大国对弈
大国对弈
未来解决全球变化发展趋势 . 精彩的瞬间，美好的回忆
大国对弈 一.全球变化问题所开国际性会议
利马会议。 2014年12月1日，全球多国外交官和气候相
关事务官员齐聚秘鲁首都利马，参加《联合 国气候变化框架公约》第20次缔约方会议暨 《京都议定书》第10次缔约方会议，商讨全 球气候变化协议草案，为明年底将在巴黎举 办的巴黎联合国气候大会做准备。
全球变化的整精彩体的概瞬括间，美好的回忆
三.全球变化的影响
改变自然以及自然资源的原本的状态。 生产系统的改变。如生产的结构的改变。 生产和消费的平衡的状态被打破。 人类本身及社会政治文化的影响。

几十年）；
– 温室效应仍不可忽视。
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观测到的其它有辐射重要性的气体 的变化
• 对流层和平流层中的O3 都是重要的温室气体。
– 过去二十年平流层O3减少导致的平流层系统负辐射强迫量 为0.15W/M2 。另外，据有限的观测和模拟估计， 1750 年以来对流层的O3含量增加了约35％，导致的全球平均辐 射强迫增加0.35±0.2W/M2。
16% ，达到46ppb。
• N2O是一种重要的大气辐射活性成分。其单个
分子的辐射效应远大于CH4和CO2。
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大气中的含卤成分
• 氯氟烃（CFCs)：大气中一系列含有C、Cl及F原子的卤代
烃的总称。它们常作为制冷剂、喷雾剂及溶剂广泛应用在
工业生产中。
– 可破坏平流层的O3；极强的温室效应，某些CFCs分子的温室 效应强度超过CO2分子1万倍以上。
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大气中的CO2含量在近200年时间里一直在上升
18世纪以前的CO2变化范围
19世纪到现在 CO2变化
近半个世纪CO2的变化
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观测到的全球充分混合的温室气体 含量
• CO2 ：
– 大气中CO2浓度从1750年的280ppm增加到 1999年的367ppm，增加了31%，
对红外辐射进行吸收的气体。
• 温室效应：对到达地球表面的短波太阳辐
射近乎无阻挡，但部分地吸收地球表面向 外发射的长波辐射，并通过大气的再发射 向地面传递能量，使地面温度上升。这一 过程类似玻璃温室产生的作用，被称为温 室效应。
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大气中的主要温室 气体
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温室效应原理

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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
三、生命的进化
• （１）早期： 化学进化阶段（４０亿～３８亿年前）
• （２）中期： 细胞进化阶段（３８亿～７亿年前）
• （３）晚期： 多细胞复杂生命进化阶段（７亿年以来）
特征：从低层次向高层次转移，即发生了“进化层次 上移”
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
陆源 地 动 植 物 起 源
陆 地 维 管 束 植 物 起
动物性 脊椎动物起源物形态及物种多外骨骼出现
样 性 大
植 物 躯 体 结 构 复 杂 化 、 多
有物 性多 生细 殖 起 源
增
长
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
在生命的进化史上， 进化与灭绝现象是共存的
生物的进化呈现爆发性方式发展 （辐射演化）。
能是地球唯一的生 命类型。
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
蓝藻
（Cyanophyta） 又称
蓝细菌
（Cyanobacteria）
或者
蓝绿藻
（blue-green algae）
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
重大事件： 含有染色体、
细胞核及其他进 化的内部结构的 细胞构成的真核 生物的出现在距 今20亿-19亿年 前。
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
3. 多细胞复杂生命进化阶段
（7亿年前~今） 时间
40
20
46
35
10（ 亿 年 ）
前 生 命 的
生 命 起 源
代光 谢合 途作 径用

