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（2001年6月第16卷第3期地球科学进展）

5.全球气候变化下青藏公路沿线冻土变化响应模型的研究

吴青柏,李新,李文君（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）

（第23卷第1期2001年3月冰川冻土）

6.中国西部生态环境变化与对策建议秦大河,丁一汇,王绍武等

（2002年6月第17卷第3期地球科学进展）

7.中国西部环境演变及其影响研究秦大河,丁一汇,王绍武等

（2002年4月第9卷第2期地学前缘中国地质大学,北京）

8.青藏高原地区近40年来气候变化特征康兴城（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）

（第18卷增刊1996年冰川冻土）

9.气候变化对青藏高原大江河径流的影响赖祖铭（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）

10.青藏高原冻土对气候变化的响应王绍令赵秀峰郭东信黄以职

（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）

11.我国东北部冻土温度和分布与气候变暖周幼吾等（中国科学院寒区旱区环境与工程研究所）

12.气候变暖条件下青藏高原高温冻土热状况变化趋势的数值模拟李述训程国栋

13.多年冻土的形成演化过程分析及近似计算李述训程国栋

气候变化的事实、影响及对策（学会月刊2002年第10期秦大河）

近百年来,地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。

我国气候变化趋势与全球基本一致。

近50年的气候变暖主要由人类使用化石燃料排放的大量ＣＯ2等温室气体的增温效应造成的。

现有预测表明,未来50-100年全球和我国气候将继续向变暖的方向发展,全球变暖已对全球的生态系统以及社会经济系统产生明显影响,并将继续造成长远而巨大的影响。

气候变化的事实和科学认识

一）全球气候正经历以变暖为主要特征的变化

近50年的气候变化主要由人类活动造成自1860年有气象仪器观测记录以来,全球平均温度升高了0.6±

0.2℃,最暖的13个年份均出现在1983年以后。

20世纪北半球温度的增幅可能是过去1000年中最高的,降水分布也发生了变化,大陆地区尤其是中高纬地区降水增加,非洲等一些地区降水减少。

有些地区极端天气气候事件（如厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度有所增加。

（二）近百年我国气候同样变暖

我国的气温上升了0.4-0.5℃,以冬季和西北、华北、东北地区最为明显。

1985年以来,我国已连续出现了16个全国范围的暖冬。

降水自20世纪50年代以后逐渐减少,华北地区呈现出暖干化趋势。

（三）预测全球和中国气候将继续变暖

增暖的速率将比过去100年更快。

国内外科学家使用31个复杂气候模式,对6种代表性温室气体排放情景下未来100年的全球气候变化进行了预测,结果如下。

1.全球平均地表气温到2100年将比1990年上升1.4～5.8℃这一增温值将是20世纪内增温值（0.6℃左右）的2-10倍,可能在近10,000年中增温速率最快。

21世纪全球平均降水将会增加,北半球雪盖和海冰范围将进一步缩小,2100年全球平均海平面将比1990年上升0.09-0.88米。

一些极端事件（如高温天气、强降水、热带气旋强风等）发生的频率将会增加。

2.我国气候将继续变暖

到2020-2030年,全国平均气温将上升1.7℃;

到2050年,全国平均气温将上升2.2℃,变暖幅度由南向北增加。

不少地区降水出现增加趋势,但华北和东北南部等一些地区将出现继续变干的趋势。

（四）气候变化预测仍存在不确定性

上述气候变化预测对于全球气候平均变化趋势以及温度预测准确性较高,但对于地区性和降水等因素的预测准确性较低,包含有相当大的不确定性。

产生不确定性的原因主要有温室气体排放和大气中温室气体浓度变化估算不够准确;

用于预测未来气候变化的气候模式系统不够完善;

