氣候變化科學(xué)概論課程大綱

1、課程大綱課程名稱： 氣候變化科學(xué)概論 課程編號： s001125課時：32 學(xué)時學(xué)分：2.0課程屬性： 選修課教學(xué)目的、要求 本課程是為氣候變化領(lǐng)域的研究生所開設(shè)的專業(yè)課程。 課程以專題講座的形式， 由參加政府 間氣候變化專門委員會 （IPCC）科學(xué)評估工作的中國科學(xué)家進行授課。重點介紹氣候變化事實、歸因和預(yù)估、氣候變化的影響與適應(yīng)、氣候變化減緩與可持續(xù)發(fā)展、以及氣候變化國際 談判與中國的減排行動等方面的最新成果和進展以及未來的發(fā)展方向， 使學(xué)生了解當(dāng)前氣候 變化研究的最新進展及焦點熱點問題， 掌握氣候變化科學(xué)方面的相關(guān)知識， 達到啟蒙、 澄清 概念； 開闊視野、拓展思路，為今后在氣候變化領(lǐng)域

2、開展相關(guān)研究工作打下堅實基礎(chǔ)；培養(yǎng)青年學(xué)生探索求實科學(xué)精神的目的。主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、氣候變化科學(xué)的發(fā)展和未來地球計劃 1 天氣、氣候、氣候系統(tǒng)和氣候系統(tǒng) 變化 相關(guān)概念介紹。2 政府間氣候變化專門委員會和氣候變化科學(xué)介紹IPCC的組成、工作規(guī)則、程序和機制；IPCC系列評估報告及其意義和作用；IPCC的未來發(fā)展；發(fā)展中國家在IPCC活動中的作用和貢獻。3 IPCC第五次評估報告的主要結(jié)論簡單介紹IPCC第五次評估報告的主要結(jié)論，包括氣候系統(tǒng)變暖和極端事件、氣候變化驅(qū)動因子、情景的發(fā)展、 模式的發(fā)展、適應(yīng)與減緩和可持續(xù)相協(xié)調(diào)發(fā)展的路徑等。4 未來地球計劃 介紹未來地球計劃的產(chǎn)生背景、組織架構(gòu)

3、、工作進展。 二、觀測到的氣候系統(tǒng)變化 1 氣候觀測系統(tǒng) 當(dāng) 代氣候觀測系統(tǒng)的發(fā)展、氣候系統(tǒng)觀測要素與數(shù)據(jù)集。2 氣候變化長期序列的形成 介紹全球地表溫度變化序列形成、影響氣候變化檢測的非均一性、大氣再分析資料。 3 觀測到的大氣圈與地表變化 大氣成分、輻射收支、溫度、水循環(huán)、大氣環(huán)流等的變化。4 觀測到的冰凍圈的變化 山地冰川、 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋、 海冰、 積雪、 凍土等的變化。 5 觀 測到的海洋變化 海洋溫度、鹽度、熱容量、海平面等的變化。6 地球能量收支變化及其在氣候系統(tǒng)中的分配 三、全新世氣候變化 1 過去氣候變化研究的原理和假設(shè) 方法學(xué)介紹。 2氣候變化的形式、 多時間尺度變化

4、及可能驅(qū)動 3 研究全新世氣候變化的定年方法 介紹 14C、210Pb、137CS、冰芯、湖芯、海洋沉積、石筍、珊瑚、樹輪等代用資料的定年方法。4 .氣候歷史及全新世重大氣候事件 介紹重建的不同時間長度過去氣候變化， 以及新仙女木事件、 全新世大暖期、中世紀(jì)氣候異常期、小冰期、現(xiàn)代暖期時的氣候變化。四、生物地球化學(xué)循環(huán) 1 短壽命化學(xué)物質(zhì)的循環(huán) 臭氧和氣溶膠的源匯、濃度、分布和未來變化，以及其對 氣候變化的響應(yīng)和反饋。 2 全球碳循環(huán) 碳循環(huán)及相關(guān)過程、研究方法、以及工業(yè)革命以 來全球碳收支變化。 3 未來全球碳源匯變化 預(yù)估全球碳源匯的未來變化。 五、氣溶膠和 云 1 氣溶膠 氣溶膠的種類和

