丁一汇院士报告2013 10.21.pptx

丁一汇 （中国气象局 国家气候中心，北京，100081,E-mail: dingyh@) 2013年10月21日 南京大学 ;提纲;;地球的气候不断地在变化着，但地质年代的气候变化总体上 在时间上是缓慢的，而现代气候变化是快速的，这种变化速 度是空前的，并且二氧化碳与温度变化总是以响应-反馈循 环以大致相同的趋势在演变。二氧化碳是气候变化的一个关 键驱动力。 近百年的现代气候变化是由自然的气候波动与人类活动共同 造成，而近50年的全球变暖主要是由人类活动造成。有多个 证据可以支持这个结论。这种科学的共识导致了国际上政治 层面的重大决策，即制定了联合国气候变化框架公约与京都 议定书,以及哥本哈根大会提出的2度阈值。 ;地质年代的气候变化的特征与主要驱动力;4亿年来大陆冰期的CO2的变化;新生代（6500万年-现在）;IPCC，2007;浓度;For past 425 ky, (A) GHGs and sea level, (B) Surface albedo and GHG forcings, (C) Observed and calculated temperatures;近1千年Law Dome得到的大气CO2 浓度变化 （Siegenthaler et al.，2005）;工业化（1750年）以来，大气中温室气体明显增加。;近260年CO2等温室气体的浓度变化由 冰芯、冰川雪和直接测量获得 （MacFarling Meure etal et al.,2006);1800－2006年化石燃料燃烧排放的CO2 （蓝线）与1847－2008年 大气CO2 浓度曲线（红线），化石燃料燃烧每年排放300亿吨CO2， 热带毁林和土地利用变化释放30－50吨CO2/年。;全球CO2（a）和总温室气体（b）（实线）历史的和预测的排放 （World Bank，2012）;;IPCC, 2007;;(WMO 2009);CO2与温度的关系;;;CO2 浓度和温度。（a）过去2万2千年的全球代用温度曲线（蓝色对全新世早期11.5-6.5千年平均的偏差），南极冰芯温度记录（红色）和大气 CO2浓度（黄圈）。Holocene:全新世，YD新仙女木事件，OD，老仙女木事件，LGM，末次冰盛期。误差范围为1个标准差。（b）全球（灰色），北半球（NH，蓝色）和南半球（SH，红色）CO2浓度和温度的位相关系。根据2万-1万年前1000次蒙特卡洛模拟的后延相关得到。CO2浓度超前全球温度占模拟的90%，落后的占6% 。 （Shakun et al.,2012）;;;; 地球能量收支各分量的估算值。到达大气顶的入射太阳辐射（341wm－2，100％）的三分之一左右被直接 反射回太空（102wm－2），余下的三分之一（239wm－2，70％）由地表（161wm－2）、云和气溶胶等吸收 （78wm－2）。为了平衡吸收的入射太阳辐射能（239wm－2），地球平均要辐射同样大小的能量（239wm－2）到太空。根据维恩辐射定律，地球主要在红外谱辐射能量。这些由陆地和海洋辐射的红外热辐射被大气（含云，CO2和其它温室气体等）吸收并重新辐射回地球表面，从而导致地球－大气耦合系统的增暖。这叫作自然的温室效应。 （Trenberth等， 2009） ;2000-2010年全球年平均能量收支通量单位：Wm-2;大气顶和地表能量平衡;引起气候变化某一因子影响程度的一种度量（w/m2），表征当这 一因子由于某种原因发生改变时，它在多大程度上能够影响地 球—大气系统的能量平衡。采用“辐射”一词是因为这些因子改 变地球大气内射入太阳辐射和射出红外辐射之间的平衡。这种辐 射平衡控制着地球的地面温度。采用“强迫”一词是为指出，地 球的辐射平衡被迫离开它的正常状态。RF定量表示为大气顶测到 的全球单位面积的能量变化率。如RF是正，地气系统的能量将最 终增加，导致地气系统变暖，反之变冷。计算每一种因子的RF是 一个复杂的科学问题。;应该指出，不论地表和大气内部的物理过程如何复杂，都如 本讲开始时所指出，进入与离开大气顶的辐射能量之间必需 保持平衡。在有云的大气中，进入大气的净太阳辐射为 240w/m2，则射出的长波辐射必需也有这个量。这种平衡一 旦被破坏，它可以通过地球表面温度的升高来恢复平衡。由 于大气成分中存在着自然产生的温室气体、云和水汽，通过 它们产生的正辐射强迫和温室效应，即自然的温室效应可使 地表增暖，温度比没有这