全球變暖背景下的水安全問題課件

1、第9章 氣候變化及其對水資源的影響本章內(nèi)容9.1 氣候變化的歷史事實9.2 氣候變化的原因 9.3 人類活動對氣候的影響9.4 氣候變化對水循環(huán)和水資源的影響9.5 氣候變化對策由于旱情持續(xù)，截至2010年2月28日，云南省蒙自縣冷泉鄉(xiāng)索本底等5個自然村近200戶人家只能靠本地接近干枯的山泉作飲用水和生活用水。云南今年遭遇50年一遇的特大旱災(zāi)， 2010年2月2日，昆明市石林縣高石哨綠塘子水庫干旱的露出了池底。嚴(yán)峻的形勢（國內(nèi)）2011年5月鄱陽湖成為大草原氣候變暖 太平洋島國圖瓦盧將消失在哥本哈根會議上：為太平洋島國請命斐濟代表淚灑會場氣候變暖，馬爾代夫沉沒進入倒計時2010年初，英國遭遇3

2、0年最大雪災(zāi)，倫敦交通幾乎癱瘓,所造成的經(jīng)濟損失將近 17億美元。嚴(yán)峻的形勢（國際），因氣候變暖首先可能被淹沒的地區(qū)氣候變化：氣候相對于平均狀態(tài)的偏離 (二)歷史時期的氣候變化（時間尺度為千年）(一)近現(xiàn)代的氣候變化(三)地質(zhì)時期的氣候變化（時間尺度為千年或更長）短期：時間尺度為月或季節(jié) （年內(nèi)變化）中期：時間尺度為幾年 （年際變化）長期：時間尺度為幾十年 （年代際變化）超長期：時間尺度為幾十百年 （世紀(jì)際變化）（實測觀測資料）氣候變化研究的間接證據(jù)史料記載樹木年輪花粉分析生物化石冰芯石筍地質(zhì)時期的氣候變化 地球6億年來經(jīng)歷的三大冰期和兩大間冰期示意圖暖冷震旦紀(jì)冰期距今6億年前石炭二疊紀(jì)冰期第

3、一大間冰期第四紀(jì)冰期第二大間冰期現(xiàn)今全 球年平均氣溫15 C地質(zhì)時期的氣候變化中國近五千年內(nèi)可以相對地分出四個溫暖期與四個寒冷期。 200018001600140012001300150017001900+4+3+2+1-10-2-3-4100005000400030002000100050005001000150016001700180019001950高度（m）溫度（）年代溫暖期溫暖期溫暖期溫暖期寒冷期寒冷期寒冷期寒冷期一萬年來挪威雪線高度（實線）與五千年來我國溫度（虛線）比較歷史時期的氣候變化氣候變化研究的間接證據(jù) 近代氣候變化冷暖冷暖四次波動，氣溫總體呈為上升趨勢。 進入80年代后，全

4、球氣溫明顯上升近百年來，全球平均氣溫升高約0.6。進入80年來后，全球氣溫上升趨勢加快。觀測到的事實-全球氣溫變化1850年以來最熱的12年有11年發(fā)生在近期；2001-2005年氣溫距平為： +0.76 , (基準(zhǔn):1850-1899)（Base line:1961-1990，IPCC，2001）溫度距平（ ）全球平均地表溫度距平變化與全球氣溫變化趨勢基本一致；過去的100年氣溫上升: 0.5-0.8； 最近幾十年平均氣溫升率略高于全球平均水平。溫度距平（ ） 全國平均氣溫距平變化ChinaBaseline:19702000觀測到的事實中國氣溫變化觀測到的事實-全球降水變化 The Obse

5、rved changeIncreasingDecreasingIncreasingIncreasingIncreasingDecreasingIn: IPCC TAR, 2001全球過去百年降水距平分布1951-2002年全國降水變率西部: 明顯增加華南: 增加 華北: 減少 東北: 減少The Observed changeIncreasing Decreasing Decreasing Increasing In: Chinas National Assessment Report on CC, 2007觀測到的事實-中國降水變化 觀測到的事實江河徑流變化總體趨勢：減少 顯著減少趨勢 ：海