1988年比1949～ 1979年平均气温增高0.34℃，全球表面平均温度
在20世纪平均升高了0.6℃ .
（据IPCC.Climate Change 2001 ）
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成因分析：1.自然因素
主要包括 火山活动、太阳活动、地壳运动、大气环流、 湿地生态系统（有机残体分解CO2、CH4释 放）、自然变率等。
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影响与危害
3.农作物产量发生改变
• 根据有效积温法则，气候变暖会引起 作物的生长期缩短，导致物质积累和 籽粒产量降低。
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影响与危害
4.疾病危害加剧
• 气候变暖使热量带向高纬移动,给许多 病菌提供了更为广阔的活动空间,病菌 的繁殖率和传播速度将更大更快. 全球 变暖夏季更热，诱发心脏、呼吸系统 疾病。
具体人为因素
1. 大量化石燃料的低效率使用。一方面使用量大，另一方面使用效率低。
2. 人口的急剧增多。需要更多的能源，粮食，住所。人增多需要更多能源加 剧使用与排放；人增多需要更多粮食和住所，砍伐、燃烧森林获得土地与 木材，一方面降低了森林的固碳作用；另一方面，把碳释放。争夺资源和 土地的连年战争，一方面增加了温室气体的排放，另一方面（火灾、砍伐 破坏森林）破坏了生态系统。
3. 积极的加强自然保护区建设，植树种草，加大绿地的 覆盖率增强固碳能力。
4. 加强环保教育。
5. 加强公共交通的建设，加强混合能源汽车的研发，集
中供暖。 19
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水
资
源
短
缺
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2ห้องสมุดไป่ตู้21/3/12
地球水资源
海洋水 97.2%

世界气候研究计划（WCRP）
世界气候研究计划（WCRP）成立于1980年，是由ICSU和世界气象组织（WMO） 共同发起的，同时也得到来自联合国教科文组织的政府间海洋委员会（IOC）的 资助。WCRP的目标是发展有关自然气候系统和气候过程的基础研究，以确定气 候在多大程度上可以预测，以及人类活动对气候影响的程度。WCRP开展针对全 球大气、海洋、地表、海冰和陆地冰等对理解地球自然气候系统有贡献的深入研 究，尤其关注可以为气候及其变率等热点问题提供科学的定量回答的研究，如建 立可以预测全球和区域的气候变率、极端时间发生频率和程度的变化等的研究基 地。目前WCRP的主要研究计划包括：全球能量与水循环试验（GEWEX）、气候 变率及其可预报性（CLIVAR）、气候与冰冻圈（CliC）、平流层过程及其在气候 中的作用（SPARC）、气候系统观测与预测试验计划（COPE）等。
科学方法论：归纳法和演绎法
现代基础学科的发展：数学、物理学、化学 牛顿发表的巨著《自然哲学的数学原理》 社会需求和发展的推动：矿藏、远程贸易、新产品开发 …… 战争的需要 探险活动 现代科学分支的产生：地质学、地理学、气象学、海洋学、植物学、天文学 …… 学科分支间的交叉：海洋地质学、海洋生物学、海洋物理学、海洋化学 …… 技术的对科学发展的支撑和相互促进：观测仪器、实 /试验仪器、通信设备和网络……
全球变化研究的一些国际、国内计划
国际地圈—生物圈计划（IGBP）
国际地圈生物圈计划（IGBP）是在1986年的国际科学联合会理事会第21 届大会上成立的。IGBP成立的目的是通过描述地球上相互作用的物理、 化学和生物学过程，了解地球上正在发生的环境变化，以及这些变化对 人类生活的影响，提出有效的解决方案，管理人类和其他生命所依赖的 复杂的地球系统。

