第六章-全球变化与海平面变化

全球变化与海平面变化据考证，在距今约3000多年前，我国中原地区的气候比现在暖和得多，那里生存着许多热带和亚热带动植物。热带标准动物——大象几乎随处可见。因此，当时的河南省称为豫州，“豫”字形象比喻为一个人牵了一头大象，直到现在，河南省仍简称“豫”。全球变化全球变化指在地球环境方面，自然和人为因素变化导致所有的全球问题以及相互作用。主要内容：全球气候变暖大气臭氧层的损耗大气中氧化作用的减弱生物多样性的减少土地利用格局与环境质量的改变人口的急剧增加地质时期（距今22亿年—1万年），曾反复出现过3次大冰期，气温呈下降趋势；大冰期之间为间冰期，气温呈上升趋势。历史时期（1万年左右），有时为温暖期，有时为寒冷期。我国历史时期的气候大约可分为4个温暖期，4个寒冷期。19世纪末以来，世界气温出现明显的波动上升现象。全球气候变化第一次温暖时期（公元前3500—前1000年）据历史资料记载，黄河流域有象、水牛和竹等。估计当时的气温和降水量数值都比现在高，是我国历史时期最温暖的时代。第一次寒冷时期（公元前1000—前850年）据历史资料记载，汉水曾两次结冰，紧接着又是大旱，气候寒冷干燥。第二次温暖时期（公元前770—公元初）据历史资料记载，鲁国（今山东）冬天没有冰，当时竹、梅等亚热带植物分布界限偏北，表明当时气候比现在暖。第二次寒冷时期（公元初—6世纪）据历史资料记载，淮河曾结冰，从昌黎到营口的渤海海面曾三年结冰，表明气温下降。我国历史时期的寒暖变化第三次温暖时期（7—9世纪）据历史资料记载，当时的长安（今西安）无冰雪，梅和柑橘都能在关中地区生长，表明气候转暖。第三次寒冷时期（10—12世纪）据历史资料记载，华北已无野生梅，太湖曾全部冻结，苏州附近的南运河曾经常结冰，福建的荔枝曾两次冻死，表明当时的气候比现在冷得多。第四次温暖时期（13世纪）据历史资料记载，杭州曾几年无冰雪，西安等地有竹子生长，显示气候转暖。第四次寒冷时期（15—19世纪）这段时间长达500年。当时北京附近的运河封冻期比现在长50天左右。温度距平（℃）年公元1856－2003年全球地表温度变化（相对于1961－1990年30年气候平均）(updatedfromJonesetal.,2003)1860-2000年全球地表温度上升0.4－0.8℃(平均0.6℃)；近百年间17个最暖年份出现在1983年以后。20世纪以来，1998年最暖，2002和2003年为第二和第三暖年。近现代全球年平均气温变化曲线图全球气候变暖的影响1.导致生态系统的调整2.海平面上升3.可能导致干旱、洪涝、暴雨等灾害事件的增加。进而导致世界各国经济结构的变化4.对人类健康的威胁会增加1.导致生态系统的调整全球气候变暖，将会改变植被群落的结构、组成及生物量，使森林生态系统的空间格局发生变化，同时也造成生物多样性的减少。2.海平面上升气候变暖的后果--海平面上升！思考：(1)全球气候变暖如何导致海平面上升？(2)海平面上升会带来什么危害？啊！小岛快淹没了！由于地球气温越来越高，引起海水上涨，南太平洋岛国图瓦卢部分土地被海潮淹没，一些小珊瑚岛群变得无法居住，导致居民无家可归，大约有三分之一的图瓦卢居民需要移民。图瓦卢政府已向新西兰政府发出呼吁，希望新西兰能接纳３０００名图瓦卢居民前往定居。图瓦卢政府发言人表示，据估计，该国的岛屿将于50年内遭海水淹没。目前岛上许多坑洞已遭海水灌入，可居住面积越来越小。一些居民已开始迁移往美国、新西兰等国。一项声明中指出：“图瓦卢的领导人承认由于抵挡不了日渐上升的海水，他们将迫不得已舍弃家园。”思考：举例说明气候变暖对经济结构的影响3.可能导致干旱、洪涝、暴雨等灾害事件的增加。