生物圈变化与气候

近百年来全球气候变化的总趋势是地面气温逐渐变暖*[1],虽然40—60年代有一些小的波动。一般认为当代气侯变暖的主要原因是大气中CO_2及其它温室气体的增加。而CO_2的增加,又主要是由于人类进入工业化社会后煤、石油等矿物燃料的燃烧所造成的。然而也有不同的看法,Woodwell[2]详细讨论了生物圈变化的极重要的潜在作用,他认为到上世纪末采伐森林和扩大耕地已经成为大气中CO_2的第二种来源,它在数量上和迄今由于使用地下燃料所造成的CO_2源相当,因此应该重新评价现有CO_2的循环模式。图1是Robock[3]1985年给出的包括植被在内的气侯反馈图,植被通过与大气成份、反射率、蒸散等过程的反馈而与气候相互作用。因此必须高度重视研究生物地球化学过程和物理过程及其对气候的影响,还必须研究人类活动对这些过程的干扰。本文将分四个问题对此进行简单介绍和评述。     

矿物燃料的排放不一定导致全球增暖

矿物燃料燃烧同时向大气排放二氧化碳和二氧化硫。前者增强温室效应导致低层大气变暖,而后者形成硫酸盐气溶胶,可产生冷却效应。好多年前,已有人提出这两种过程能够相互补偿的可能性。但是近年来,更多的注意力集中在温室效应上。目前,人们重新对于对流层的气溶胶发生兴趣,意识到它们不仅通过晴空辐射效应,而且可以改变云的反照率,从而对气候产生影响。控制矿物燃料的使用,就可以同时改变CO_2和SO_2的排放量,本文研究了气候系统对它们同时变化的敏感性。可以相信:经过10～30年后,SO_2浓度变化引起的辐射效应的增加可能大于SO_2排放量减小所引起的辐射效应的减小。     

空气污染与气候变化

近50年来,全球气候变化主要由大气温室气体浓度的日益增加引起,而空气污染主要由悬浮于空气中的大气气溶胶粒子造成,它们都主要由矿物燃料的燃烧排放形成.近年的研究表明,大气气溶胶粒子也具有气候效应:一是通过散射和吸收太阳光,减少到达地面的太阳辐射而具有降冷作用,可抵消一部分由温室气体造成的变暖作用;二是可以作为云中凝结核改变云微物理过程和降水性质,改变大气的水循环.大气气溶胶对于经济社会的许多方面,如农业、水资源、人体健康、城市化等也表现出重要的影响.由于空气污染和气候变化在很大程度上有共同的原因,即主要都是由矿物燃料燃烧的排放造成,因而减轻和控制空气污染与减少温室气体排放保护气候在行动上应是一致的.为了从经济上得到最大的节约和获得双赢的效果,应该采取协同应对空气污染和气候变化的减排战略,即应该采取统一的而不是分离的科学研究和应对战略.     

谈谈CO_2的变化

大气中CO_2的容积含量一般为0.03％,即320PPm。从本世纪以来浓度已有了增加并在继续增加,增加速率还有增长的趋势,大气CO_2含量的增加主要是由于矿物燃料使用量增加(研究表明,大气中CO_2含量的增加大约相当于矿物燃料燃烧时放出的CO_2的50％),人类活动的增加和更多的开发利用也增加了CO_2的释放。     

近代气候理论的发展和人类活动影响气候变化的展望

本文对近代物理—动力气候学的进展作了简要的报导,着重讨论了大气成份(H_2,CO_2,O_3等)和极冰对气候的影响。并对由于人类活动使大气中二氧化碳成份等增加后对未来气候可能产生的冲击也作了评述。     

全球大气污染问题

文内讨论了由于人类活动过程引起的平流层和对流层大气组成成份变化问题,及其对全球气候可能造成的影响。使空气污染的气体不仅在工业地区应该考虑,而且在世界范围内也越来越引起人们的注意。这是由于大气中组成成份的长期变化以及由此而影响气候变化的结果所引起的。对大气中的一些重要成份(它们有一部分是人类活动影响而产生的)进行简单的分     

气候将怎样变化

20世纪中叶以前,由于人类的活动引起的气候振幅是比较小的。最近这种情况却大大不同了。燃烧各种不同的燃料使得碳酸气(CO_2)在大气中的含量直线上升;与此同时,生物机体和由它们新陈代谢的产物中的碳的储量却减少了——大面积的森林被砍伐、土壤中的腐植质含量降低,这也使得进入大气中的CO_2多起来。     

