大气CO2浓度变化与全球气候变化关系初步探讨

2007年IPCC公布的第四次评估报告AR4指出：过去50a观测到的地球平均温度升高很可能（90％以上）是由人类活动引起的,其中主要是人类活动引起的温室气体排放的增加．而地质气候记录证明,早在人类排放能够影响大气以前的CO2浓度变化均不同程度地滞后于气温变化．地质时期CO2浓度的波动是跟随气候变化而变化,是被大气温度驱动的结果,而非相反的CO,驱动温度变化．将现在全球变暖完全归因于人类排放CO2的增加,无法解释1940-1978年的降温事件．通过更长尺度的对比研究可以发现,现在气候是处于全新世变干变冷的大趋势之中,即使现在全球略有变暖,也只是处于变干变冷大趋势中的次级变暖波动．将近代全球气候变暖片面夸大归因于人类活动排放温室气体,而忽略了自然因素的贡献,其依据显得缺乏科学说服力,其做法不免有些令人担忧．     

土地利用/覆被变化对土壤温室气体排放通量影响

土地利用/覆被变化影响温室气体的净排放,改变了全球温室气体的收支平衡.森林、草地和农田之间的转化、湿地和旱地的转化及土地管理措施的不同,影响着土壤碳的释放和其他痕量气体的排放,从而改变全球变暖增温的综合潜力(GWP),因此要综合考虑土地利用/覆被变化对土壤CO2、CH4和N2O排放通量的影响.加强对温室气体发生机理的研究,选取合理的土地利用和士地管理方式,减少全球大气温室气体浓度增加,是未来研究的重点和难点.     

还原CO2增多导致全球变暖的一些误读

众所周知,CO2是一种温室气体。但在生活中,很多人一提到温室气体就会联想到CO2和温室效应,继而认为是人类排放的大量二氧化碳加剧了温室效应从而引起了全球变暖。在他们看来,CO2等温室气体是有害气体,是它们导致了全球变暖,进而导致了一系列因全球变暖而来的灾难。于是世界各国都在积极呼吁提倡低碳生活,主张减少碳排放,进而缓解全球变暖的趋势。事实真是如此吗？是CO2增多导致全球变暖了吗？     

从陆地和海洋生态系统角度辨析大气CO2浓度与全球变暖关系

根据古气候记录的温度与大气CO2浓度变化的关系,结合近百年尺度陆地和海洋生态系统碳库对全球变暖的响应模式,探讨大气CO2浓度升高与全球变暖的关系.结果发现,不论是古气候记录的大气CO2浓度升高的时间滞后于升温的时间,还是古气候与近百年来大气CO2浓度升高幅度相近条件下,两者升温幅度存在约10倍差异的事实,均不支持"大气CO2浓度升高驱动了全球变暖"的观点.近百年尺度陆地和海洋生态系统碳汇功能随升温降低从而增大了大气CO2来源,这有可能是"温度升高促进了大气CO2浓度增加"的原因.陆地生态系统碳汇功能降低的驱动机制可能是由于升温降低了陆地生态系统的净初级生产力,增大了异氧呼吸和有机碳分解速率所致;而海洋CO2吸收能力的降低则可能与升温导致CO2溶解度、海水盐度降低以及海洋温盐环流削弱或破坏等有关.     

人类活动影响全球变暖有待研究

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布报告指出,人类活动排放的温室气体是导致近50年来全球气候变暖的主要原因,世纪末全球气温将上升2℃。对这一为众多政治家和部分科学家广泛认可的观点,中国科学家、北京大学大气科学系钱维宏教授提出不同看法,他认为人类活动不是全球变暖的主因,     

关于温室气体N_2O源与汇的研究现状

温室效应与全球变暖已越来越多地受到人们的关注,温室气体与温室效应已经成为全球气候变化研究的焦点之一。科学工作者对于形成温室效应的一些重要的温室气体的研究也越来越深入。N_2O作为一种重要的温室气体,尽管它目前在大气中的含量很少,常以ppbv、ppbm作为计量单位,但它对大气的相对致暖潜力(即排放1千克气体相对于CO_2的潜在增温作用)却很大,可达290。并且目前N_2O在大气中浓度的年增长率也高达0.25％,所以对于产生N_2O的源和吸收N_2O的汇以及减排措施的研究有着极其重要的意义。本文仅对当前N_2O源与汇的研究现状作一综述。     

