全球变化第二章节全球变化的主要过程与驱动力.pptx

第二章 全球变化的主要过程与驱动力;（二）大气和海洋环流;（三）水文循环;全球水循环图反映了以下特点：

全球97%的水在海洋，86%的水是海洋蒸发的，大气从海洋上空携带水汽输往陆地，以降水形式落下，以冰雪堆积在陆地表面的43400×103km3水量超过了地下水水量。

陆地水分通过植物蒸腾和地表蒸发回到大气，有些还存在于土壤表面。

植物在水循环中通过截流、根部吸收和以蒸腾方式把水分送回大气。由于植物种类不一样，对水分循环作用也不一样，例如森林和草原在水分循环中作用是不同的，因此植物本身也使得全球水分循环不均。;海洋在全球变化中的作用

由于全球97%的水在海洋，因此海洋在全球变化中的作用极其巨大。海洋在全球变化中的作用主要表现在以下几方面。

在水和能量循环方面：①贮存了全球97%的水量；

②贡献了全球86%的蒸发量；③吸收了70%以上到达地球表面的太阳能量。

在生物地球化学循环方面：①贮存了地球上非沉积的90%以上的C和N；②吸收了至少一半以上人为排放的CO2；③海洋环流决定了全球C输送的时空分布和收支的基本特征；④上层海洋的垂直混合运动决定了全球变化的大的循环过程。;二、固体地球系统与岩石圈循环过程;全球碳循环（IPCC，1996）;大气中及溶解在河流、湖泊和海洋等水体中的CO2，是可供生物圈利用的主要无机碳源，陆上植物和海洋浮游植

物等有机物通过对CO2的光合作用而捕获太阳能为生物圈提供能量，同时使得碳进入生物圈，并向大气提供氧气。

在无机环境中，碳主要以CO2或者碳酸盐和重碳酸盐的形式存在。生态系统中的碳循环基本上是伴随着光合、呼吸和分解过程进行的，在较长的时间尺度上，地质因素对于碳循环也是重要的，因为贮存在沉积岩中的大量碳

(煤、石油和天然气等)是生态系统在过去年代中所固定的，它们暂时退出了生物圈活跃的生物地球化学循环。自然界碳的活动贮存库主要是海洋、大气和有机体。;在全球尺度上，碳的交换随季节而变化，这可以从北半球大气CO2含量的季节波动看出。在夏季，初级生产者通过光合作用对大气CO2的固定量超过动、植物呼吸作用和微生物分解作用归还给大气的CO2量，在曲线上形成波谷；冬季则正好相反，形成波峰。相似的波动也发生在昼夜之间，昼为波谷，夜为波峰。尽管存在季节和昼夜的波动，就全年而言，光合作用所固定的碳量与呼吸和分解作用所排放的碳量仍大致保持着平衡状态。;夏威夷冒纳罗亚观象台大气CO2含量的测量结果

（Kump L.R.et al.,1999）;然而，在不断加剧的人类活动的驱动下，特别是使用化石燃料和大规模砍伐森林所造成的碳的排放，正在引起自然界碳循环自组织系统的失稳。据估计，每年约有5×1015g的碳通过化石燃料的燃烧排入大气圈，其中约50%保留在大气圈中，近一半溶解在海洋中，只有很少的量增加到陆地生物量中。此外，砍伐森林造成的土壤裸露以及木材燃烧每年向大气圈排放(1～2)×1015g的碳。这些逐年增加的碳排放量很可能是引起全球大气CO2含量增加的主要原因。在夏威夷的观测结果表

明，1958年大气二氧化碳的平均含量约为315×10-6 ；到了1995年，已达到约358×10-6，其增长的趋势十分显著，平均每年增加约1.2×10-6。;大气中CO2浓度逐渐增加的事实表明，海洋对CO2的调节能力是有限的。可以设想，如果人类继续增加化石燃料的使用量和森林的砍伐量，海洋吸纳CO2的能力终将会被耗尽，那时，更大部分的CO2将被保留在大气圈中，必然会导致更为显著的温室效应加剧、全球变暖和海平面上升等一系列人类生存环境的变化。;第二节 全球变化的驱动力;太阳辐射直接驱动了发生在地球表面的各种过程。太阳辐射;太阳黑子活动引起太阳辐射质和量的变化，太阳活动高峰期能够引起太阳紫外辐射和微粒辐射的极大增加。一些地球物理现象，如极光、磁暴、电离层扰动等可间接反映太阳活动。太阳活动高峰年份，与太阳微粒辐射密切相关的极光现象明显增加；对树木年轮中的14C测量的结果表明，太阳活动强时，14C含量低；反之，14C含量高，可能是由于强磁场使宇宙射线偏离了地球。观测的结果表明，紫外辐射对臭氧层有强烈影响，太阳活动高峰期臭氧层变厚并且升温，哥伦比亚大学的Shindell等人(1999)提出，臭氧在很大程度上放大了太阳活动周期的效应，其模型表明，首先是太阳辐射增加，加速平流层中臭氧的生成，然后臭氧的增加引起温室效应，进一步加热平流层，此后热流传递至对流层。两个大气层的耦合作用十分重要，可能是太阳活动影响气候的一个中间环节，使得只有0.1%、而且只是直接影响上层大气的太阳辐射变化，成为影响地球气候变化的因素。;现已发现，太阳黑子活动在10a～100a尺度上均存在显著的周期变化。如11a的沃尔夫周期、22a的海尔周期、80a的世纪周期、180a的双世纪周期等。