以及可用于气候研究和预测的气候系统资料不足等。

二、气候变化的影响—正面与负面并存

气候变化的影响是多尺度、全方位、多层次的。

正面和负面影响并存,其中负面影响更多地受科学界和社会的普遍关注。

（一）气候变化对自然生态系统已造成并将继续产生明显影响

全球变暖对许多地区的自然生态系统已产生影响,自然生态系统由于适应能力有限,容易受到严重的、甚至不可恢复的破坏。

随着气候变化的频率和幅度的增加,遭受破坏的自然生态系统在数量上有所增加,空间范围也将扩大。

（1）气候变化将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减少等。

（2）冰川条数和面积减少,冻土厚度和下界会发生变化。

高山生态系统对气候变化非常敏感,冰川规模将随着气候变化而改变。

山地冰川普遍出现减少和退缩现象。

（3）气候变化是导致湖泊水位下降和面积萎缩的主要原因。

（4）海平面升高将影响海岸带和海洋生态系统。

近百年来,全球海平面平均上升了10～20厘米。

我国海平面近50年呈明显上升趋势,上升的平均速率为每年2.6毫米,未来海平面还将继续上升,造成海岸地区遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴影响的程度和严重性加大。

（5）一些极端天气气候事件可能增加。

（二）气候变化对国民经济的影响可能以负面为主

（1）农业可能是对气候变化反应最为敏感的部门之一。

我国是农业大国,气候变化将使我国未来农业生产面临以下三个突出问题:

（1）农业生产的不稳定性增加,产量波动大;

（2）农业生产布局和结构将出现变动;

（3）农业生产条件改变,农业成本和投资大幅度增加。

（2）气候变暖将导致地表径流、旱涝灾害频率以及水质等发生变化,水资源供需矛盾将更为突出

青藏高原气候变化特征200年学术年会专辑学会月刊2002年第10期

（姚莉）（国家气象中心专业气象台,北京　100081）吴庆梅（南京气象学院,南京210041）

利用青藏高原15站1969～198年的气温、降水、日照资料,应用滑动平均和直线回归方法,对近30年青藏高原地区的年平均气温、年平均降水量和年平均日照时数进行了统计分析。

得出青藏高原年平均气温呈前低后高波动上升趋势;

年降水量的变化趋势是由偏少到偏多;

年日照时数的变化趋势则表现为由逐渐增多到逐渐减少。

取1969～1998年有比较完整记录的青藏高原15站（当雄、日喀则、拉萨、泽当、聂拉尔、江孜、错那、隆子、班戈、帕里、索县、昌都、嘉黎、波密、林芝）的逐日气温、降水、日照资料,加工成年和季的平均值或总量,用滑动平均和直线回归方法,分析青藏高原地区近30年的气候变化特征及其变化趋势。

2　近30年气候变化特征

21　气温

计算1969～1998年青藏高原15站年平均气温两两之间的相关系数,在105个相关系数中,超过037（信度005）的有92个（占88%）,超过047（信度001）的有85个（占81%）。

这一结果表明平均气温,特别是年和季的平均气温具有较好的代表性。

选取远离中心城市、人口稀少、几乎完全没有工业发展和局地环境变化不大的班戈、错那、隆子3站为代表站,分析近30年来3站的年和季平均气温的变化情况。

表1给出3站年平均气温的平均值与青藏高原15站年平均气温的相关系数,相关系数均在05以上,均超过了001信度

近30年来青藏高原地区的气温呈现出明显的波动性和前冷后暖趋势。

从20世纪60年代末到80年代前期,青藏高原的气温以偏低为主,其中1972～1976年气温稍高,但也仅与30年平均值接近;

1977～1983年为气温多年变化的波谷,基本上持续偏低,多数年份偏低1～15℃。

1984年以后温转为以偏暖为主,除个别年份外气温均偏高,其中1984～1988年偏暖较为明显,而1998年则是近30年中平均气温最高的年份。

图1还给出了近30年青藏高原年平均气温的回归趋势线[1],其表达式为:

ｙ=00167ｘ+112　　

（1）

趋势线斜率为00167,表明近30年来青藏高原地区年平均气温的增温率为每10年0167℃。

究其原因有二:

①在拉萨、日喀则地区有少量的工业存在,工业气体的排放是造成大气气温升高的原因之一;

②近10年来,青藏高原地区人口逐渐增多也是气温升高的一个重要因素。

我们还计算了班戈、错那、隆子3站1969～1998年逐年的年平均最高气温和年平均最低气温的平均值（图略）,结果表明近30年来青藏高原地区的年平均最高气温几乎都在平均值附近摆动,并未表现出逐渐上升的趋势,其回归直线几乎完全与横坐标平行,斜率仅为00008,表明近30年青藏高原地区年平均最高气温增温率为每10年0008℃。

