12-大气污染与全球气候

第十二章大气污染与全球气候一．温室气体与全球气候变化二．臭氧层破坏问题三．致酸前体物与酸雨四．大气棕色云本章主要内容21.气候变化与温室效应2.影响气候变化的大气成分3.人类活动对气候的影响4.气候变化的影响5.应对措施与策略一、温室气体与全球气候变化34一、温室气体与全球气候变化1.全球气候变化与温室效应①全球气候变化：在全球范围内，气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间的气候变动。NOAA5一、温室气体与全球气候变化1.全球气候变化与温室效应①全球气候变化1000.0740.018500.1280.026Warmest10years:1998,2005,2003,2002,2009,2004,2006,2007,2001,2008YearsC/decade250.1770.0526一、温室气体与全球气候变化1.全球气候变化与温室效应②温室效应：温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，减少向外层空间的能量净排放，使大气层和地球表面变热长寿命温室气体：CO2、CH4、CFCs、N2O7一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分南极冰芯中提取的大气中温室气体浓度变化8一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分①CO2全球大气中CO2浓度已由工业化前时代的约280ppm增加到2011年的390ppm9一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分①CO2过去10年大气中CO2浓度以1.8ppmv/年的速率增长，而过去50年平均仅为1ppmv/年。10一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分①CO211一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分②CH4全球大气CH4浓度值从工业化前的约715ppb增至2011年的1803ppb；1999-2006增速：1.99ppb/年；2007-2011增速：6ppb/年12一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分③N2O全球大气中N2O浓度值已从工业化前时代的约270ppb增至2011年的324ppb13一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分④CFCs14一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分⑤气溶胶大气气溶胶和温室气体对全球温度的联合作用兰线是包括温室气体和气溶胶的共同作用；红线是去除了硫酸盐气溶胶作用后，全球平均温度的变化15一、温室气体与全球气候变化辐射强迫(Radiativeforcing)•全球地球-大气系统可获得的净辐射能量，W/m2•正的辐射强迫会使地球表面和低层大气变暖，负的辐射强迫使其变冷。•辐射强迫值依赖于每种温室气体浓度增加的大小，相关气体的辐射特性，以及业已存在在大气中的其它温室气体的浓度。2.影响气候变化的大气成分全球变暖潜势(globalwarmingpotential,GWP)•某一给定物质在一定时间积分范围内与二氧化碳相比而得到的相对辐射影响值。16一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分辐射强迫：2005年与工业革命前（1750年）相比17一、温室气体与全球气候变化2.影响气候变化的大气成分主要温室气体及其特征GHG工业革命前浓度2010年浓度水平年增长率辐射强迫生存期GWPCO2280ppm390ppm0.4%1.66W/m250-200年1CH4700ppb1803ppb0.8%0.48W/m29年25CFCs0533ppt2.2%0.34W/m250-102年3400-15000N2O270ppb324ppb0.25%0.16W/m2120年298O30.01-0.05ppm0.5%0.3W/m222天418一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响人类活动是气候变化的主要原因自20世纪中叶以来，大部分已观测到的全球平均温度的升高很可能是由于观测到的人为温室气体浓度增加所导致的19一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响受人类活动影响的全球碳循环(2002-2011年)Source:LeQuéréetal.2012;GlobalCarbonProject2012单位：pg20一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响化石燃料和水泥生产的CO2排放Source:Petersetal.2012a;LeQuéréetal.2012;CDIACData;GlobalCarbonProject201221一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响化石燃料和水泥生产的CO2排放：燃料与部门贡献燃煤：43%燃油：36%燃气：18%水泥：3%0102030405060708090CO2排放，亿吨/年22一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响化石燃料和水泥生产的CO2排放：按国家排序2011年全球二氧化碳排放量前14国家人口：45%GDP：46%CO2排放：56%02468101214161820人均CO2排放，kt/人23一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响化石燃料和水泥生产的CO2排放：人均排放2011年人均二氧化碳排放量24一、温室气体与全球气候变化3.人类活动对气候的影响化石燃料和水泥生产的CO2排放25一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响ExtremeweatherGlacierretreatSealevelriseHumanhealthEcosystem&biodiversityIce&snowmeltingHurricane26一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响IPCC,2012①海平面上升：1.4-2mm/年;1993年以来2.7-3.7mm/年27一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响①海平面上升海平面上升将影响河口湾生态系统和海岸带经济1.辽河下游平原2.华北平原3.华东平原4.涵江三角洲5.珠江三角洲6.广西沿海平原7.琼北平原8.