5、來源、 形成與變化過程， 氣溶膠化學(xué)成分的氣候?qū)W濃度。 2 云 氣候系統(tǒng)中的云的形成、分布、結(jié)構(gòu)特征，云的輻射氣候效應(yīng)，以及霧霾。3 氣候變化中氣溶膠和云的作用 氣溶膠與輻射的相互作用、 氣溶膠 -云相互作用、 碳氣溶膠與氣候變化的關(guān)系、以及氣候變化一些重要議題中涉及的氣溶膠和云問題。 六、人為和自然輻射強迫 1 輻 射強迫 輻射強迫的概念、計算方法以及溫室氣體的光譜變化和輻射傳輸模式。 2 當(dāng)前的 人為輻射強迫 介紹均勻混合的溫室氣體、大氣O3 和平流層水汽、氣溶膠和輻射相互作用、氣溶膠和云相互作用、土地利用等因子的輻射強迫。 3 全球平均輻射強迫 不同種類物質(zhì) 的輻射強迫以及輻射強迫的歷史

6、變化和未來變化。 4 自然輻射強迫的變化 介紹太陽活動、 火山活動等自然輻射強迫。 5 溫室氣體排放指標(biāo) 全球增溫潛能和全球溫變潛能。 七、氣 候變化的檢測與歸因 1 氣候變化檢測和歸因研究的意義2 氣候變化檢測和歸因研究的相關(guān)統(tǒng)計概念 介紹基本概念、常用的檢測和歸因方法、數(shù)值模式在氣候變化歸因研究中的作 用、以及檢測歸因研究的不確定性。 3 對大氣中氣候變化現(xiàn)象的歸因 介紹對溫度、降水、 大氣環(huán)流和大氣濤動變化的歸因。 4 海洋中的氣候變化現(xiàn)象的歸因 介紹對海洋溫度和熱 容量、海表面高度變化的歸因。 5 極端事件的歸因 介紹對極端溫度、極端降水和干旱的 歸因。 八、全球和區(qū)域尺度的氣候系統(tǒng)模

7、式1 氣候模式簡介 2 模式比較計劃及結(jié)果在IPCC評估報告中的應(yīng)用不同全球模式比較計劃、CORDE計劃。3 .氣候模式的評估評估 方法、應(yīng)用于氣候模式評估的觀測數(shù)據(jù)和需要注意的問題。4 . CMIP5全球模式結(jié)果的綜合評估 評估模式對大氣、 海洋、碳循環(huán)和冰雪圈等的變化、 變率和極端事件的模擬能力。 5.區(qū) 域氣候模式及降尺度 介紹基本原理、發(fā)展歷史以及在氣候科學(xué)和氣候變化預(yù)估中的應(yīng)用。 九、氣候變化的預(yù)估 1 .氣候變化預(yù)估的主要方法 介紹年代際氣候變化預(yù)測及其初始化方 法、松弛同化法、 增量分析更新法、 百年氣候預(yù)估與典型濃度路徑、 氣候統(tǒng)計預(yù)估等。 2 .近 期氣候變化預(yù)估 預(yù)估大氣和

