全球气候变暖与未来发展趋势

根据全球及中国气温观测资料分析了近百年全球变暖问题,指出总的变暖趋势对认为温室效应的加剧是气候变暖的原因的意见有利。但温度变化的时空分布则与温室效应的理论结果有不少不一致之处,如变暖的突变性,50年代到70年代的变冷、80年代大洋北部的变冷及中国南部的变冷等。根据代用资料建立的数百年气温序列表明,19世纪是小冰期中的一个冷期。因此,如果从这时开始计算变暖幅度,则可能过高估计了温室效应。     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年（1920’S～1940’S）低0．6～0．11℃。     

全球小冰期的气候变化

根据全球小冰期气候信息的不同代用指标的结果分析,全球小冰期冷、暖气候变化趋势具有一致性.其中,太阳活动是影响全球小冰期气候变化的主要因素,强火山爆发及厄尔尼诺事件则是其强化因素,这些因素通过海-气作用这一复杂机制对全球气候产生深远影响.     

中国高分辨气候记录与全球变化

2001年第一届全国高分辨率气候记录会议提出,用3～5年时间,建立几个较长的可靠的高分辨气候记录。文章介绍了经过几年的努力工作已经获得的数个千年及更长的记录,这些记录数据多已在世界数据中心向科学家公开并很快为科学界引用,从而结束了国际高分辨气候记录数据库极少中国千年气候重建数据的历史;通过对比最近2000年来中国的高分辨气候记录和北半球其他高分辨记录,发现数个世纪的缓慢变冷紧随世纪尺度快速变暖的气候变化模式至少在半球范围是准千年重现的,这一结果指出,我们应该从更长时间跨度的气候旋回自然背景来诊断20世纪的快速变暖     

中国小冰期的气候

在建立了近百年中国10个区的年平均气温序列的基础上,利用史料、冰芯δ18O及树木年轮,重建了各区近400～1000年的10年平均气温序列。分析表明,近千年来中国可能有5次冷期分别出现于1100’s～1150’s,1300’s～1390’s,1450’s～1510’s,1560’s～1690’s及1790’S～1890’S。第4次冷期主要在中国大陆中部最明显,而第5次冷期在中国南部较强。新疆、东北及闽台气温变化与中国其它部分特别是南部及西南有一定差异。如果把最后两次冷期作为中国小冰期的两次主要寒冷阶段,其30年平均气温可能比20世纪中期中国最暖的30年(1920’S～1940’S)低0．6～0．11℃。     

气候系统模式FGOALS_gl模拟的小冰期气候

利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料,驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl,模拟了小冰期(LIA)气候。把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比,结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力,说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因。模拟结果显示,LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温,低纬度地区的降温中心位于对流层中层,北半球降温幅度大于南半球,高纬地区的降温幅度大于低纬地区。分析发现,中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关; 低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关,东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低。LIA时期的降水变化主要位于中低纬地区,表现为日界线东(西)侧降水的负(正)异常。与降水异常相对应,Walker环流加强,东太平洋对流活动减弱,它与低纬地区对流层中层冷异常相联系。与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应,南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右。     

气候系统模式FGOALS_gI模拟的小冰期气候

利用1650～1750年逐年变化的太阳辐照度等外强迫资料,驱动中国科学院大气物理研究所LASG发展的快速气候系统模式FGOALS_gl,模拟了小冰期(LIA)气候.把模拟的LIA表面温度变化与重建资料进行对比,结果表明FGOALS_gl对LIA气候具有较强的模拟能力,说明太阳辐照度的自然变化是导致小冰期气候的重要成因.模拟结果显示,LIA时期纬向平均温度变化表现为整个对流层降温,低纬度地Ⅸ的降温中心位于对流层中层,北半球降温幅度大于南半球,高纬地区的降温幅度大于低纬地区.分析发现,中高纬地区的局地温度变化主要与环流异常相对应的冷暖平流有关;低纬地区的降温主要与赤道东风加强有关,东风增强通过增大蒸发和引起次表层冷海水上翻而令表层温度降低.LIA时期的降水变化丰要位于中低纬地区,表现为日界线东(西)侧降水的负(正)异常.与降水异常相对应.Walker环流加强,东太平洋对流活动减弱,它与低纬地区对流层中层冷异常相联系.与大气层顶净短波辐射异常的季节变化相对应,南、北半球夏季平均表面温度异常较之冬季低0.28℃左右.     