6、河、黃河、遼河弱減少趨勢：淮河、松遼河、珠江、長江弱遞增趨勢：長江中下游，淮河上游，嫩江The Observed change19812004年平均徑流量較 19501980年徑流量的變化洪水和干旱的頻率和強度增加 全球平均海平面每年上升12mm 非極地冰川大范圍縮小，雪蓋面積下降，永久性 凍土退化 厄爾尼諾事件更頻繁和強烈 動植物生長范圍向高海拔移動，生長周期和習(xí)性隨之變化 The Observed change觀測到的事實其它要素變化 氣候的形成和變化受多種因子的影響和制約，下圖表示各因子之間的主要關(guān)系，圖中C.D是氣候系統(tǒng)的兩個主要組成部分，A、B、F則是外界因子。 9.2 氣候變化的原

7、因 太陽輻射是氣候形成的最主要因素。氣候的變遷與到達(dá)地表的輻射能的變化關(guān)系至為密切。引起太陽輻射能變化的條件是多方面的。(一)地球軌道因素的改變地球在自己的公轉(zhuǎn)軌道上，接受太陽輻射能。而地球公轉(zhuǎn)軌道的三個因素：地球軌道的偏心率、地軸的傾斜度和春分點的位置等都是以一定的周期在變動著的，這就導(dǎo)致地球上所受到的太陽天文輻射發(fā)生變動，引起氣候變遷。一、太陽輻射的變化 到達(dá)地球表面單位面積上的天文輻射強度是與日地距離(b)的平方成反比的，地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道是一個橢圓形，現(xiàn)在這個橢圓形的偏心率(e)約為0.016。目前北半球冬季位于近日點附近，因此北半球冬半年比較短(從秋分至春分，比夏半年短7.5日)。但

8、偏心率是在0.00-0.06之間變動的，其周期約為96000年，以目前情況而論地球在近日點時所獲得的天文輻射量(不考慮其他條件的影響)較現(xiàn)在遠(yuǎn)日點的輻射量約大115。當(dāng)偏心率e值為極大時，則此差異就成為13。 1. 地球軌道偏心率的變化 地軸的傾斜是產(chǎn)生四季的原因。由于地球軌道平面在空間有變動，所以地軸對于這個平面的傾斜度(f)也在變動?，F(xiàn)在地軸傾斜度是23.44，最大時可達(dá)24.24，最小日寸為22.1，變動周期約40000年。這個變動使得夏季太陽直射達(dá)到的極限緯度(北回歸線)和冬季極夜達(dá)到的極限緯度(北極圈)發(fā)生變動如下圖所示。 2.地軸傾斜度的變化 春分點沿黃道向西緩慢移動，大紂每210

9、00年，春分點繞地球軌道一周。春分點位置變動的結(jié)果，引起四季開始時間的移動和近日點與遠(yuǎn)日點的變化。地球近日點所在季節(jié)的變化，每70年推遲一天。大約在一萬年前，北半球在冬季是處于遠(yuǎn)日點的位置(現(xiàn)在是近日點)，那時北半球冬季比現(xiàn)在要更冷，南半球則相反。 2.春分點的移動 到達(dá)地表的太陽輻射的強弱，要受大氣透明度的影響?；鹕交顒訉Υ髿馔该鞫鹊挠绊懽畲螅鹕奖l(fā)噴出的灰塵能強烈地反射和散射太陽輻射，而對地面發(fā)出的長波輻射沒有顯著影響。據(jù)計算，火山塵埃散射太陽輻射的能力比散射地面長波輻射大30倍，塵埃反射太陽輻射的作用比大氣分子強得多。 此外，太陽黑子活動具有一定的周期性，例如太陽黑子11年周期稱為太陽

