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。     

过去1 000 a大气中主要温室气体冰芯记录研究概述

对南北两极和中低纬度山地冰芯中开展的温室气体的相关研究进行了回顾.结果显示:在1000aBP到工业革命阶段,大气中CO2,CH4和N2O等温室气体的浓度及气体稳定同位素受各种自然来源影响显著,平均含量较低,浓度波动也较小;工业革命之后,随着人类工农业等活动对环境的影响的加剧,大气中3种温室气体的含量呈现出剧烈的上升趋势.2007年IPCC第四次评估报告显示,目前CO2、CH4和N2O气体浓度的全球大气平均含量分别达到379mL·m-3、1774μL·m-3和319μL·m-3.对影响工业革命前南极、格陵兰及青藏高原冰芯中温室气体的含量的因素总结发现,由于受不同的温度、杂质含量等条件的影响,温室气体含量区域差异较大.1800A.D.以前,格陵兰冰芯中CO2的含量较南极冰芯高出9mL·m-3,青藏高原达索普冰芯CH4平均含量较南极和格陵兰冰盖高出15%～20%,格陵兰冰芯中的N2O含量也明显高于南极冰芯.工业革命以后,冰芯中3种气体浓度表现出强烈的上升趋势,并均达到1000A.D.以来的最高值.     

早新生代温室气候及冰期气候转型的模拟研究

早新生代是地质史上最后一个温室气候期,随后南极冰盖形成,地球进入到晚新生代冰期。温室气候的成因和冰期气候转型的机制一直是国际相关学界关注的问题。评述国际上对此开展的古气候模拟,反映了早新生代温室气候受到了海洋和大陆的地理位置、暖海洋温盐环流和海洋热输送、太阳辐射和大气CO2浓度变化的作用和影响。古气候模拟还反映了早新生代温室气候转向冰期气候,受到了大洋通道改变和高原构造隆起、大气成分变化以及海陆生态系相互的作用和反馈。这些古气候模拟试验锁定在气候变化的关键时段和重要驱动因子,对测试地球内外驱动力和地球各圈层反馈作用提供了重要的科学依据;温室气候以及趋向冰期气候的模拟研究对探讨气候变化内在机制、预测未来气候具有重要意义。      

北京地区大气主要温室气体的季节变化

摘　要：报道了北京主要温室气体浓度最新变化情况,采用1993—2002年北京主要温室气体周平均浓度的数据,用时间序列分解的方法对其季节变化进行了分析研究,并对造成北京主要温室气体季节变化的原因进行了初步探讨。分析发现北京大气CH4的季节变化范围在－49．2×10－ 9～ 55．7×10－ 9（V／V）之间,并呈现出双峰模态;北京大气CO2浓度的季节变化范围在－26．4×10－ 6～ 34．0×10－ 6（V／V）之间;北京大气 N 2 O浓度变化没有明显的季节变化特点。     

中国瓦里关和上甸子大气温室气体浓度变化特征

研究典型区域大气温室气体的变化有助于有效应对气候变化、减缓全球变暖和减少极端气候事件.选取1997-2018年瓦里关和2009-2015年上甸子温室气体月值数据,应用线性趋势分析法和Mann-Kendall突变检验法分析两站温室气体的时间序列特征、季节变化趋势,构建HYSPLIT后向轨迹模型分析季风运输和大气边界层条件...     

温室气体浓度增加情景下大西洋温盐环流的演变

温室气体浓度增加(以CO2为主)引起的温盐环流演变在未来气候系统中扮演非常重要的角色.在最新的温室气体排放情景下,利用基于德国马普气象研究所为IPCC第四次评估报告而最新发展的气候模式(ECHAM5/MPIOM),对3种不同的温室气体排放假设(B1,A1B,A2)进行了可靠的数值模拟.在此基础上,就大西洋温盐环流和北大西洋深层水形成的变化,以及北大西洋不同海区的温盐环流对温室气体浓度增加的响应,对模拟结果进行了分析.研究揭示,到21世纪末,在3种CO2排放情景下,温盐环流强度分别减弱了4Sv(1Sv=106m3/s)、5.1Sv、5.2Sv,大体相当于减弱了20%、25%、25.1%.由于全球变暖引起副极地海区表层海水变暖变淡,拉不拉多海(LabradorSea)和丹麦海峡(DenmarkStrait)以南区域的深层对流有所减弱.而在格陵兰-冰岛-挪威海(GINSea)的情况相反,由于北大西洋暖流的增强,通过法鲁海峡(Faro-BankChannel)进入GIN海域的高盐水增加,导致GIN海域上层盐度(密度)增加,进而深层对流加强.在A1B情景下,由于全球变暖北大西洋的深层水生成率从16.2Sv降到了12.9Sv.     