台湾沿海平原中国沿海平原脆弱带70%大城市、一半人口和60%国民经济生产位于海岸带低洼地区广州北京天津上海汕头1234857628一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少29一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少ObservedseaicechangesSource:NASA30一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少北极年平均海冰面积以每10年2.7%的速率减少SeptemberAverageArcticSeaIceExtent,1979–200931一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少(Ice/Snowalbedo:~0.9)(Oceanalbedo:~0.1)ICE/SNOWWater0.90.132一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少Rongbukglacierin1968(top)and2007(bottom).ThelargestglacieronMountEverest’snorthernslopesfeedsRongbukRiver.1968200733一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少Xuetal.,2009,InstituteofTibetanPlateauResearch,ChineseAcademyofSciences,PNAS34一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少35一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响②雪盖/冰川面积减少36一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响③农业和自然生态系统Ranunculusglacialis(glacierbuttercup)Rubuschamaemorus(Cloudberry)Lagopusmuta(Ptarmigan)Tetraomlokosiewiczi(Caucasianblackgrouse)Changeinlatitudeofbirdcenterofabundance37一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响④气象灾害事件1980-2010年全球重大气象灾害次数显著增加38一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响④气象灾害事件•1950年～2000年，中国农田因洪涝灾害受灾面积平均为937万公顷，因洪涝灾害减产粮食约占同期全国平均粮食产量的3%左右气象灾害71%地震灾害8%海洋灾害7%其他灾害8%农林牧生物灾害6%台风4%风雹8%冷冻害7%洪涝28%干旱53%气象灾害影响大、损失重干旱和洪涝灾害影响最大39一、温室气体与全球气候变化4.气候变化的影响如果全球平均增温幅度超过2～3℃，在目前所评估到的物种中，约20%～30%可能会灭绝升温1～1.5℃，缺水人口增加4-11亿升温3～4℃，缺水人口增加11-32亿全球升温1.5-2ºC，粮食减产的风险增大2℃以下的升温都很可能对健康造成不利影响2℃以下的升温会导致极端事件强度、频度和位置发生改变;升温2～3℃以上，冬季降水强烈增加而积雪减少，许多地区洪水多发全球升温1.5-2ºC，更多人口遭受海岸线洪水的风险气候变化已经对人类生活造成影响，并将可能导致灾难性后果40一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略利用碳循环模式可以把排放与温度直接关联起来，得到不同二氧化碳浓度情景下的排放和增温值大气1ppmCO2相当于2.12×109吨C①温室气体减排41一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略•要使升温2℃以下的几率在50%以上，IPCCAR4WGIII的第一和第二类情景的低端符合条件•第一类情景意味着峰值为500ppmCO2当量，2015-2020年GHGs排放达到峰值，2050年全球在2000年的基础上减排50%。①温室气体减排42一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略①温室气体减排发展中国家2020年前排放达到峰值，发达国家2020年和2050年分别比1990年减排30%和85%43一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略①温室气体减排实现GHG浓度稳定的减缓组合44一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略①温室气体减排不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量9574645700102030405060708090100煤油液化气天然气生物质CO2排放量/(kg/GJ)45一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略①温室气体减排•到2020年,可再生能源占能源消费总量的15％；风电的发展潜力Note:Thefirstnumberiswindpowerpotential,thenumberinbracketistheratioofwindpotentialtocurrentelectricity.McElroyetal.,Science,200946一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略①温室气体减排•到2020年,可再生能源占能源消费总量的15％到2030年,煤电发电量小于总发电量的60%2010～2020年间，煤电比例每5年降低4~5%0500100015002000201520209331170325390439010018022040Installedcapacity,GWNaturalgasSolorWindNuclearHydroCoal47一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略②对气候变化的适应•自然或人类系统对新的变化或变化的环境进行的调整过程•即使在全球减排行动采取之后，气候变暖也不会停止或逆转，只能减缓变化的速度，以允许生物系统和人类社会有更多的时间去适应•海洋的响应很慢，气候系统有很大的惯性。如果所有的排放今天立即停止，海洋将会持续地增暖几十年，直到最后它达到一个新的平衡态。•从化石燃料改变为清洁和可再生能源需要时间，因而还会有进一步的排放。由于在将来这是不可避免的，因而适应气候变化在长时期是必需的。48一、温室气体与全球气候变化5.应对措施和策略②对气候变化的适应示范区黑龙江农垦甘肃黑河临泽新疆台兰河流域青