人与自然和谐发展

1 地球系统的复杂性——我们知道的比我们需要知道的要少得多,地球系统的复杂性是地球系统科学研究的主要内容,而地球科学系统不仅仅是一般意义上的地球系统本身：过去的研究工作,特别是最近这些年的研究,使人们能够比较全方位、多角度、多元化地了解过去地球系统的演化。然而地球系统非常复杂,大家对它的认识还远远不够。例如当前社会广为关注的大气中CO2的温室效应问题,虽然人们已经从冰芯中了解到过去42万年以来CO2、CH4等温室气体的变化规律,但是对于CO2和全球变暖之间的关系研究得还不是十分清楚。现在的工作已经能将这些因子的时间序列进行了的延长,但是关于大气中CO2和全球变暖之间的关系这个问题依然存在。从对此进行研究的文献中所绘制的各种曲线上表现出,气温在近些年来的上升,有着非常明显的突破过去几十万年来的平均状态的趋势。在短时间尺度上来看,CO2浓度的变化与全球温度的变化趋势是一致的。但是从全球不同区域的气象观测点所取得的数据反映,在1000年来大气CO2浓度的变化与平均温度的变化的情况就不见得完全一致。     

气候变化科学与人类可持续发展

政府间气候变化专门委员会(IPCC)自2007年发布第四次评估报告(AR4)以来,新的观测证据进一步证明,全球气候系统变暖是毋庸置疑的事实。2012年之前的3个连续10年的全球地表平均气温,都比1850年以来任何一个10年更高,且可能是过去1400年来最热的30年。虽然1998-2012年全球地表增温速率趋缓,但还不能反映出气候变化的长期趋势。1970年以来海洋在变暖,海洋上层75 m以上的海水温度每10年升温幅度超过0.11℃;1971-2010年地球气候系统增加的净能量中,93%被海洋吸收。全球平均海平面上升速率加快,1993-2010年间高达3.2 mm/年。全球海洋的人为碳库很可能已增加,导致海洋表层水酸化。1971年以来,全球几乎所有冰川、格陵兰冰盖和南极冰盖的冰量都在损失。其中1979年以来北极海冰范围以每10年3.5%~4.1%的速率缩小,同期南极海冰范围以每10年1.2%~1.8%的速率增大。北半球积雪范围在缩小。20世纪80年代初以来,大多数地区的多年冻土温度升高。已在大气和海洋变暖、水循环变化、冰冻圈退缩、海平面上升和极端气候事件的变化中检测到人类活动影响的信号。1750年以来大气CO2浓度的增加是人为辐射强迫增加的主因,导致20世纪50年代以来50%以上的全球气候变暖,其信度超过95%。采用CMIP5模式和典型浓度路径(RCPs),预估本世纪末全球地表平均气温将继续升高,热浪、强降水等极端事件的发生频率将增加,降水将呈现"干者愈干、湿者愈湿"趋势。海洋上层的温度比1986-2005年间升高0.6~2.0℃,热量将从海表传向深海,并影响大洋环流,2100年海平面将上升0.26~0.82m。冰冻圈将继续变暖。为控制气候变暖,人类需要减少温室气体排放。如果较工业化之前的温升达到2℃,全球年均经济损失将达到收入的0.2%~2.0%,并造成大范围不可逆的影响,导致死亡、疾病、食品安全、内陆洪涝、农村饮水和灌溉困难等问题,影响人类安全。但如果采取积极行动,2℃的温升目标仍可望达到。为遏制逐渐失控的全球变暖,需全球共同努力减排,以实现人类可持续发展的理想。     

土壤N2O排放研究进展

N2O不仅是一种重要的温室气体，而且还可以破坏臭氧层。随着人类活动的增加，其在大气中的浓度不断上升，对环境的影响也更加严重，因此，N2O的排放日益成为环境研究的热点问题。土壤是N2O的重要排放源。本文综合分析了土壤N2O排放研究的进展情况，主要包括：土壤N2O产生及排放的机理；影响N2O排放的主要因素；土壤N2O排放的时空特征以及全球N2O排放的模型估计；最后提出了今后的研究方向。     

大气CO_2变化与气候

在地质历史时期,地球的气候不断在变化,全球大气CO2浓度也在变化,二者之间是否存在一种响应—反馈作用,目前存在争议较大.本研究从地质时间尺度、千年以来和现代气候变化3个角度进行介绍,认为全球气候变化是多重时间尺度变化规律的叠加,从长时间尺度来看,全球平均温度和大气CO2水平均表现出整体降低的趋势.地质历史时期存在多次大气CO2浓度升高的时期,有时甚至可达现在大气CO2水平的十几倍.气候变化与大气CO2的关系非常复杂,高CO2时期并不全部对应于高温时期.千年以来的气候变化在全球各大洲均有温暖时期的出现,并且很多地方的重建结果表明中世纪暖期的全球平均温度要比现代的全球平均温度还高.但这一区间的温度变化和大气CO2水平在1850年之前没有明显的相关性.近百年的气候观测资料表明全球平均温度上升了0.74℃,但对于这种上升的理解目前还存在较大争议.是否确实是由于人类活动（主要是工业革命以来）导致了全球CO2水平增高,进而导致全球变暖,需要更多的证据来验证.     