10、活動周。 (二)大氣透明度的變化 宇宙因子指的是月球和太陽的引潮力以及太陽活動；地球物理因子指的是地球重力空間變化，地球轉(zhuǎn)動瞬時極的運動和地球自轉(zhuǎn)速度的變化，這些宇宙一地球物理因子的時間或空間變化，引起地球上變形力的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致地球上海洋和大氣的變形，并進而影響氣候發(fā)生變化。 二、宇宙地球物理因子的變化 在整個地質(zhì)時期中，下墊面的地理條件發(fā)生了多次變化，對氣候變化產(chǎn)生了深刻的影響。其中以海陸分布和地形的變化對氣候變遷影響最大。 (一)海陸分布的變化 (二)地形變化 “滄海桑田”在地球史上地形的變化是十分顯著的。高大的喜馬拉雅山脈，有“世界屋脊”之稱。 (三)城市化（熱島效應(yīng)）三、下墊面條件的

11、變化1. 大氣環(huán)流形勢的變化是導(dǎo)致氣候變化和產(chǎn)生異常氣候的一個重要因素。（如厄爾尼諾現(xiàn)象和南方濤動）2. 大氣化學(xué)組成的變化：溫室氣體的影響 三、大氣環(huán)流和洋流的變化1、改變大氣成分（1）二氧化碳CO2、甲烷CH4（溫室效應(yīng)）（2）氣溶膠（陽傘效應(yīng)）2、改變下墊面性質(zhì)（土地利用與覆蓋變化效應(yīng)）（1）森林、草原、農(nóng)田（沙漠化效應(yīng)、綠洲效應(yīng)） （2）水庫（湖泊效應(yīng)）（3）城市（城市熱島效應(yīng)）9.3 人類活動對氣候的影響溫室效應(yīng)與溫室氣體1、溫室效應(yīng)的概念 是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培

12、農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。 包括自然溫室效應(yīng)和人為溫室效應(yīng)。 1000年來大氣溫度與大氣中二氧化碳濃度變化曲線1. 1000年來大氣溫度和二氧化碳濃度變化的總趨勢是什么？兩者有何相同點？2.根據(jù)這張圖，你認(rèn)為大氣溫度變化與二氧化碳濃度的變化有關(guān)系嗎？ 從上圖可以看出，大氣溫度的變化和二氧化碳濃度的變化情況是基本吻合的，所以二氧化碳濃度的增加是造成溫室效應(yīng)的原因。事實上，二氧化碳就是大氣溫室外層的“保溫膜”，正是因為這層保溫膜的增厚，才造成了地球大氣熱量的積累，導(dǎo)致全球變暖。濃度CO2(ppmv)溫度距平()年距今人類活動擾動目前的CO2濃度是42萬年來的最大值83萬年來，仍是最大值( red

13、rew from Petit et al. 1999 )南極東方站（Vostok）測量的大氣CO2濃度變化（IPCC，2001）大氣對地面的保溫效應(yīng)大氣上界地面地面增溫地面輻射射向宇宙空 間大氣吸收大氣輻射射向地面太陽輻射大氣吸收地面吸收當(dāng)你在晴天的中午走進塑料溫室大棚沒有打開空調(diào)的小汽車封閉的玻璃陽臺你有什么感覺？地球置身于一個巨大的“溫室”之中！溫室效應(yīng)：大氣保溫效應(yīng) 大氣外層具有吸熱和隔熱的功能，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，從而使地球保溫。溫室效應(yīng)與溫室氣體2、溫室氣體 是大氣中能吸收地面反射的太陽輻射,并重新發(fā)射輻射的自然和人為的氣體。 主要包括水汽、CO2 、甲烷（C

14、H4）、氧化亞氮（ N2O）、臭氧（O3）、氟利昂等 。 是什么原因?qū)е麓髿庵卸趸紳舛却蠓仍黾幽?？煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒人類大面積砍伐森林人口數(shù)量增加人類活動和自然排放的其他溫室氣體還有：氟利昂：強溫室氣體，1920年代人工合成，目前已排 放2000萬噸，主要用于制冷甲烷：強溫室氣體，天然氣和沼氣的主要成分，畜牧業(yè)排 放量很大使之成為全球變暖的“幫兇”氮氧化物：燃料燃燒，燃?xì)鉁u輪、汽車尾氣二氧化碳是主要的溫室氣體陽傘效應(yīng)1、陽傘效應(yīng)的概念 因其由大氣污染物顆粒（大氣氣溶膠粒子）對太陽輻射的削弱作用而引起的地面冷卻效應(yīng)。陽傘效應(yīng)2、大氣氣溶膠粒子的來源（1）自然界自身產(chǎn)生（如火山