8、地表、水循環(huán)、大氣環(huán)流、極端事件、海洋、冰凍圈的近期變 化。 3 .長期氣候變化 預(yù)估大氣和地表、水循環(huán)、空氣質(zhì)量、冰凍圈、海平面、碳循環(huán)和 其他生物地球化學(xué)循環(huán)等的長期變化。 4.氣候變化預(yù)估方法和結(jié)論中的主要不確定性 十、 氣候現(xiàn)象和相關(guān)的區(qū)域氣候變化 1 .季風(fēng)系統(tǒng) 全球季風(fēng)、 亞澳季風(fēng)系統(tǒng)的當(dāng)前和未來變化。2.熱帶氣候現(xiàn)象 赤道輻合帶、南太平洋輻合帶、Hadley環(huán)流、ENSO勺當(dāng)前和未來變化。3 大 氣濤動與遙相關(guān)模態(tài) 北半球環(huán)狀模、南半球環(huán)狀模、太平洋- 北美遙相關(guān)、太平洋 - 南美遙相關(guān)型、太平洋年代際振蕩、大西洋年代際振蕩的變化。4 西北太平洋熱帶氣旋 相關(guān)氣候現(xiàn)象對西北太平洋

9、熱帶氣旋活動的影響， 以及西北太平洋熱帶氣旋的變化。 5 與氣候現(xiàn) 象相關(guān)的區(qū)域氣候變化預(yù)估 預(yù)估北極地區(qū)、南極地區(qū)和東亞未來氣候變化及相關(guān)氣候現(xiàn)象 的影響。 十一、社會經(jīng)濟發(fā)展路徑和氣候變化情景 1 氣候變化情景的提出和演變 2 典 型濃度路徑 典型濃度路徑(RCPS的內(nèi)涵與應(yīng)用。3 共享社會經(jīng)濟路徑 社會經(jīng)濟發(fā)展路 徑的選擇、社會經(jīng)濟路徑(SSP)的設(shè)定和特征、以及RCPs/SSPs矩陣。4 .情景的應(yīng)用及 SSPs 展望 情景在各類模式比較計劃中的應(yīng)用、在IPCC評估中的應(yīng)用、在區(qū)域和領(lǐng)域研究中的應(yīng)用，以及薄弱環(huán)節(jié)和未來發(fā)展。 十二、氣候變化的影響、脆弱性和恢復(fù)力 1 .氣候變化的 影響

10、和脆弱性評估方法 介紹氣候變化的影響和脆弱性的內(nèi)涵、氣候變化影響的評估方法、 氣候變化影響的檢測與歸因的方法、 脆弱性的評估方法。 2 .氣候變化對主要領(lǐng)域的影響和 脆弱性 評估氣候變化對淡水資源、陸地生態(tài)系統(tǒng)、海岸帶、海洋系統(tǒng)、糧食生產(chǎn)系統(tǒng)、城 市、農(nóng)村地區(qū)、人類健康的影響和脆弱性。 3 .氣候變化對主要區(qū)域的影響和脆弱性 評估 氣候變化對非洲、歐洲、亞洲、大洋洲、北美洲、中美洲和南美洲、極區(qū)、小島嶼、公海的 影響和脆弱性。 4 .氣候變化影響的檢測和歸因的主要結(jié)論 5 .恢復(fù)力與氣候變化適應(yīng) 恢復(fù)力理念、恢復(fù)力建設(shè)以及恢復(fù)力、氣候變化適應(yīng)與可持續(xù)發(fā)展的協(xié)同。 十三、極端事件 和災(zāi)害風(fēng)險管理

11、 1 極端事件分類 2 中國極端事件的基本特征 3 觀測到的極端事件的變 化及其原因 4 極端事件變化的預(yù)估及其不確定性 介紹預(yù)估方法、不確定性來源及其量化 方法、主要預(yù)估結(jié)論。5 . IPCC評估極端事件變化的進展 6 .災(zāi)害風(fēng)險管理基本定義災(zāi)害預(yù)警、災(zāi)害風(fēng)險識別、災(zāi)害風(fēng)險評估、災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃、災(zāi)害風(fēng)險管理與應(yīng)對能力、災(zāi)害風(fēng)險 管理政策范疇、風(fēng)險轉(zhuǎn)移。 7 中國天氣氣候災(zāi)害風(fēng)險管理、實踐及適應(yīng)措施 介紹管理極 端氣候事件和災(zāi)害風(fēng)險的國家制度以及綜合災(zāi)害風(fēng)險管理的經(jīng)濟社會重點領(lǐng)域。8 中國應(yīng)對極端天氣氣候?qū)嵺`的策略選擇 長期應(yīng)對策略的目標(biāo)與原則、災(zāi)害風(fēng)險管理與適應(yīng)氣候變 化的協(xié)同戰(zhàn)略、提升恢復(fù)力

