浅析新生代气候变化与大气温室气体浓度的关系

摘要：根据国内外相关研究结果,对新生代气候变化与温室气体(特别是CO2)浓度在不同时间尺度上的可能关系进行初步归纳和探讨。在构造、轨道和千年时间尺度上,气候变化和温室气体浓度均有显著的相关性,表明温室气体无疑是影响地球气候系统的重要因素。同时,两者亦具有显著的“非耦合”特征,包括新近纪构造尺度上CO2相对稳定水平下的全球变冷和冰量扩张、轨道和千年尺度上CO2浓度变化滞后于气候变化、两半球气候的不对称演化等;两者变化的幅度、趋势和变率也常有不同。这些特征中的多数并不能用地球轨道参数的变化来直接解释,表明除太阳辐射和温室气体外,气候系统内部的其他一些因素或过程有时对过去的气候变化起到了决定性的作用。气候变化与温室气体浓度之间可能存在一种自调节功能,构成一个自调节系统而相互调控,而目前我们对这类过程与机理所知尚少。CO2、CH4等作为温室气体,在上述不同时间尺度的气候变化过程中,无疑对气温具正反馈效应。地质尺度上气候变化与温室气体浓度的关系与机理有助于理解当前全球增温的机制,但把过去与现在类比的同时,也要考虑其他边界条件的不同。加强气候模拟与记录对比的研究,对理解上述问题有望发挥重要作用。 关键词：新生代气候;温室气体;碳循环;人类活动     

最近150000年中南半球的增温期

国际地圈-生物圈计划中由PAGES项目研究过去的全球变化,这个项目的主要依据是过去全球变化可以为将来伴随温室增温效应而来的全球变化提供有用的类似信息。在缺乏理解大气中具温室效应的气体通量变化对调节气候变化的机制的条件下,对于这种类似信息的运用存在着不同的看法。尽管如此,来自南极东方站(Vostok)冰芯的证据     

城镇化对气候变化影响的研究进展

全球范围内正经历显著的城镇化过程,近些年来发展中国家城镇化尤为迅速。城镇化过程带来城市大发展和人口大规模集聚,生产生活方式改变,温室气体和污染排放等变化。随着全球城镇化进程不断推进,其对气候变化的影响不断增强和显著。主要从城镇化对气候变化的影响和城镇化对气候变化影响的机理两方面对相关研究进行回顾总结。城镇化引起区域增温和城市热岛效应,高温热浪、强降水等极端天气发生频率增大,还导致城市洪水风险增加。城镇化进程中污染物排放的增加是空气质量恶化的主要原因,城镇化还通过改变城市气象对空气质量产生间接影响。城镇化对相对湿度、风速、日照、云量等气候要素具有重要影响。城镇化对气候变化的影响主要通过下垫面改变、温室气体与污染排放、人为热排放与城市高热容量3个方面实现。城镇化不仅直接作用于区域/局地气候,而且通过促进全球气候变化间接作用于区域/局地气候,因此城镇化对气候变化的影响具有全球和区域的多尺度叠加效应。     

气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响

根据祁连山区与河西走廊平原区有关水文气象台站的降水、气温和径流观测资料，分析了该区域近50a来气候变化的特征及其与全球气候变暖的关系。出山径流对气候变化的响应以及未来的变化趋势，结果表明，河西内陆干旱区的山区和走廊平原区近几十年来气温变化总的呈上升趋势，与全球增温存在着某种种度的一致性。但山区气温的变化幅度一般大于走廊平原区，其中祁连山中段温度升幅为最大。全球增温对河西内陆干旱区气候与出山径流的影响有着明显的地域性差异，受此影响影响，河西祁连山东部地区出山径流呈明显的下降趋势，中部地区出山径流的增加趋势不是十分明显，西部出山径流在山区降水量与气温同时上升的情况下，呈明显的上升趋势。     

大气变暖对黑龙江上中游地区水文气象效应分析

大气变暖对黑龙江上中游地区水文气象效应分析肖迪芳王长虹孙树森王春雷（黑龙江省黑河水文勘测大队）近十余年来，世界工业的迅速发展，地球温室气体排放量的增加和臭氧层的破坏引起的温室效应，使全球出现了增温变暖趋势［１］，并影响到水文水资源状况［２］。这一问题...     