15、噴發(fā)）（2）人類活動產(chǎn)生（如化石燃料燃燒、生物體燃燒） 陽傘效應(yīng)2、大氣氣溶膠粒子的氣候效應(yīng)（1）助長干旱化（2）影響云的反照率、壽命和降水效率 土地利用與土地覆蓋變化效應(yīng)2000年初東江流域土地利用現(xiàn)狀1980年代初東江流域土地利用現(xiàn)狀氣候變化冰川消融極端氣候海平面上升糧食減產(chǎn)降水氣 溫海平面變化蒸散發(fā)變化其它變化氣候要素變化影響9.4 氣候變化對水循環(huán)和水資源的影響一、氣候變化對全球水循環(huán)和水資源系統(tǒng)的影響1、20世紀(jì)全球增暖是導(dǎo)致全球平均海平面上升的主要原因馬爾代夫浮島斐濟島一、氣候變化對全球水循環(huán)和水資源系統(tǒng)的影響2、雪蓋和冰面積逐漸減少北極冰雪消融北極熊生存危機阿根廷某冰川30年前當(dāng)

16、前一、氣候變化對全球水循環(huán)和水資源系統(tǒng)的影響3、北半球中高緯地區(qū)降水略有增加，副熱帶地區(qū)略有減少。4、全球極端氣候事件發(fā)生頻繁5、氣候變化對全球淡水資源供給帶來很大影響供水Supply需水Demand我國正常年份缺水達(dá)400億m3 氣候變化加劇水資源短缺狀況 我國城市缺水問題嚴(yán)重 全國661座城市有400多座缺水，其中110座嚴(yán)重缺水，1.6億多城市居民的正常生活受影響 。 氣候變化加劇水資源短缺狀況一、氣候變化對中國水循環(huán)和水資源系統(tǒng)的影響2、加速水循環(huán)，降水變率增加。1951-2002年全國降水變率西部: 明顯增加華南: 增加 華北: 減少 東北: 減少Increasing Decreas

17、ing Decreasing Increasing 一、氣候變化對中國水循環(huán)和水資源系統(tǒng)的影響2、改變徑流大小，旱澇災(zāi)害加劇。1998年大洪水明祖陵因旱情露出城墻洞庭湖底變大草原年份洪澇受災(zāi)面積(萬畝)洪澇成災(zāi)面積(萬畝)洪澇直接經(jīng)濟損失(億元)旱災(zāi)減產(chǎn)(億公斤)19913689421921749.081181992141356696412.7720919932458112915641.74111199428288172341796.60262199521550120011653.30203199630914189182208.36981997197029771930.114761998334

18、38206782550.901271999144088084930.233332000135678094711.63599平均23748136311258.47254九十年代洪澇旱災(zāi)統(tǒng)計表 洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生2001年以來洪澇旱災(zāi)統(tǒng)計表 2000年以來，年均洪澇災(zāi)害損失約1100億元，約占同期全國GDP的1； 局部洪澇災(zāi)害每年發(fā)生； 2003年、2005年、2007年部分江河發(fā)生洪水 平均每年有7個臺風(fēng)登陸，超強臺風(fēng)有增加趨勢；山洪災(zāi)害嚴(yán)重。 年份洪澇受災(zāi)面積(萬畝)洪澇成災(zāi)面積(萬畝)洪澇直接經(jīng)濟損失(億元)因災(zāi)死亡人數(shù)（人）200110707 6380 623.03 1605 200218576 11159 838.00 1819 200330549 19500 1300.51 1551 200411673 6026 713.51 1282 200522451 12325 1662.20 1660 200615783 8389 1332.62 2276 2007188234 89535 1123.30 1230 平均42567 21902 1084.74 1632 洪澇