国际温室气体减排情景方案比较分析

在整理、介绍主要国际组织、国家、研究机构和一些学者所提出的温室气体减排情景方案、减排目标和设想的基础上,对当前国际上主要的温室气体减排情景方案的温室气体减排目标、大气温室气体浓度目标和温度控制目标进行了归纳、比较和综合分析。研究结果表明：①国际组织和主要国家对温度升高的控制目标总体以2℃为主,即到21世纪末,将大气温度控制在不高于工业革命前2℃的范围内;②国际组织和主要国家的温室气体减排方案一般都倾向于在2050年将大气温室气体浓度控制在450×10^-6~550×10^-6CO₂e（二氧化碳当量）的范围内,但各个方案中有关具体的减排责任分配、减排措施和减排量分歧仍然较大;③在确定温室气体减排目标和减排配额时,国际组织和主要国家一般都按照“共同但有区别”的原则,倾向于为发达国家制定减排目标,但也有个别方案认为发展中国家也应承担量化的减排义务。     

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     

国际主要温室气体排放数据集比较分析研究

温室气体排放数据集是国际上开展温室气体排放评价与减排责任谈判的数据基础。对国际上温室气体排放的数据集进行了细致的调研和分析,收集并较为全面深入地比较分析了美国能源信息管理局（EIA）数据集、世界资源研究所（WRI）数据集、美国橡树岭国家实验室CO2信息分析中心（CDIAC）数据集、联合国气候变化框架公约（UNFCCC）数据集和OECD国际能源署（IEA）数据集等5个全球尺度的国际主要温室气体数据集的主要信息。概括了这5个国际主要温室气体数据集的开发机构概况、分析了数据集的详细特征、定量比较了这些数据集的可用性与差异。     

污水处理中温室气体的排放与控制

污水处理过程中产生的温室气体不可避免地排放到大气中去,使污水处理工程成为一个连续的温室气体发生器。通过对污水处理过程中温室气体的产生过程进行研究,计算总结了污水处理厂温室气体的理论排放量,并根据目前研究状况提出了适用于污水处理领域温室气体减排的控制技术。     

地球系统模式CESM1.0对太阳辐射和温室气体的敏感性差异研究

利用通用地球系统模式CESM 1.0的全强迫试验和单因子敏感性试验结果, 初步探讨了CESM模拟的地表气温、降水率对太阳辐射和温室气体的敏感性差异, 以便更好地认识自然和人为因子对全球气候变化的贡献。结果表明: 地球系统模式CESM 1.0对温室气体变化的敏感性比对太阳辐射的敏感性高, 温室气体含量变化引起相当于1W/m2的辐射强迫增加会导致全球平均温度上升0.51℃, 而太阳辐射变化1W/m2时全球平均温度仅上升0.27℃; 在太阳辐射单因子敏感性试验中, 地表气温每升高1℃降水量增加2.91% , 要高于温室气体单因子敏感性试验的增量2.22% 。另外, 自然和人为因子所导致的地表气温空间变化特征也不相同, 在太阳活动影响下, 气温首先在北欧区域明显升高, 赤道西太平洋暖池区域随着总太阳辐射量的增加而明显变暖, 但在白令海峡和格陵兰岛区域则出现明显降温; 而在温室气体影响下, 地表气温则在北半球高纬区域显著增加, 赤道东太平洋区域随着温室气体浓度的增加呈现出类似 El Niño 的分布型态。     