12、的能力建設(shè)戰(zhàn)略、綜合風(fēng)險治理戰(zhàn)略。十四、氣候變化適應(yīng)、減緩與可持續(xù)發(fā)展 1 適應(yīng)、減緩和可持續(xù)發(fā)展的提出 適應(yīng)和減緩的定義，適應(yīng)、減緩和 可持續(xù)發(fā)展的關(guān)聯(lián)以及相關(guān)進展。2 適應(yīng)和減緩的協(xié)同 氣候變化的應(yīng)對框架、適應(yīng)和減緩的互補性、適應(yīng)和減緩的特征。3 適應(yīng)措施 適應(yīng)的主要做法、通過適應(yīng)進行氣候變化風(fēng)險管理、促進適應(yīng)的政策。 4 減緩措施 減緩的目標(biāo)、減緩的主要做法、促進減緩的政 策、減排技術(shù)。 5 可持續(xù)發(fā)展框架下的適應(yīng)和減緩 十五、氣候變化國際談判與中國的減 排行動1 . IPCC評估報告與國際應(yīng)對氣候變化進程IPCC歷次評估報告對公約談判的影響，IPCC評估報告與氣候變化問題的科學(xué)性。2

13、國際氣候制度談判進程的演進國際氣候制度的基本要素、聯(lián)合國氣候變化框架公約及其基本內(nèi)容、 京都議定書及其基本內(nèi)容、雙軌 談判與長期合作特設(shè)工作組機制的建立、 京都議定書第二承諾期和議定書修正案、 德班增強 行動平臺與 2015 應(yīng)對氣候變化新協(xié)議。 3 公約談判中的博弈與合作 公約基本原則的理解 和各自解讀、 氣候制度構(gòu)建中的大國博弈、 主要締約方的履約形勢、 公約下的相關(guān)機制及進 展。 4 中國應(yīng)對氣候變化行動 介紹“十一五”應(yīng)對氣候變化的行動與成效、“十二五” 應(yīng)對氣候變化的行動與成效、中國國家自主貢獻等。5 2 度溫升控制目標(biāo)對中國的挑戰(zhàn) 2度溫升控制目標(biāo)下全球的排放空間與路徑、 碳排放權(quán)

14、分配原則與方法、 中國在 2度溫升控制 目標(biāo)下的排放空間、中國未來低碳發(fā)展與碳排放達峰。主要參考書：Stocker T F, and Coauthors, Eds. 2013: Climate Change 2013: The Physical ScienceBasis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of theIntergovernmental Panel on Climate Change.Cambridge University Press, Cambridge,United Kingdom

15、 and New York, NY, USA. Field C B, and Coauthors, Eds. 2014: ClimateChange 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New Yor

16、k, NY, USA.Edenhofer O, and Coauthors, Eds. 2014: Climate Change 2014: Mitigation of ClimateChange. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. IPCC. 201

17、4: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC, Geneva, Switzerland. DongWJ, Ren F M, Huang J B, et al. 2013: The atlas of climate change: based on SEAP-CMIP5. Berlin: Spring

18、er Giorgi F, Colin J, GhassemA. 2009: Addressing climate information needs at the regional level. The CORDEX framework. WMO Bulletin, July 2009 issue Hegerl, G. C., et al. 2010: Goodpractice guidance paper on detection and attribution related to anthropogenic climate change. In: Meeting Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Expert Meeting on Detection and Attribution of Anthropogenic Climate Change T. F. Stocker, et al. (eds.). IPCC Working Group I Technical Support Unit, University of Bern, B