《全球环境变化》PPT课 件
探索全球环境变化的定义和背景，了解地球上发生的不同类型的环境变化以 及它们的原因。
全球温室气体排放
化石燃料燃烧
能源产业是全球温室气体排放的主要来源，尤 其是煤炭和石油的燃烧。
土地利用变化
森林砍伐、农业和城市化导致了大量的温室气 体排放。
工业活动
工厂生产和制造过程中释放的温室气体对全球 环境变化做出了贡献。
全球环境变化的影响和后果
极端天气事件
气候变化导致了更频繁的暴风 雨、干旱和热浪，对全球各地 的生态系统和人类社会造成了 严重影响。
海平面上升
极地冰层融化导致海平面上升， 威胁着低洼地区和沿海城市的 生存。
生物多样性丧失
环境变化破坏了许多物种的栖 息地，导致生物多样性的减少 和生态系统的崩溃。
全球环境变化的解决方案和措施
1
减少温室气体排放
通过转向可再生能源、推广清洁技术和改变消费习惯，减少温室气体的排放。
2
增加环境保护投资
加大对环境研究和保护的投资，提高全球环境保护的意识和行动。
3
国际合作与政策制定
各国政府和国际组织需要共同努力，制定全球性的政策和合作机制，应对全球环 境变化。
全球环境保护的重要性
生态平衡
可持续发展
健康与福祉
全球环境保护对于维持地球上的 生态平衡和生物多样性至关重要。
环境保护有助于促进可持续发 提高人们的健康和生活质量。
结语和总结
全球环境变化是一个世界性的挑战，但我们每个人都可以采取措施来保护地 球。只有通过共同的努力和全球合作，我们才能保护我们的家园。
交通运输
汽车、飞机和船只的尾气是全球温室气体排放 的重要因素。
影响全球环境变化的因素

80年代，随着对人类活动和全球气候关系认 识的深化，随着几百年来最热天气的出现， 这一问题开始成为国际政治和外交议题。
1992年联合国里约环发大会上，通过并开放 签署《气候变化框架公约》。
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当前全球气候变化的焦点问题
CO2的源汇之争 “京都议定书”（1992，2008-2012，
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二氧化碳
➢ 工业革命前280mL.L-1 ➢ 目前355mL.L-1 ➢ 年均增长率0.5%，在大气中的寿
命是100年， ➢ 土壤大气二氧化碳排放量估计。 ➢ 碳汇、碳源的探讨
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（一）二氧化碳对气候的影响
温室效应加剧
全球变暖
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全球变暖
70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环 境问题提了出来。
端最低气温变化不稳定性增加，寒
冷灾害加重。
当年降水量与平均降 水量的差值。
距平数
Cr
平均数
*100 %
某地多年平均降水量。
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气候变暖的影响与危害
（3）影响农业和自然生态系统
➢ 如果到2030年中国温度增暖0.5到 4.2度，将使我国农业减产5%到 10% ；
➢ 厄尔尼诺、干旱、洪水、热浪、雪崩、风 暴、沙尘暴、森林火灾等，其发生频率和 强度可能会增加，由这些极端事件引起的 后果也会加剧。如干旱发生频率和强度的 增加，将加重草地土壤侵蚀，因而将增大 荒漠化或沙漠化的趋势。
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气候变暖的影响与危害
（1）海平面上升
中新网北京11月23日消息
（2001）
设在华盛顿的地球政策
研究所15日说，由于温室效

第一章 地球系统与全球变化
第一节 地球系统
一、地球系统的组成
地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪 圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整 体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过 程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、 化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的 相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统 称地球系统。
1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭 氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理 年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星 图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星 的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也 就是说，全球变化研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑 之一。
2.硬件条件。在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报 系统已有约1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行 器、 7 000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库,还有 全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
3.从社会需要角度来看，目前公认存在十大环境问题急需国 际合作共同解决。
三、全球变化研究的意义
1.全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。
2.深化对地球系统的认识，促进地球科学发展
3.改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学 的发展。 4.推动世界科学进步、促进世界和平
第三节 全球变化研究的历史、现状和趋势
一、全球变化研究历史
全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需 要情况下产生的，主要表现在以下几个方面： 1.从人类社会文明发展的进程看，全球变化研究科学的产生 是历史的必然。1905年发现电离层；1906年发明放射性同位素测年；