南极新生代海陆格局变迁对全球气候变化的影响

南极大陆记录了新生代以来地质演化中多次重大地质事件,包括大陆生长、裂解和离散、全球冷却和大陆尺度南极冰盖的发展等。尽管非常重要,但至今关于南极大陆新生代地质演化仍有诸多争论。文章主要针对塔斯曼通道和德雷克海峡贯通过程,系统总结并分析了南极洲、南美洲和澳大利亚的构造、岩浆和沉积演化历史。始新世晚期至渐新世早期开始发育的南极环极洋流（ACC）受德雷克海峡和塔斯曼通道扩张程度的控制。综合分析和对比研究表明,~34 Ma全球气候从"暖室"到"冷室"的转变与ACC开始的时间一致,表明构造通道的打开控制了ACC的发育,进而对全球气候产生了重要影响。最后,简要总结了南极作为一个完整的地球系统,其新生代地质演化如何控制海陆格局的变迁,并提出未来研究需要解决的关键问题。     

新生代以来底栖有孔虫碳氧同位素变化在偏心率长周期上的相位关系及其指示意义

新生代以来地球气候依次经历了两极无冰、单极有冰和两极有冰的气候状态,对比研究这些不同气候背景下地球气候的演化历史可以为我们全面理解新生代气候演化的驱动机制提供新思路。为了探索偏心率长周期上(400 ka)气候变化与冰盖演化和碳循环之间的关系,汇总了新生代以来全球大洋10个站位底栖有孔虫成对的δ¹⁸O和δ¹³C记录,采用交叉小波、瞬时相位和滤波方法,分析了它们在偏心率长周期上的相位关系。分析结果表明,新生代大部分时段底栖有孔虫δ¹⁸O和δ¹³C在偏心率长周期上都具有较高的相关性,但是晚中新世到早上新世相对较弱。新生代底栖有孔虫δ¹⁸O在偏心率长周期上略领先δ¹³C的变化。古新世-始新世无冰期,偏心率长周期上底栖有孔虫δ¹⁸O和δ¹³C接近同相位,主要由轨道驱动的降水变化引起的营养盐-生物泵和陆源碳输入控制,该过程强调碳循环的低纬驱动。渐新世-中新世南极有冰的气候状态下;δ¹⁸O和δ¹³C的相位关系及其驱动机制与古新世-始新世类似,这表明南极冰盖对碳循环和气候变化的影响有限。此外,中新世冰盖变化引起的海平面升降导致陆架碳酸钙在冰期-间冰期旋回上的变化是促使中新世底栖有孔虫δ¹⁸O和δ¹³C在偏心率长周期上趋于同相位的一个重要原因。在中中新世气候适宜期,偏心率长周期上δ¹³C短暂领先δ¹⁸O的变化可能是由于火山除气作用导致CO₂大量入侵海-气系统所致;约13.8 Ma东南极冰盖扩张之后,偏心率长周期上δ¹⁸O开始领先δ¹³C的变化,并且相位差逐渐增大;表明东南极冰盖扩张足以通过调节大洋环流、海平面、生产力、陆源碳输入和陆地植被进一步影响大洋碳循环和气候变化。上新世以来偏心率长周期上δ¹⁸O领先δ¹³C变化,并且相位差达到了新生代的最大值(约100 ka),表明两极冰盖的大幅度生长,已经深刻影响了碳循环和气候变化。

     

黄河流域水循环演变若干问题的研究

从若干方面的研究结果揭示了黄河流域水循环发生的巨大变化.水循环是水资源科学评价与合理开发利用的基本依据.水循环主要要素的变化取决于气候条件的变化与人类活动的影响.对前者宜采用适应性对策,在研究气候变化的基础上,分析水循环变动的规律并预测其趋势,制定相应的适应性措施;对于后者则应加强水资源开发利用的科学管理,以维持流域天然水资源的可更新(可再生)性.     

Greenhouse gases mitigation against climate change: United States-Mexico border study case

Solar radiation is one of the most important energy resources of our planet. The interest in its use as a renewable and clean energy to mitigate the greenhouse gases (GHG) effects has increased significantly. This paper evaluates the measurements of global solar radiation and its energy potential and presents a comparison between both of them, as an example of the effort to reduce GHG emissions. The measurements were made with pyranometers installed in the city of Mexicali, Baja California, located in northwestern Mexico, and the city of Yuma, Arizona, located in the southwestern United States. Separated by a distance of 96 km, both cities have a sustained development and are climatically similar, since they present numerous sunny days, extreme hot temperatures and little precipitation. The results presented show differences in their behavior and in the solar radiation measurement values, especially for the critical spring and summer seasons, with values 15.73% (0.042 kW/m²) higher in Mexicali with respect to Yuma. Energy power is estimated, and it is discussed with some variables as global solar radiation, rainfall, air temperature, relative humidity and climatology of clear, partly cloudy, and cloudy days. With this estimation, the solar energy used and GHG avoided is projected for Mexicali. It is assessed that 291 tons of GHG are prevented. The Mexicali values of potential energy are higher than those of Yuma; therefore, this solar and energy comparative study provides reasons to develop these technologies in Mexico, but solar technologies should be deployed also in Yuma. The measured data at the regional level demonstrate their importance, and the relevance of the proposed mitigation strategy for climate change.     