进而导致世界各国经济结构的变化温度升高蒸发增强干旱降水异常旱涝灾害减产作物生长期延长熟制提高增产气候变暖对于不同地区的农业影响不同：中国气象局局长秦大河说，气候变暖将给我国农业生产的布局和结构带来一定影响，气候变暖后，我国冬小麦的安全种植北界将北移到沈阳—包头—乌鲁木齐一线。预计到2050年，气候变暖将使三熟制的北界从长江流域北移至黄河流域；两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部，一熟制地区的面积将减少23.1％。同时，我国主要作物品种的布局也将发生变化。气候变暖还会对哪些产业产生影响？滑雪场人工造雪羽绒服生产线4.对人类健康的威胁会增加全球气候变暖将会威胁人类，特别是热带、亚热带国家的低收入人口的健康。气候变暖有利于昆虫的孳生繁衍，增加了主要通过蚊虫传染的疾病如疟疾、血吸虫病和登革热爆发的频率和强度。全球气候持续变暖以及人和动物宿主的接触不断增加，地球上极有可能出现若干新传染病（如“非典”的传播疑与气候变化有关），往往对于人类危害严重。此外，气候变暖引致的高温热浪强度和持续时间的增加可能导致以心脏和呼吸系统为主的疾病和死亡增加。一些极端的天气异常状况甚至会对人类心理健康产生不利影响，造成精神发病率的上升。大气臭氧层的损耗臭氧层能够阻止有害短波辐射进入地球的表面。南极南部海洋上空已经出现臭氧层空洞，而且每年都在变深；北极臭氧层在寒冷季节里损耗10%；美国上空臭氧层在变薄。臭氧层的损耗主要来自于氯氟烃。大气中氧化作用的减弱在正常情况下，大气可以通过氧化作用来清除那些干扰现有功能的气体和分子。大气中的羟基可以清除大气中的甲烷和CO，但随着排放量的增加，甲烷污染物没有办法被清除。生物多样性的减少现在每天有约100个物种灭绝！不同物种以及同一物种不同基因的消失是地球上完整的生命机体的致命伤。人类对生物多样性的损害，其恢复至少需要1亿年以上。土地利用格局和环境质量的改变森林面积在急剧减少，现在正以38.53m2/h的速度从地球的表面消失。全球沙漠化面积扩大、土地极度退化现象非常严重。全世界沙漠化速度为5-7*104km2/a，全世界每年有500km2的土地不能再生产粮食。全球的环境质量急剧下降。海洋在全球碳循环中的作用空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗”的动态平衡状态。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03%（体积分数）始终保持不变的原因。但是近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长，就使地球气温发生了改变。海洋在全球变化中的作用南极冰芯二氧化碳含量的变化ppm碳的储存库大气圈：储量最小，二氧化碳等岩石圈：储量最大，碳酸盐岩等水圈生物圈：2000年的估计数据,全球陆地生态系统碳储量约24770亿t,其中植被4660亿t,土壤20110亿t。森林为陆地生态系统中最大的碳储库,森林植被的碳储量约占全球植被的77%,森林土壤的碳储量约占全球土壤的39%。碳循环现阶段，人类活动每年向大气排放二氧化碳约60亿吨碳，其中将近30亿吨碳留在大气中，另外30亿吨碳被海洋吸收。20亿吨被大洋吸收近10亿吨的碳被陆架边缘浅海区的生物体吸收全球陆架边缘海是碳的“汇”还是“源”？海洋在全球变化中的作用海洋在全球碳循环中的作用海洋在全球变化中的作用调节气候的作用洋流的变化将影响全球气候的变化厄尔尼诺现象：又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每3—7年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象”。厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。