温室气体与气候：过去变化对未来的启示

对20世纪气候变化原因存在的争议进行了综合分析,指出尽管气候变化的"温室气体理论"还存在许多来自冰芯和地质证据的冲击,然而大气温室气体含量增加对于气温的放大作用是肯定的。结合温室气体含量与气候变化这一论题,指出目前应重视的一些研究内容。同时简要分析了不同时间尺度气候变化的原因,认为太阳活动与地球气候系统之间关系研究将是一个活跃的领域。     

碳的地下封存

引言 减少温室气体排放量的需要 随着地球大气层中二氧化碳和其他温室气体浓度的不断上升,自然温室效应不断增强,这将导致全球气候变化。这些气候变化的特征、程度和时限是不可确定的,但一种主要的气候变化是可预测的,即全球平均气温上升。图1中的观测结果表明,由于外在因素的影响,例如火山尘和太阳辐射输出,全球平均气温逐渐增加且很有可能已超出气候自然变化的范围。     

当代地球化学研究的某些新进展（Ⅲ）

当代地球化学研究的某些新进展（Ⅲ）魏春生（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词全球变化，自然因素，人为因素１碳循环与全球空化（１）Ｍｅｌｉｌｌｏ等（１９９３）的研究表明全球气候变化的确与温室气体的净排放量有关，且不同地区存在较大差异。热...     

减缓全球变暖与温室气体吸收汇研究进展

对减缓全球气候变化与温室气体“汇”的最新研究进展作了较为详尽的综述。针对目前温室气体汇研究中的主要前沿科学问题进行了深入分析：包括汇的定义、种类及方法学问题,土地利用变化和森林以及农业土壤汇的种类及计算中存在的一些问题,人类活动对自然生态系统源汇状况的影响等;对还估算各种温室气体源汇的不确定性作了分析总结;在列举了一些气候变化框架公约缔约国及发展中国家对《京都议定书》中引入温室气体“汇”的看法及态     

温室气体浓度变化及其源与汇研究进展

对工业革命以来大气中主要温室气体浓度变化和增长趋势作了简介。概述了冰芯研究的最新成果:420 ka BP以来CO2浓度变化情况及其揭示的气候变化机制;全新世期间CH4浓度的波动;气候事件中N2O浓度的快速波动及工业化前的水平。总结了全球温室气体源与汇的研究现状,重点介绍了全球碳循环研究中的未知汇问题,列举了根据不同资料和模型估计的陆地碳汇位置和幅度以及影响因素对陆地碳汇的贡献等认识上的差异。简单介绍了国内有关温室气体源与汇研究,如稻田CH4排放、岩溶系统碳循环和黄土中温室气体组分特征等方面的研究成果和认识。     

美国全球变化研究计划实施进展与研究展望

美国全球变化研究计划（USGCRP）自成立以来的10年中，取得了丰硕的研究成果，也面临新的挑战，列举了自1990年以来尤其是近几年来USGCRP的主要成果与贡献，其中在国家评估，厄尔尼诺－南方涛动的预测，全球温度记录，过去1000年中最温暖的时期，北美碳汇，温室气体增加与臭氧损耗，臭氧损耗评估，大气污染物的长距离输送，海洋分析，热带测雨卫星，雷达卫星，火灾监测，SeaWiFS，全球环境维息服务等方面取得的成绩尤为显著，剖析了USGCRP在未来10年中的研究目标及其研究重点和面临的挑战。     

国际科学界跨世纪的重大研究主题——国际全球变化研究实施十年进展与现状

全球变化研究是国际科学界跨世纪的重大研究主题。国际全球变化研究从其组织、计划制定与实施已逐渐形成了一套有机的完整的框架体系，整体推动着全球变化研究的深入开展。文章从国际全球变化的组织框架、计划体系和主要研究环节等主要方面概述了国际全球变化研究实施十年后的进展与现状，特别是分析概括了全球变化研究的主要环节——观测研究、过程研究、预测研究、数据与信息管理研究、影响（后果）分析研究、对策研究与政策评估研究，简明概述了其研究现状与进展     