2001~2010年中国陆地生态系统农林产品利用的碳消耗的时空变异研究

人类是陆地生态系统的重要组成部分,可以视为区域陆地生态系统的消费者,人类对陆地生态系统净初级生产力（NPP）的消耗是区域碳消耗的重要途径。量化农林产品利用的碳消耗总量（CCU）有助于准确评估生物圈与大气间的碳交换,为全球陆地生态系统的碳管理提供理论依据。基于农产品、草产品及林产品的统计数据,本研究评估了中国区域2000s人类利用农林产品引起的碳消耗总量及强度,结果表明：2001~2010年,农林产品利用的碳消耗总量为805.79TgC/a,占全国NPP总量的28.49%,最大值出现在山东、河南、广西等地。其中,农产品利用的碳消耗总量达到630.54TgC/a,最大值也出现在山东、河南和广西;草产品利用的碳消耗总量为114.90TgC/a,内蒙古、新疆和四川贡献的份额较大;林产品利用的碳消耗总量最少,仅为60.35TgC/a,主要分布在福建、浙江、湖南等地。碳消耗强度存在明显的区域差异,农林产品利用的碳消耗强度与农产品利用的碳消耗强度具有相似的空间分布,最大值均出现在山东、江苏等地;草产品利用的碳消耗强度的最大值出现在重庆、内蒙古、四川等地;林产品利用的碳消耗强度则出现在浙江、福建。中国区域农林产品利用的碳消耗总量及强度在年际间普遍呈现增大的趋势,碳消耗总量年均增加22.02TgC。本研究表明,农林产品利用的碳消耗在维持区域陆地生态系统碳平衡中起着重要作用,需要在今后予以充分重视。     

渭河盆地新生代孢粉组合与植被演化特征

在新生代全球变冷的背景下,亚洲环境变化的主要特征之一是季风气候的形成和演化。渭河盆地具有连续的新生代沉积序列,为研究新生代植被演化历史,探究季风的阶段性变化特征提供了良好材料。文章通过分析和综合集成渭河盆地新生代的孢粉记录,初步重建了新生代以来的古植被和古气候变化序列。始新世植被以含热带亚热带乔木成分的落叶阔叶林为主,气候暖湿;渐新世植被类型为含常绿树种的落叶阔叶林,气候相对暖热湿润;早中新世植被以落叶阔叶树为主,气候温暖湿润,晚中新世植被以森林草原为主,气温和降水比早中新世略有降低;上新世植被为落叶阔叶林和针叶林交替出现,后期变为森林草原,气候向干凉方向发展;第四纪以来,植被向森林草原—稀疏的森林草原—草原发展,气候变化趋于凉干。新生代以来降水阶段性减少,与全球变冷趋势基本一致,可能揭示了全球变冷对构造时间尺度亚洲季风降水和植被演替的影响。

     

Geochemical Evolution and Environmental Changes of Qinghai—Xizang Plateau Since Late Cenozoic

Long-and short-term climatic curves were preliminarily established based on the comprehensive analysis of geochemical information since the Late Cenozoic in the Qinghai Xizang(Qinghai-Tibet)Plateau.The curves show that the climate in the plateau was alternatively dry-warm and cold-wet during the period of 30-3.4 Ma when the plateau was not uplifted to an enough altitude and the monsoon was not completely formed either,In the period of 3.4-0.73 Ma.the climate fluctuated between dry-cold and wet-warm when the plateau was rapidly uplifted and the Asian monsoon was consequently formed.Since 0.73 Ma.the climate became even drier when the plateau continuously rose.In the Holocene period.the climate alternatively changed with a complex model of being cool-dry,warm-wet and cold-wet.