而年平均最低气温的增暖趋势则较年平均气温更为明显,其回归直线的斜率达到0.0278,这表明近30年青藏高原的气候变暖主要反映在夜间,而白天的最高气温则未呈现出明显上升的趋势。

关于青藏高原气温的四季变化,计算了1969～1998年春（3～5月）、夏（6～8月）、秋（9～11月）、冬（12～2月）4个季节班戈、错那、隆子3站平均气温,结果表明4个季节的平均气温都出现了逐步变暖的趋势,但增暖的程度不同。

春、夏、秋、冬4个季节回归直线的斜率分别为00352、00301、00270、00195,表明近30年青藏高原气温的增暖以春季增暖的幅度最大,达到每10年上升0352℃,其次是夏季,每10年上升0301℃,在4个季节中,春季和夏季的气温对气候变暖的贡献最大。

青藏高原地区气温升高对农业的影响较大,尤其在冬季也有升温的趋势,有利于减轻低温、冷害、霜冻的危害程度。

春季升温最显著,有利于扩大春季播种面积。

22　降水

青藏高原地区农作物需要大量的人工灌溉,农牧民的生活与降水的多少息息相关。

由于降水的局地性较强,取青藏高原15站年平均降水量的平均值来反映高原地区的降水情况（图2）

由图2可见,20世纪80年代中期以前,青藏高原地区的降水以偏少为主,但是1977～1980年降水相对偏多;

而80年代中期以后降水以偏多为主,1985～1991年（除1986年）降水持续偏多,1998年降水量更是达到了近30年的最大值。

由此可见近30年来青藏高原降水变化的主要特征是前少后多,年降水量有逐步增加的趋势青藏高原地区太阳辐射强烈,是我国日照时数最多的地区之一,拉萨素有“日光城”之称。

日照时数的变化,也是该地区气候变化的反映。

图3给出了1969～1998年青藏高原15站年平均日照时数。

由图3可见,20世纪80年代初,青藏高原的年平均日照时数总体呈增多的趋势,1983年达到了历年日照时数的最高值。

1984年以后,青藏高原年日照时数呈逐渐减少趋势,虽然有些许年际变化,但波动不大,总体下降的趋势十分明显,与1983年以前日照时数逐渐增多的趋势形成鲜明的对照。

近年来青藏高原日照时数有所减少,对农业生产有一定影响,不利于冬小麦的密植和高产[2]。

3　小结

通过对青藏高原地区1969～1998年15站气温、降水、日照等气象观测资料的统计分析,得到近30年青藏高原地区气候变化的主要特征:

年平均气温呈前低后高波动上升趋势,增温率为每10年0167℃,气候变暖主要表现在夜间最低气温升高,春季和夏季对气候变暖的贡献最大;

年平均降水量的多年变化趋势由偏少到偏多,并且这种增多的趋势比较稳定;

日照时数则表现为1983年以前逐渐增多,1983年以后逐渐减少的趋势。

三种要素气候变化的转折都出现在20世纪80年代中期

全球气候变化的新认识

（自然杂志24卷2期）孙成权　高峰　曲建升　（中国科学院资源环境科学信息中心）

联合国政府间气候变化专门委员会（ＩＰＣＣ）自1988年成立以来,已进行了三次气候变化的评价工作.本文给出了第三次气候变化评价ＩＰＣＣ三个工作组织的报告的概述.ＩＰＣＣ的第三次气候变化评价报告,对20世纪的气候变化结果进行了全新的概括,并对21世纪的气候变化趋势进行了预测,分析了全球变化对自然和人类社会系统的影响,最后提出了减缓气候变化的战略措施和建议.