小冰期以来中国季风温水川对全球变暖的响应

中国的季风温冰川主要分布在青藏高原东南部,冰川覆盖面积为１３２０３ｋｍ＾２,占我国冰川总面积的２２．２％。由于这类冰川的特性,对气候变暖极为敏感,自小冰期最盛时（１７世纪）以来,温冰川区平均升温０．８℃,冰川面积减小相当现代面积的３０％,为３９２１．２ｋｍ＾２,预估中国季风温冰川区２１００年的升温值２．１℃,届时冰川面积将减少７５％,达９９００ｋｍ＾２左右,考虑到降水增加趋势等因素,实际冰川退缩比     

小冰期气候的研究

本文总结分析了近年来国内外对小冰期气候的研究,对亚洲、欧洲、北美、南美、非洲、北极地区及南极洲的各种重建气温序列进行了整理。所有序列均取1000-1989年每50年的平均值（最后一个仅有40年）,并统一对近千年平均求距平。发现17世纪及19世纪的冷期有很大普遍性。平均比20世纪后半低1.0℃左右。火山活动与太阳活动（14C）指数及平均气温序列的相关系数分别为-0.49及-0.73,说明这两个因素可能是小冰期形成的原因。     

小冰期以来中国季风温冰川对全球变暖的响应

中国的季风温冰川主要分布在青藏高原东南部、冰川覆盖面积为 １３ ２０３．２ ｋｍ２,占我国冰川 总面积的２２．２％．由于这类冰川的特性、对气候变暖极为敏感自小冰期最盛时（１７世纪）以来,温冰 川区平均升温０．８℃,冰川面积减小相当现代面积的３０％,为３９２１．２ｋｍ２．预估中国季风湿冰川区 ２１００年的升温值２．１℃,届时冰川面积将减少７５％,达９９００ ｋｍ２左右,考虑到降水增加趋势等因 素,实际冰川退缩比例不大于８０％,但这已足以说明温冰川的大规模衰退．其后果将对当地水资源 和环境产生重大影响     

南极地区晚第四纪环境及其与全球变化的关系

南极无冰区和冰芯的记录均表明,晚更新世以来南极地区的环境和气候变化是与全球变化一致的。在最近几十年,大气CO2含量增加已引起南极地区气温升高,冰盖前缘缓慢消退。温室效应将促使南极冰盖（首先是陆缘冰）部分融化,但不可能崩溃。在今后50年内,南极冰盖部分消融引起的海面上升幅度将不超过2m。     

洞穴碳酸钙微层理在中国的首次发现及其对全球变化研究的意义

研究我国北部季风气候区石笋的微生长层及其气候意义，在北京石花洞石笋中发现微生长层。通过年代测定、气候事件控制分析，初步提出了石笋微层的年层时标含义及层厚变化主要响应降水变化的气候意义。试图利用微层的层厚－降水响应关系，重建北京地区最近1130年来干湿变化的年分辨率趋势，通过功率谱分析发现136年、50年、16～18年、11年、5．8年的降水周期变化。     

全球变化与人类活动的相互作用--我国下阶段全球变化研究工作的重点

全球环境变化与可持续发展是当今人类社会面临的两大重要挑战。IGBPⅡ在探索地球系统变化规律的同时,力图将全球变化与可持续发展更紧密地结合,为人类社会的可持续发展提供科学背景和依据。根据国际全球变化研究发展的动向与我国的具体情况,今后我国全球变化与人类活动相互作用研究的重点应放在那些兼备显著区域特色和国际影响力的重大科学问题上。其中值得着重解决的10个科学问题包括：水循环与水问题、人类活动与区域碳循环过程、季风亚洲的人类活动与气候集成、土地利用/土地覆盖变化与陆地生态系统变化、人类活动与大气气溶胶、边缘海及海陆过渡带与人类活动、全球变化的影响与适应性、过去环境变化与中华文明、建设全面小康社会与温室气体减排国际谈判的科学支持、全球变化与人类活动相互作用研究基础信息平台建设。     