可预见的青藏高原环境大变化（摘录）

在国家决策实施西部大开发战略之际 ,一切长远的基础设施 ,如铁路、公路和水利工程、地下资源开发和农、林、牧业发展以及城市建设 ,都要和生态、环境的保护改善协调进行。我国西部的大部分地区 ,特别是青藏高原气候寒冷干燥 ,生态环境脆弱 ,更要密切注意气候与环境变化的大趋势和人类活动增加对生态和资源的影响 ,要正确地评价估计这种趋势 ,预筹适应和可持续发展的方略 ,力求避免可能出现的不利行为。1 .青藏高原变暖趋势大于全球平均趋势由于全球工业化和森林砍伐的后果 ,大气中温室气体二氧化碳 ( CO2 )的含量已从 2 0 0年前2 80 ppmv,…     

排水造林对泥炭沼泽湿地碳循环的影响概述

湿地仅占全球陆地表面很小的一部分,却是全球陆地生态系统的碳汇,在全球碳循环中发挥着重要的作用。湿地排水后,地表水位下降,湿地土壤有氧层增加,CO2排放速率增加,CH4排放速率减少,进而影响湿地生态系统的碳汇功能。综述了当前国内外有关湿地排水对土壤CO2和CH4温室气体和土壤有机碳储量影响的研究进展,研究表明:森林湿地选择适当择伐可能有利于减缓大气温室气体(CO2和CH4)的排放。这将为我国基层林业局湿地恢复和碳管理,以及湿地经营提供参考价值。     

环境变化对森林土壤CH_4氧化的影响

甲烷(CH4)是一种重要的温室气体,对全球气候变暖的贡献仅次于CO2,而环境的变化将影响森林土壤CH4的氧化能力从而改变全球CH4平衡.森林土壤CH4氧化对全球变暖的敏感性较低;降雨量增加、大气CO2浓度升高、森林皆伐及森林转变为农业用地导致森林土壤CH4氧化能力下降,而降雨量减少、大气CH4浓度上升、农业用地转变为森林,土壤CH4氧化能力提高;森林间伐、火烧及无机N的输入对森林土壤CH4氧化的影响表现为抑制、促进和无影响3种模式.环境变化对森林土壤CH4氧化影响因素及机理等方面已进行较深入的研究,本研究对此进行归纳总结,并提出以下几个未来研究的着重点:长期的定位观测;采用多因子交互作用的研究方法,获得各因子交互作用对森林土壤CH4氧化能力的影响;深化甲烷氧化菌与产甲烷菌对环境变化响应机理的研究;从机理上区分非铵盐的抑制作用与酶基质的竞争作用;关注森林管理措施(林分皆伐、间伐、火烧)对土壤CH4氧化的影响,探讨哪些恢复措施能加快土壤CH4氧化能力的恢复.     

中国活动积温对气候变暖的响应

活动积温是衡量一个地区农业热量资源的重要指标。未来大气中ＣＯ２等温室气体浓度增加一倍的情景下，全球气候将明显变暖，我国各地的活动积温及持续日数也将有所增加。由于气温增高后积温及其相应的持续日数将同步变化，使此类问题的计算具有一定的难度。本文从积温原理出发，提出一套依据气温变化平均值计算活动积温及其持续日数变化的新方法，并用此方法估算了未来我国各地≥０℃、≥１０℃活动积温及其持续日数的变化。     

湿地土壤N2O排放研究进展

湿地作为一种重要而独特的生态系统,在全球变化过程中起着重要作用,是温室气体重要的源、汇和转换器。近年来,湿地垦殖、氮沉降等造成湿地退化、萎缩,湿地功能也因此遭到破坏,这必然会引起湿地温室气体排放的变化。N2O作为备受关注的温室气体之一,许多国内外学者对湿地N2O排放进行了深入研究,并取得了大量研究成果。综述了国内外湿地N2O排放的研究现状及其产生机制,总结了湿地N2O排放的影响因素以及N2O排放的模型估计,并对今后湿地N2O排放研究提出了展望。     

