全球变化课件04全球变化研究的主要途径

《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，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。

人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。

狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。

该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。

阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。

（二）课程教学的目的和要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。

增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。

（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。

课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。

（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。

并要求学生具有一定的生态学基础。

（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。

气候变化: 全球变化研究是以地球系统科学作为指南,从行星地球整体角度出发,将地球的大气圈、水圈(含冰雪圈)、岩石圈和生物圈看成是具有有机联系的全球系统,把太阳和地心作为两个主要的自然驱动器,人类活动作为第三促动因素,发生在该系统中的重大全球变化是在上述力的驱动下,通过物理、化学和生物学过程的相互作用的结果。

全球变化的概念模型在此模型中，全球变化可以分为两个过程体系：物理气候系统和生物地球化学循环。

物理气候系统的子系统主要涉及：大气物理/动力学、海洋动力学、地表的水汽和能量循环；生物地球化学循环的子系统主要涉及：大气化学、海洋生物地球化学和陆地生态系统。

每个子系统都直接或间接地同其他子系统发生相互作用。

驱动全球变化的最终能源是太阳能。

能量和水以各种方式贯穿于整个体系。

同时，人类活动也受到全球变化的制约。

全球变化的研究对象,内容及意义：全球变化属近些年来由于时代的发展、科学的进步,社会的需要情况下,已经形成一门全人类共同关注的世界前沿科学。

它具有多学科交叉的特点,是一门具有很强生命力和新生长点的科学。

全球变化研究涉及的内容不仅是各国科学家关心的问题,也是许多国家政府首脑甚至全世界人类共同关心的问题。

政府和科学家对全球变化反映：A.背景：《京都议定书》1997年12月，149个国家和地区的代表在日本召开《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议，会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。

B《京都议定书》正式生效,2005年2月16日开始正式生效。

《京都议定书》生效后，二氧化碳减排额还将成为一种商品在世界流通。

C各国对《京都协议》的反映与对策：1表面上是环境问题，实质是经济、能源、政治问题。

2负面影响：·钢铁石化电机冲击巨大：其中电机电子产业中，以发电厂影响最大，电子产业的温室气体排放量并不多。

大型钢铁企业在加入世界钢铁协会时，被要求要进行二氧化碳的削减计划；·半导体产业重大负面：虽排放量相当低，但对地球温暖化的效应，是二氧化碳的数千倍。

全球变化复习资料全球变化复习资料第⼀章地球系统科学与全球变化研究⼀、全球变化（global change）指由⾃然和认为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化，所谓地球系统，由位于地球表⾯的⼤⽓、陆地、海洋等⼦系统徐成，发⽣在它们之间的各种相互作⽤。

相互影响的物理、化学、⽣物与⼈类过程实现了物质和能量的转化，因⽽为地球上的⽣命提供了条件。

⼆、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其所取得的科学认识是对可持续发展的重要贡献，为⼈类社会的可持续发展提供科学的背景和依据，未来的可持续发展必须与未来环境的变化有机结合，可持续性是⼈类适应全球变化的准则，⼈类对环境的适应必须符合可持续性。

（2）深化对地球系统的认识，发展地球系统科学地球系统科学是全球变化研究的科学基础，并且全球研究表现出强烈的学科交叉的特点，构成了新的学科⽣长点，对所有的传统地理科学学科都是机遇，也是挑战。

全球变化的兴起为地理学的发展提供了新的机遇。

（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例如对资源的有限性的认识，必将促进⼈类⽣产和⼩费观念的变⾰，促进资源、环境、灾害等有关的应⽤基础学科的发展。

三、全球变化的科学内涵（1）以地球系统为基础将地球作为⼀个整体⽽不是孤⽴地研究地球的不同组分和它的环境，即从全球尺度进⾏研究。

（2）已发⽣在各种事件尺度上的动态变化为核⼼从100-109的时间尺度均可辨认出地球系统的变化，可以利⽤五个不同的时段来定义：①⼏百万年到⼏⼗亿年：地球结构的演变、⽣命的演化、与此有关的现代⼤⽓化学成分的演变均是由⼏百万年或⼏⼗亿年的尺度决定的。

②⼏千到⼏⼗万年（轨道及亚轨道周期尺度）：⼿轨道参数周期性变化所驱动的全球⽓候的冰期和间冰期的交替以及与此有关的⼤⽓成分、⼟壤发育、⽣物种类区域分布的响应变化。

③⼏⼗到⼏百年（年代与世纪尺度）：这⼀尺度的中⼼课题是物理⽓候系统及其对⽣命有机体以及⽣物化学循环、⼤⽓化学成分变化、地表⼲燥度、海洋⽣物系统的变化，均是此时间尺度上的重要问题。

1.全球变化科学是怎样产生的？社会的需求——当前出现的一系列重大环境问题是人类社会可持续发展的严重障碍理论基础——全球性重大环境问题超越了传统自然科学分支的界限，自然科学和社会科学之间的界限，导出了地球系统地球科学系统的新概念技术支撑——空间遥感技术，计算机和信息技术的发展为从整体上监视、分析和模拟地球系统的行为提供了可能2.全球变化的研究对象、目标和要解决的主要科学问题对象——地球系统目标——描述和理解人类赖以生存的地球系统运行的机制、变化规律以及人类活动在其中所起的作用与影响,从而提高对未来环境变化及其对人类社会发展影响的预测和评估能力，为全球环境问题的宏观决策提供科学依据。

主要的科学问题1）控制全球大气化学组成的基本过程:生物过程在消耗和产生微量气体中的作用2）海洋生物地球化学循环过程: 控制海洋内部碳循环和相关生物过程的主要因子3）海洋热力过程对气候的影响:全球海洋环流，海洋热通量和淡水通量及其与大气的交换 4）地球系统的能量和水循环:植被在能量和水循环中的作用5）海—陆相互作用:海岸带的物质输送和海平面上升6）平流层过程对气候的影响:臭氧层的变化及其生态影响7）地球环境过去的变化:重建地球环境变化的历史及其相关的因子8）全球变化对生态系统的影响:生态系统的结构、功能和生物多样性对全球变化的响应 9）人类在地球系统中的作用:土地利用，工业发展和城市化，人类对全球变化的适应10）地球系统整体行为的集成分析和模拟:地球系统模式11）地球系统的观测:GCOS, GOOS, GTOS若干基础科学问题1）地球系统变化的过程，类型和相互作用的时间和空间特征2）地球基本元素循环过程的性质，它对于强大的外部扰动的冲击的缓冲能力3）地球生物圈的基本性质，它与非生物环境相互作用的缓冲能力4）人与地球环境相互作用的特征3.全球变化的学科性质、特点及研究方法全球变化科学以地球系统为研究对象，但并不是凌驾于所有地球科学、环境科学和宏观生物学以及其它相关科学之上的一门“超级科学”。