海洋在全球变化中的作用海面升降19世纪末以来，全球温度不断升高，1860年以来由全球升温引起的海面上升量为15-25cm，预计在2100年，全球平均气温将上升1-3.5℃，由于海洋热膨胀和冰川、极冰区的融化，全球海平面上升将达到15-95cm。海平面的概念验潮站的资料显示现代海水表面的高度瞬息变化；海平面只是某一时间内的平均海平面。地球表面同一时间内不同地方的海面是不等高的。测量学上把某些地方某一时间内海水面的平均高度作为高程起算点；地球物理上平均海平面被近似地作为地球表面的作用等势面，即大地水准面。现代海平面即海拔高度的起点，由验潮站以每小时的潮位记录，长期平均值得来，作为测量地区高程系统的基准面。我国1956年规定青岛平均海面作为全国统一的高程起算面，即黄海基准面。“海平面”的全称叫平均海平面。原意在相当长的时间内，海水表面的平均高程是静止不动的，可用它作为大地测量高程的零点。平均海平面的“高程”，是验潮仪自动记录并求平均值计算出来的。事实上，由于各国各地验潮站观测时限及观测方法技术的不同，所以产生的平均海平面高程，普遍存在一定的差异。海平面的内涵如1963年多佛尔海峡两岸大地水准网联测，发现设在纽林的英国国家高程基准，比设在马赛的法国国家高程基准竟低了20cm。水文学上的平均海平面(MSL)是据30天内每小时读数推算，精确定义要求有18.6年的读数。平均海平面的综合指示意义：其一在于它是洋盆容积与海洋水量的函数。海洋水量从属全球性的水文循环及其变化。洋盆容积从属于全球性的与区域性构造运动及其发展变化；其二在于海洋平面是地球表层系统中，大气与海洋水之间物质与能量交换的界面与基面，陆地地貌发育的基面；其三在于它是地球形状的显示，与平均海平面重合并伸展到大陆以下的水准面称大地水准面，它接近于一个旋转椭球体。海平面的内涵海平面变化的原因海洋水体积的变化洋盆容积的变化海水物理性质的变化海水盐度的变化天文因素效应地球物理因素的变化人类活动的影响海洋水体积的变化地球表面水量98％在海洋中，2%在陆地。冰期时，大量陆地冰川造成海洋水的大量损失。导致海面下降，而间冰期，海面便上升。回声探测方法确定的现代南极大陆冰川体积为（23-30.4）×106km3，如果全部融化会使全世界海洋水层增厚60-75m。格陵兰冰盖全部融化，将使海洋水层增厚6-11m。现代全球冰川总共可造成65-80m的海洋水层增厚，即海面上升。海盆的干涸也能使海平面升降。在地质历史上，晚中新世期间，地中海曾与世界海洋隔绝，发育了大量蒸发盐岩（石膏与岩盐）而干涸。地中海占世界大洋体积的0.28%，这些海水加入到大洋，将会使大洋海面上升10-15cm。洋盆容积的变化当海底扩张速度快时，离开洋中脊的海底没有足够的时间冷却下沉，使洋盆底较高，海面将上升发生海侵。相反，当海底扩张速度缓慢时，海底有更多的时间冷却，海底比正常情况下降深，因而使海面下降发生海退。海洋中，现有的洋中脊长65000km，其中2/3分布于北冰洋、大西洋和印度洋，它的体积为95.41×106km3，在它发育的18000万年以来使海面上升了265m，平均每千年上升1.5cm。大陆地壳的收缩使洋盆空间扩大，也会影响海面变化。喜马拉雅山隆起之前，印度大陆和欧亚大陆间是一片广阔浅海，随着印度板块与欧亚大陆发生碰撞使陆地减少了4×106km3，使海面下降10m，这期间，海面下降速率为0.22cm／ka。海水物理性质的变化当海水温度上升时，海水受热膨胀将引起海而上升，当水温下降，海水冷缩将造成海面下降。一般认为，全球海水温度升高1℃，海面大约可升高0.6m，白垩纪在高纬度区为暖水动物群，表明在南纬50º，无论是海面或海底，早第三纪的温度都比现在高，假如全部海水温度高10℃，则海面要高10m。根据最近世界潮位站资料分析表明，在过去100m年内，海面上升了约12cm，这一上升