末次冰期以来中国自然环境变迁及其与全球变化的关系

末次冰期我国西部的冰川长度比现代冰川长2—5倍,雪线低300—1080m;东部多年冻土区南界在33°20′—33°40′N,青藏高原多年冻土区东北部的下界在海拔2200—2600m 处;黄、东海海平面下降130—155m;经向环流加强,北方冷空气增强。末次冰期以后冰川阶段性退缩,多年冻土区阶段性缩小,海平面间歇性上升;8000—6000aB.P.为高温期,出现2—5m 高海面,5600—5000aB.P.气温短暂下降,海平面突然回落,冰川有所前进;3000aB.P.的新冰期和15—19世纪的小冰期,气候、冰川和海平面都有显著变化。哺乳动物的绝灭和迁徙是自然和人为双重影响的结果。这些变化都是全球变化的表现。     

全球探矿格局巨变的90年代

全球探矿格局进入９０年代发生了极大的变化。由于发达国家“勘探过度”和日益重视采矿对环境的破坏,探矿资金急剧减少,而日益重视选择最佳回收技术。同时,世界对矿产资源的需求却日益增长,要求发现更多的矿产,而第三世界各国拥有丰富的矿产资源并且是勘探程度很低的国家,这使国际探矿资金从发达国家流向拉丁美洲和非州。为提高探矿效果,要求应用矿床学能更好地为探矿服务,而探矿事业的发展将会获得许多新的资料,从而更好地认识矿床的形成,促进矿床学的进展。     

全球碳循环与中国百年气候变化

文章总结近百年来中国气候变化的特点、人类活动对碳循环的影响以及温室气体气候效应的模式研究结果。近百年来,中国年平均温度呈上升趋势,但温度变化具地区性和季节性特征。近50年观测到的冬季增温最为明显,长江中下游地区夏季地区还出现了降温。人类活动被认为是导致全球变暖的重要原因。大气CO2浓度从工业化前的约280ppm增加到了2008年的385.2ppm［1］。20世纪90年代期间,全球碳源为8.0GtC/a（1Gt=10亿吨）,包括化石燃料燃烧产生的碳（6.4±0.4GtC/a）和土地利用变化产生的碳1.6［0.5～2.7］GtC/a。同时大气中增加的碳为3.2±0.1GtC/a和海洋吸收的碳为2.2±0.4GtC/a［2］。碳源比碳汇高出2.6［0.9～4.3］GtC/a,这部分目前学术界还不能解释的碳汇被称为“碳失汇”［2］。北半球陆地生态系统是寻找“碳失汇”的重要方向。目前多数气候模式能够成功再现全球平均气温在过去百年的实际演变。就全球年平均温度在 1880～1999年的变化而言,在自然因子和人为因子的共同强迫作用下,参加IPCC AR4的19个耦合模式集合模拟的变暖趋势为0.67℃/100a,非常接近观测的0.53℃/100a［3］。 多模式集合的结果与观测序列的相关系数可以达到0.87［3］,这种高相关系数主要来自20世纪的变暖趋势。19个耦合模式模拟中国平均气温演变的能力较之模拟全球平均情况要差,与实际观测值之间的相关系数为0.55［4］。这表明对区域尺度的气候变化而言,其情况要比全球平均情况复杂的多,特别是中国地区存在的高浓度气溶胶,能在很大程度上影响中国区域的气候变化。由于气候变化同时受地球系统的自然变率和人为因子的影响,更进一步了解全球碳循环对中国近百年气候变化的影响还依赖于地球气候系统模式对各种自然和人为气候强迫的模拟准确性,特别需要结合观测和模拟减小陆地生态系统碳源汇的不确定性。     

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。