1961-2015年青藏高原降水量变化综合分析

降水量及其季节分配与降水形式变化一直是全球气候变化研究的热点之一。使用青藏高原72个气象站点1961-2015年的逐日降水量资料,基于趋势、波动特征和极端事件相结合的新视角,全面剖析了该地区近55年降水量的趋势、波动与极端事件变化。结果表明：（1）时间上,近55年青藏高原年降水量、年最大日降水量和一年中日降水量≥ 10 mm的天数分别以6.59 mm·（10a）^-1、0.33 mm·（10a）^-1和0.26 d·（10a）^-1的速率显著增加,增幅分别达到36.2 mm、1.8 mm和1.4 d。（2）空间上,过去55年青藏高原绝大部分地区年降水量增加,不稳定性增强。但波动变化存在较大的地区差异,广大的中西部地区年降水量波动缓慢增强,而高原东部地区自北向南波动快速增强区与快速减弱区相间分布,极端降水强度与频数亦有类似的变化格局。（3）趋势、波动与极端变化三者组合预示,青藏高原东部的祁连山地区、柴达木盆地东部、青海湖流域与长江源区极端降水事件将明显增加,高原中西部地区发生强降水的可能性亦增加,而高原东南缘地区干旱事件将增多。     

1936—2017年北极勒拿河流域气候变化及其对径流的影响

北极河流径流的变化会影响海冰热力过程和海洋温盐环流。基于全球降水气候学中心（GPCC）及俄罗斯水文气象部提供的1936—2017年间的气温、 降水和径流数据, 分析了北极勒拿河（Lena River）流域近80年来的气候和径流变化特征, 并探究了气候变化对径流的影响。通过分析得出： 研究期内勒拿河流域气温上升0.18 ℃·（10a）^-1, 降水量增加率为4.7 mm·（10a）^-1, 径流增加399 m³·s^-1·（10a）^-1。各个季节的径流均呈增加趋势, 其中春季径流增加最为明显, 冬季次之。春季径流的增加主要是由春季气温升高所致的积雪加速消融造成的, 其次是春季降水的补给。夏、 秋季径流增加的主要原因是降水的贡献, 气温升高加剧蒸发反而使径流减少。冬季径流的增加, 是由于气温升高导致冻土退化或活动层厚度增加, 促进更多冻结水进入径流过程, 致使径流增加。     

5万年来杭州地区同位素古温度与海平面变化的研究

用稳定同位素地球化学古温度测定方法，对杭州地区临安瑞晶洞穴石笋的同位素古温度进行了研究，获得距今5-1万a间该区的古气候变化的记录，并与杭州湾海平面变化曲线进行了对比。     

甘肃省石羊河流域径流多年变化特性研究

基于第三次甘肃省水资源调查评价收集的1956-2016年系列径流资料,补充至2018年,对甘肃省石羊河流域径流多年变化特性进行研究,主要对其变化趋势、突变年份、周期变化、年际变化特性进行研究。以降水补给为主的甘肃省石羊河流域径流量的大小,制约着地区经济的发展。经采用累积滤波器法和斯伯曼秩次相关法分析得出石羊河从北向南趋势由增向减的变化,采用滑动t检验法得出石羊河突变年份在1990年左右,采用谐波分析法得出石羊河北部周期为32年,南部径流周期不明显,径流年际变化较稳定。     

数字地球及其在全球变化研究中的应用前景

本文介绍了对“数字地球”的不同学术理解和当前国内外数字地球发展重点领域或方向,展望了“数字地球”在全球变化研究中的应用前景,指出在第四纪环境演变研究中要重视广泛应用对地观测技术,建立数据库,进而阐明全球变化的区域响应过程,揭示区域和全球变化过程中人与自然在其中的作用程度,为可持续发展模式的建立提供科学依据。     