20世纪全球气候变化的新结果

1.地球正在变暖并伴随气候系统的其他变化

（1）20世纪全球平均地表温度增加了0.6℃左右　　全球平均地表温度自1861年以来一直在增高,20世纪增加了0.6±

0.2℃.这个数据比1994年的ＩＰＣＣ第二次气候变化评价报告高了0.15℃,20世纪增幅最大的两个时期为1910～1945年和1976～2000年;

　　全球范围内,20世纪90年代是最暖的10年,而1998年是最暖的年份;

北半球具代表性的数据分析指出,20世纪可能是过去1000年增温最大的100年;

平均来说,1950～1993年间,逐日夜间地表最低气温每10年增加0.2℃,而逐日白天陆面最高气温每10年增加0.1℃,而此间海面温度的增幅大约是平均陆面气温增幅的一半;

（2）地表以上8ｋｍ大气层气温在过去40年中有所升高

　　自50年代以来地表以上8ｋｍ大气层温度在增加,近地表气温每10年增加0.1℃;

自1979年以来,卫星和天气探空气球观测表明,地表以上8ｋｍ大气层气温全球平均每10年增加0.05±

0.1℃,而全球平均近地表气温增加0.15±

0.05℃.

（3）雪盖和冰川面积减少

卫星数据显示,雪盖面积自20世纪60年代末以来很可能已减少了10%左右,而地面观测表明,20世纪北半球中高纬的河湖结冰期年减少大约两个星期;

20世纪非极区的高山冰川普遍退缩;

自20世纪50年代以来,北半球春夏海冰面积减少了大约10%～15%.最近几十年,北极海冰厚度在夏末秋初期间可能减少了40%左右,冬季则减少缓慢.

（4）全球平均海平面升高而且海洋热容量增加

测潮数据表明,20世纪全球平均海平面升高了0.1～0.2ｍ;

洋面下温度数据分析指出,自20世纪50年代后期,全球海洋热容量一直在增加.

（5）气候的其他重要方面也发生了变化

　北半球中高纬陆区的降雨在20世纪每10年增加了0.5%～1%,热带陆区每10年增加了0.2%～0.3%,亚热带的陆区每10年则减少了0.3%左右;

南半球的广大地区则没有发现可比的系统性的变化;

海洋上的降雨因没有足够的数据而不能分析其变化趋势;

20世纪后半叶,北半球中高纬地区的大暴雨事件发生频率增加了2%～4%;

整个20世纪,中高纬陆区上空的云量可能增加了2%左右,在多数地区这与观测到的温度日较差减少相吻合;

自1950年以来,极端低温事件的频率有所减少,而极端高温事件的发生频率有较小的增加;

与过去的100年相比,自20世纪70年代以来,厄尔尼诺-南方涛动事件更频繁、持久且强度更大;

1900～1995年间,全球陆区严重的干旱和洪涝有相对较小的增加,在很多区域,这些变化主要受10年乃至数10年的气候变化影响;

在某些地区如亚洲和非洲,干旱的频率和强度在最近数10年都有所增加.

（6）气候系统的某些重要方面似乎没发生变化

地球的几个区域在最近数十年没有变暖,主要分布在南半球海洋的一些区域以及南极的部分区域;

根据可靠的卫星观测,南极海冰面积自1978年以来没有明显的变化;

热带风暴强度和频率的全球变化主要受十年际及数十年际气候变化的支配;

龙卷风、雷电日以及冰雹的系统性变化不甚明显.

2.人类活动产生的温室气体和气溶胶持续改变大　气状况并影响气候

（1）人类活动产生的大气温室气体浓度及其辐射影响继续增加

大气中的ＣＯ2浓度自1750年以来增加了31%;

在过去的20年中大约有34左右的人为ＣＯ2排放量是由于化石燃料的燃烧,其余的是因为土地利用变化造成的;

当前,海洋和陆地合起来的吸收量是人为ＣＯ2排放量的一半.20世纪90年代陆地吸收的ＣＯ2很可能已超过因土地利用变化而排放的ＣＯ2量;

过去20年ＣＯ2浓度的增加率保持在每年1.5×

10-6（0.4%）,90年代,年增加率在0.9×

10-6到2.8×

10-6之间;

自1750年以来,大气中ＣＨ4的浓度增加了1060×

10-9,并仍在持续增加,目前的ＣＨ4浓度在过去的42万年中是最大的;

自1750年,大气中Ｎ2Ｏ浓度增加了46×

10-9,并仍在持续增加,目前的Ｎ2Ｏ浓度在过去的1000年中是最大的,大约13的Ｎ2Ｏ排放量是由人类活动产生;

自1995年,大气中很多含碳气体既破坏臭氧,又是温室气体,其浓度由于受到蒙特利尔议定书及其补充规定的限制要么增加缓慢要么减少,而其替代物质如ＣＨＦ2Ｃｌ和ＣＦ3ＣＨ2Ｆ等也是温室气体,这些物质的浓度却在增加;

从1750年至2000年,由于温室气体的增加引起的辐射强迫估计为2.43Ｗｍ-2;

从1979年至2000年,平流层臭氧耗减估计产生-0.15Ｗｍ-2的辐射强迫;

自1750年,对流层臭氧总量估计增加了36%,主要与人类排放几种Ｏ3形成的气体有关.