二氧化碳——气候影响问题

二氧化碳遍及整个地球系统.它不是被动地存在于地球系统中,而是作为海洋、大气和生物圈中碳循环的中介物质.从CO_2的循环特点方面可以看出,海洋和生物圈中的CO_2的交换是基本平衡的,而人类燃烧矿物燃料却使大气中CO_2含量持续增加.根据美国的两个观测记录最长的测站(在夏威夷群岛)资料可见,自1958年以来,CO_2增加了10%以上.据研究指出,在工业革命前,CO_2的含量是270-290ppm,现在达340ppm,估计到二十一世纪中期将上升到600ppm. 按CO_2变化量的估计值推断的全球性增     

美国通量科学计划中的美国长期通量观测网(2/98)

1　引言对全球碳循环了解得不够 ,导致未来大气ＣＯ2 浓度预测的不确定性增加。人们一直认为 ,陆地生态系统对矿物燃料燃烧所释放的ＣＯ2 有较大的净吸收 ,并用此解释矿物燃料燃烧和森林砍伐导致大气中ＣＯ2 量增加的原因。海洋对大气中ＣＯ2 有吸收作用 ,但观测事实表明两者并不平衡 ,即所谓的“碳损失”现象。现在人们主张用陆地生态系统对矿物燃料燃烧释放出的ＣＯ2 有较大的净吸收来解释这一现象。大气中ＣＯ2 的累积速率存在较大的年际和 10ａ(年代 )际的时间尺度变化 ,我们目前尚不能确切地定量的解释这些观测事实。因为不同的解释意…     

二氧化碳——气候影响问题—有人预期地球可能不断变暖

近十年来,气候异常现象引起世界各国政府和有关部门的重视。气候变化问题也成为许多国家和世界气象组织80年代的重点研究课题之一。除了海—气相互作用引起的气候异常之外,许多科学家还注意到一个更危险和潜在的因素,即大气中的二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)含量的迅速增长将导致对流层大气的增暖。 CO_2的问题及其对社会的影响的重要性正受到美国等许多国家和国际科学组织的重视。下面介绍领导国际气候研究计划的组织——联合科学委员会成员之一,气象学家P.J.韦伯斯特教授及有关近几年来人们研究CO_2及其对气候的影响(即所谓CO_2——气候问题)的     

SO2与CO2反向气候效应的模拟

ＳＯ２构成的去凝结核会增加行星反照率，因此可使行星变冷。这种效应可抵消由温室气体增加造成的全球增暖。在二维模式中详细论述了矿物燃料燃烧与影响云反照率的ＳＯ２的关系以便计算气候效应。尽管我们在硫酸盐气溶胶和大气源汇方面的知识存在很大缺陷，还是有可能得出一般性结论。按保守算法，结果表明由于ＳＯ２排放导致的变冷作用目前能抵消ＣＯ２增温效应的５０％，模式预测出自１９８０年以来有一个强大的增温趋势，仅１９８     

二氧化碳与气候变化

大气中二氧化碳(CO_2)的浓度接连不断地增加,照这样下去,预料在下世纪后半期将达到本世纪初的2倍。CO_2浓度的增大会对气候造成什么样的影响呢?下面介绍世界许多研究所对这个问题研究的现状。     

大气中H_2O、CO_2和O_3的重叠吸收对CO_2辐射效应的影响

本文研究了大气中 H_2O、CO_2和 O_3吸收带对因 CO_2增加一倍所引起的辐射收支扰动的重叠影响。这种影响与大气中的各种气体量以及吸收带的强度有关。我们用吸收带的窄谱带表达式研究了与气体含量的变化有关的这种影响。这个谱带表达式能考虑吸收带结构,从而说明吸收气体频谱特征的相关。据发现,H_2O 和 O_3的存在对 CO_2所引起的平流层中太阳辐射和热辐射扰动的影响都是比较小的。然而,在对流层和地面,这种重叠影响似乎是十分重要的,并且改变了 CO_2引起的辐射能量扰动的垂直分布。例如,在红外区,这个影响是减小了 CO_2放射辐射的效率,同时加强由于 CO_2增加所引起的从平流层来的向下热通量在对流层的吸收。各种气体的重叠吸收的净效果是使由于 CO_2增加而引起的对流层的加热变大和使引起的地面加热减小。我们也发现,由于大气中 H_2O的变化,重叠吸收影响有很强的季节和纬度变化。     

气候变化中下垫面作用的数值模拟

本文利用一个三维数值模式,对下垫面在气候变化中的作用进行了数值模拟.共做了两个均一土壤下垫面试验和一个非均一土壤下垫面试验.结果表明,东半球夏季季风气候区的基本气候特征,主要是由海陆分布和大地形的影响所产生.但是,细致的气候特征却受下垫面土壤物理性质和初始湿度的很大影响.而且,通过环流系统的相互作用,除对本地区天气气候产生影响外,还会影响周围地区.非洲撒哈拉大沙漠的形成很可能是长期受到海陆分布及高原地形所造成的基本气候场作用的结果.     