中国冰川变化对气候变化的响应程度研究

理清冰川变化对气候变化的响应程度、揭示响应度的空间变化规律,是开展冰川变化预估及其对社会经济影响程度量化研究的基础。使用1958-2010年西部地区150个气象站点的夏季平均气温和年降水量资料、中国第一、二次冰川编目数据,通过夏季平均气温和年降水量变化趋势值定量反映气候变化,以冰川面积变化率表征冰川变化,借助GIS技术平台,采用参照对比方法,从宏观层面研究了中国西部冰川变化对气候变化的响应程度。依据等分分类法（Equal Interval）,将响应程度分为极低度响应、低度响应、中度响应、高度响应、极高度响应5级。结果表明：中国冰川变化对气候变化的响应方式与程度不同,对夏季平均气温变化表现为正响应,而对年降水量变化主要表现为负响应,冰川分布区年降水量增加带来的冰川积累量增多不足以抵消因温度升高而增加的消融量,升温是中国西部冰川快速退缩的主导性因素。就整体而言,冰川变化对夏季平均气温变化的响应程度相对较低,但局部地区冰川变化对温度变化高度敏感,响应程度高与极高。不同类型冰川的变化对夏季平均气温变化的响应程度亦不同,海洋型冰川的变化以中高度响应为主,极大陆型冰川的变化主要呈现极低、低响应程度,而大陆型冰川变化的响应程度呈两级化。     

塔里木盆地北部寒武纪海平面变化研究

在以往的沉积学研究中，常常用剖面中的相对水深变化来讨论海平面的变化规律。本文通过对塔里木盆地北部寒武纪上超点变化曲线与肖尔布拉克地区寒武系露头剖面中相对水深变化曲线的对比研究发现，上超点变化曲线与相对水深变化曲线具有明显的差异，前者在寒武纪呈持续上升趋势，而后者除早期有一快速上升外，总体呈持续下降趋势，这说明相对水深变化虽与海平面变化存在着本质的联系，但单凭露头剖面中相对水深变化的研究是难以对海平面变化作出正确估价的，还必须综合考虑基底沉降、沉积物供给等多种因素的影响。计算机模拟结果也证实了，在碳酸盐台地的浅水处，当基底沉降速率较低时，无论是海平面上升还是下降时期，相对水深均呈现持续下降趋势。为了能从露头剖面的地层层序中来了解海平面的变化规律，本文应用作者改进后的Ｆｉｓｃｈｅｒ图解和数学方法对肖尔布拉克寒武系剖面进行了海平面变化的重建，结果发现，它们与上超点变化曲线的变化趋势完全一致。这充分说明了海平面变化对沉积层序的控制作用，同时也告诉我们，不能简单地利用露头剖面中的相对水深变化来研究地质历史时期的海平面变化规律。只有在排除了不同沉积背景上基底沉降速率和沉积物供给速率对沉积层序的控制效应后，才能从露头剖面     

地表植被改变对气候变化影响的模拟研究

由于人类活动的影响，在过去的几百年里全球植被发生了很大的变化。地表植被的变化通过地面的能量和水汽交换而改变气候，研究目的是通过数值模拟认识这一过程的有关气候效应。方法上使用AGCM+SSIB模式对由于植被变化而可能导致的气候变化进行了敏感性模拟试验，研究区域为欧亚大陆。模拟主要对1700年、1800年、1900年、1950年所代表的气候特征时期植被改变所造成的气候变化响应进行平衡态试验。欧亚大陆在这些时段内植被变化是非常明显的，有大片的土地覆盖从森林变为草地或者耕地，或者从自然草地变为耕地。结果表明地表植被的改变对于气候的作用是非常复杂的，但中纬度地区在统计上有着比较明显的作用。得出的主要结论是，从1700年到1950年由于植被的退化，东亚地区夏季变得更热而冬季变得更冷，欧洲冬夏都变冷了；中国南部的降水在夏季不断减少，亚洲夏季风被削弱。