（2）人类活动产生的气溶胶在大气中的存在是短暂的,主要产生负的辐射强迫人类主要是通过燃烧化石燃料和生物质的活动产生气溶胶,这些活动也与空气质量下降和酸沉降有关;

自第二次气候变化评价报告以来,在更好地表征不同种类气溶胶的直接辐射强迫方面取得了显著进展;

除直接辐射影响外,气溶胶还通过其影响云而产生间接影响.更多的证据表明,这种间接影响产生负的辐射强迫.

（3）自然因子也产生小的辐射强迫

自1750年,由于太阳辐射的变化导致的辐射强迫估计为+0.3Ｗｍ-2;

火山喷发引起的平流层气溶胶产生负的辐射强迫会持续数年.几次主要的火山喷发发生在1880～1920年和1960～1991年这两个时间段;

上述两个自然因子产生的气溶胶导致的辐射影响在过去20年甚至40年中是负的辐射强迫.

3.新的证据表明,过去50年观测到的全球性气候　变暖主要由人类活动引起　　

（1）正如现代气候模式预测的那样,过去100年的变暖很可能是气候自身的变化,过去1000年气候数据的重建亦指出,这种变化可能完全由自然因素引起.

（2）新的探测技术应用以及气候变化归因研究同时发现了过去35～50年气候变化的人为因素影响.

（3）单纯考虑自然强迫的气候模拟结果不能解释20世纪后半叶的变暖问题.

（4）尽管目前对硫酸盐气溶胶的人为和自然因子的影响尚不能确定,但可确定过去50年由于人为产生的温室气体的增暖幅度.

（5）大多数研究结果发现,在过去的50年里,由于温室气体的增加造成的增暖率与幅度的模拟结果与观测事实具一定的可比性.进一步考虑温室气体和硫酸盐气溶胶的模式,其模拟结果与这一时期的观测结果一致.

（6）当同时考虑自然因子和人为因子影响时,过去140年的模拟结果和观测结果非常吻合.

三、未来气候变化的预测结果

1.21世纪人类影响将继续改变大气组分

（1）温室气体

　化石燃料燃烧排放的ＣＯ2依然是大气中ＣＯ2浓度的主要影响因子;

随着大气中ＣＯ2浓度的增加,海洋和陆地吸收ＣＯ2的量却在减少;

根据ＩＰＣＣ温室气体排放方案特别报告（ＳＲＥＳ）中的排放方案,碳循环模式预测2100年大气中ＣＯ2浓度可达到540×

10-6～970×

10-6,与1750年的280相比提高了90%～250%;

改变土地利用类型可影响到大气中的ＣＯ2浓度;

非ＣＯ2的其他温室气体模式计算结果,2100年各温室气体浓度差别很大,ＣＨ4变化范围为-190×

10-9～+1970×

10-9,Ｎ2Ｏ为+38×

10-9～+144×

10-9,整个对流层中的Ｏ3为-12%～+62%,而ＨＦＣｓ、ＰＦＣｓ和ＳＦ6与2000年相比变化也很大;

为了保持辐射强迫的稳定,必须减少温室气体及控制温室气体的物质的排放.

（2）气溶胶

ＳＲＥＳ方案同时指出了人为气溶胶是增加抑或减少,主要视化石燃料使用的程度及控制污染排放的政策;

另外,由于气候变化的结果,自然形成的气溶胶（如海盐、沙尘等）预计要增加.

（3）21世纪的辐射强迫

对于ＳＲＥＳ阐述的方案,温室气体引起的全球平均辐射强迫将继续增加;

ＣＯ2引起的辐射强迫预计从2000年的12强增加到34;

直接和间接的气溶胶辐射强迫变化幅度估计要比ＣＯ2的辐射强迫小些.

2.在