轻雾、烟、霾、浮尘的判别及对空气质量的影响

近年来随着城市化进程的加快和工业的发展,排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,使水平能见度降低,空气质量下降,从而影响人们的生活、工作,危害着人们的身体健康。轻雾、烟、霾、浮尘都是影响能见度的天气现象,但是它们很难定量。在观测时,对轻雾、烟、霾、浮尘能否加以正确的判别,原始记录是否准确,将会对以后的天气预报、气候分析和科学研究产生很大的影响。因此,有必要根据这几种天气现象的形成条件和特征对它们加以有效地区分。1轻雾、烟、霾、浮尘的判别(1)闻气味:有烟时,通常有很浓的烟味,而轻雾、霾、浮尘不会产生这种味道。(2)…     

冰期气候的数值模拟

应用CLIMAP重建的18000年以前的地表条件,作者用大气所两层大气环流模式模拟了冰极盛期7月份的气候。结果表明:全球气温明显低于模拟的现在7月份的气温,降水和总云量减少了,海平面气压升高了,而这些变化尤其是气温的变化以北半球高纬陆地区域和南极区为甚;CO_2含量改变到现代值以后,引起的气候反响很小,说明必须用联合模式来研究。作者还指出,冰期边条件引起的气候反响与CO_2含量加倍引起的气候反响有某种一致,这对我们理解气候系统如何响应外界的强迫是一个启发。     

光伏电站对生态环境气候的影响综述

太阳能对于缓解化石燃料短缺、燃烧造成的环境问题以及全球气候变暖有着十分重要的作用.全球光伏产业发展迅速,然而大规模布设光伏组件对生态环境及气候也造成了不同程度的影响.基于对全球、国家区域、城市地区和局部地区大规模发展光伏电站对生态环境及气候造成的影响进行总结归纳,分析讨论建设光伏电站对于不同尺度区域环境的反馈作用.结果...     

酸雨测量值准确性与操作方法的关系

酸雨是指由于自然或人类的活动造成降水酸化。除自然原因如火山爆发、森林火灾外,人类燃烧化石燃料产生的二氧化硫（SO2）和氮氧化合物（NOx）进入大气后,扩散迁移,转化成酸性物质。这些产物除沉降外,其它是通过大气降水冲刷到地面,形成酸雨。     

十种谬误:对有关二氧化碳/气候的争论持怀疑态度者的观点

作者以怀疑的眼光回顾了有关大气中CO_2增加引起的可能气候效应的争论。对一般认为的十种谬误或未经证实的论点进行了讨论,它们是: 1.模式比数据好; 2.政府认可即等于科学证实; 3.气候变化将表现出不连续性; 4.随气候变率气候变化的增加; 5.过去100年的变暖趋势清楚证明CO_2增加引起气候变暖正在来临; 6.破记录的高温表明CO_2增加引起升温,破记录的低温表明临近一个冰期; 7.CO_2的间接的气候效应比直接效应更重要; 8.即使许多模式建立者不能预测下一年度的气候,农民制定农业生产计划时仍使用气候变暖的预测; 9.由于树的生长期很长,森林尤其易受气候变暖的危害; 10.砍伐森林相当于使土地沙漠化。     

北京市的城市热岛特征

(一) 由于人类生产活动的发展,人口逐渐集中于城镇。城市大量的建筑物、水泥或沥青路面等代替了植被覆盖着的自然表面,城市工业、交通运输和居民生活燃烧煤、石油等化石燃料向城市大气释放了大量的热量和大气污染物。由于上述种种原因,在城市这一特殊的下垫面上形成一种有别于郊区的特殊气候,气候工作者称之为城市气候。城市气候的基本特征一般可概括为气温高、湿度低、风速小、能见度差、雾多、降水多和太阳辐射量减少等。当今世界大城市正在增多,城市人口