从瑞典小镇看未来城市

随着全球平均气温升高,气象灾害增加,全球变暖对人类的负面影响越来越大,造成的经济损失逐年增加。全球变暖的原因之一是人类生产生活中排放大量的温室气体。由于城市化的不断发展,人口向城市集中,工业三废的排放和各种生活垃圾也主要集中于城市。如何减少温室气体的排放,改善城市环境,成为全球十分关注的问题,也成为未来城市发展中必须面对的问题。其中瑞典创建绿色小镇的做法值得借鉴,城市环保大有希望,实现城市的可持续发展并不是遥不可及的梦想。     

对WRI估计的温室气体排放量的重新评价

某些痕量气体如ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２Ｏ和ＣＦＣｓ的大量排放，使得大气中这些温室气体（ＧｒｅｅｎｈｏｕｓｅＧａｓｅｓ）的浓度增加，很可能导致全球变暖。因而，最根本的措施是控制温控气体的排放以及现在国际上讨论的如何达到最适宜的温度气体排放限制的策略。     

二氧化碳在地球表层的循环

前言CO_2等温室效应气体的增加造成全球气候变暖,已经成为当代科学界和政治界的一个中心课题。1958年在夏威夷冒纳罗亚火山开始进行的大气CO_2测定,查明了大气中CO_2浓度以1～1.5ppm的年率稳步增加(图1)。据此推算,加上矿物燃料消费量增加和将来对能源的需求以及以CO_2为引发机的温室效应气体的增加,到二十一世纪中叶地表平均温度将上升1.5～4.5℃。回顾过去地球的历史,在最后一次冰期,地球平均气温降低了大约2℃,根据采自南极东方站基地深层冰样包裹体气体的分析,当时大气中的CO_2浓度减少到180ppm,冰期结束时空气中CO_2浓度又回升到280ppm,其后一直到十九世纪初,大气中CO_2浓度没有多大的变化(图2)。     

北极地区碳循环研究意义和展望

全球变暖引发了北极地区的快速变化。北极地区苔原冻土带退化、海冰面积退缩和厚度变薄将使北极生态系发生重要变化 ,因而引起碳的生物地球化学循环过程变异。为精确评估北极地区对人为大气CO2 的吸收通量 ,围绕北极苔原、边缘海和极区海域的碳循环研究引起了重视。调查表明 ,北冰洋和亚北冰洋海冰区是海洋吸收大气CO2 的重要汇区 ,北冰洋具有吸收大气CO2 约 1×GtC/a的能力 ,北冰洋夏季冰缘区的长光照和高生产力促进了对大气CO2 的吸收能力 ,北冰洋深水环流和通风作用也有利于表层碳向深水转移。最近有些调查表明 ,如温度继续升高 ,北极苔原有可能从碳汇转变成大气碳源。国际上正加强北极地区碳循环研究的规划和计划 ,企图通过改进现场调查观测手段以及研究方法 ,来定量研究和模式预测变化中北极地区的碳汇潜力及其对地球气候的影响。     

辨析“气候变暖”

近年来人们对＂气候变暖＂及其机制的争论达到了前所未有的程度,这可能是因为气候变化不再是单纯研究大气变化规律的科学,而变成一门与＂减排方案＂和＂征收碳税＂有关的政治与经济问题相联系,与国家经济利益有关的崭新课题.＂气候变暖＂既与利益有关,就会难免偏离公正,偏离纯理论科学.本研究对国内外＂气候变暖＂最新动态进行回顾分析,得出以下认识和结论.1）过去百年城市发展,极大地影响了器测温度数据,如果没有对＂热岛效应＂进行矫正,无疑高估了过去百年全球升温的幅度;2）过去百年全球有所变暖是事实,但不同学者增温估算不一致.不仅升温幅度不确定,而且人类和自然因素对升温贡献各占多少也不确定;如果考虑到城市发展对增温估算的影响,过去百年增温应当比0.4℃更低,远没有达到历史上次级波动的变化范围.3）尽管过去百年地球有所变暖,但在万年轨道尺度上,现在地球处于变冷的大趋势过程中.对现在气候变暖更合理解释,是属于变冷大趋势中的次级变暖波动;4）不论过去还是现在,大气CO2浓度变化总是落后于温度变化,即总是温度驱动着CO2变化,而不是CO2浓度驱动地球增温.