全球氣候的時空變化及對地表形態(tài)的影響(wang)

西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院王勇全球氣候的時空變化

及其對地表形態(tài)的作用“Thefartherbackwardyoucanlook，thefartherforwardyouarelikelytosee.”-WinstonChurchill一、氣候的時空變化目前為世界科學(xué)界所公認(rèn)的有下列時間范圍的變化：

1.大冰期與大間冰期氣候——時間尺度約為幾千萬年到幾億年

2.亞冰期與亞間冰期氣候——時間尺度約為幾十萬年

3.副冰期與副間冰期氣候——時間尺度約為幾萬年

4.寒冷期（或小冰期）與溫暖期（或小間冰期）氣候——時間尺度約為幾百年到幾千年

5.世紀(jì)內(nèi)的氣候——時間尺度不到100年過去七千萬年O18含量的變化過去6百萬年地球軌道三要素的變化過去80萬年來的全球氣候變化過去16萬年的亞洲季風(fēng)演化過去1萬年的東亞季風(fēng)演化MedievalWarmPeriod-orMedievaloptimum9thto14thCenturies二、全球氣候變化對地表海陸系統(tǒng)的影響（一）冰期與冰川的作用

地質(zhì)年代氣候變化的最大特點是冰期與間冰期交替出現(xiàn)，自然環(huán)境的許多方面都要受到強烈影響，如冰川的存在導(dǎo)致地殼負(fù)重下沉，冰川的消融導(dǎo)致地殼卸負(fù)上升，冰川還造成大量植物和動物種群的遷移和有選擇性的滅絕，并形成許多新的物種。

巨大的冰川對于它所覆蓋地區(qū)的地形起著很大的改造作用，在距冰川中心較近的地區(qū)以侵蝕作用為主，常形成峽灣、U形谷、羊背石、角峰、刃脊等冰蝕地貌；在距冰川中心較遠的地區(qū)則以堆積作用為主，形成終磧丘、鼓丘、蛇形丘等冰磧-冰水地貌。冰川還可以造成河流改變流向，河湖串聯(lián)等現(xiàn)象。此外，冰蓋區(qū)外的黃土堆積也與冰川作用有關(guān)。冰山冰斗U形谷刃脊（二）人類活動與全球氣候變暖全球氣溫升高可能是一種大規(guī)模的環(huán)境災(zāi)難，它將使地球上的冰川和凍土融化，海平面會因此而上升，以至淹沒大片陸地。全球變暖的影響也可引發(fā)熱浪、颶風(fēng)、龍卷風(fēng)和洪水等，目前全球的干旱和洪水事實上都已達到了歷史上前所未有的水平。全球變暖對冰川的影響左圖：北極附近冰齡的變化右圖：乞力馬扎羅山頂部冰川覆蓋的變化即將消失的國家：馬爾代夫

由于全球變暖導(dǎo)致的海平面上升，這個平均海拔約為一米的漂亮國度行將從地球上消失……第三講地表環(huán)境異常引發(fā)的全球性

自然災(zāi)害問題一、全球性自然災(zāi)害問題引起國際社會的普遍關(guān)注

隨著世界人口激增、城市化進程的加快以及人類對自然資源掠奪性的索取和對自然環(huán)境的破壞性開發(fā)，造成了越來越嚴(yán)重的空氣、水和土地的污染，由此引發(fā)了頻繁發(fā)生的更為嚴(yán)重的自然災(zāi)害。（見表）此外，全球經(jīng)濟的發(fā)展，社會財富的劇增，城鎮(zhèn)等聚落和人類經(jīng)濟活動場所的擴展又使自然災(zāi)害襲擊的對象發(fā)生了巨大的變化，隨著時間的推移，自然災(zāi)害發(fā)生的頻率和所造成的損失越來越大的趨勢（見表）。這就表明，現(xiàn)代社會遭受自然災(zāi)害的損失在加大。表1.4.120世紀(jì)一些重大自然災(zāi)害年份日期國家和地區(qū)事件死亡人數(shù)經(jīng)濟損失/百萬美元19064月18日美國舊金山地震3000324190812月28日意大利Messina地震85926116192012月18日中國甘肅地震235000——19231月9日日本東京地震142800280019317-8月中國長江洪水140000——19355月30日巴基斯坦Quetta地震3500025194210月16日印度和孟加拉龍卷風(fēng)61000——19532月英國風(fēng)暴潮19323000197011月12日孟加拉臺風(fēng)30000063資料來源：陳順等.人類活動、自然災(zāi)害和活動構(gòu)造研究.第四紀(jì)研究，2001，21（4）：315表1.4.120世紀(jì)一些重大自然災(zāi)害年份日期國家和地區(qū)事件死亡人數(shù)經(jīng)濟損失/百萬美元19705月31日秘魯?shù)卣?，滑?700055019767月28日中國唐山地震2400005600198812月7日亞美尼亞地震250001400019914月29—30日孟加拉臺風(fēng)139000300019941月17日美國北嶺地震614400019951月17日日本阪神地震6348>10000019985—9月中國長江洪水365030000199811月初洪都拉斯熱帶風(fēng)暴9200550019998月17日土耳其地震>17000>1300019999月20日中國臺灣地震2400>11000資料來源：陳順等.人類活動、自然災(zāi)害和活動構(gòu)造研究.第四紀(jì)研究，2001，21（4）：315表1.4.220世紀(jì)后50年，每10年重大自然災(zāi)害統(tǒng)計年份災(zāi)害數(shù)/件經(jīng)濟損失/億美元1950-1959203851960-1969276901970-19794712421980-19896319291990-1999825358資料來源：陳順等.人類活動、自然災(zāi)害和活動構(gòu)造研究.第四紀(jì)研究，2001，21（4）：315

關(guān)于全球性災(zāi)害發(fā)生的背景及其成因，有的學(xué)者認(rèn)為：一是因全球氣候變暖深刻影響致災(zāi)因子的長期變化趨勢；二是由于人類社會災(zāi)害損失增大，抗災(zāi)能力相對下降的結(jié)果。作為防災(zāi)、減災(zāi)的對策，國際上得到廣泛承認(rèn)的災(zāi)害響應(yīng)理論認(rèn)為：區(qū)域災(zāi)害是人類居住環(huán)境各組成要素之間的不平衡所造成的，這種不平衡只能通過人類活動（管理和規(guī)劃）才能得到改善。

災(zāi)害的形成是致災(zāi)因子對承災(zāi)體作用的結(jié)果，故沒有致災(zāi)因子就沒有災(zāi)害。國際上對致災(zāi)因子的分類，一般是首先劃分成自然致災(zāi)因子與人為致災(zāi)因子，然后根據(jù)致災(zāi)因子產(chǎn)生的環(huán)境進一步劃分為：巖石圈所產(chǎn)生的致災(zāi)因子——火山、地震、滑坡、崩塌、泥石流等；大氣圈、水圈所產(chǎn)生的致災(zāi)因子——臺風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮、海嘯、洪水、干旱等；生物圈所產(chǎn)生的致災(zāi)因子——病害、蟲害等；來自地外的致災(zāi)因子——太陽耀斑爆發(fā)、太陽磁場變化、太陽黑子增多、隕石撞擊地球等。二、火山噴發(fā)與地震帶的活動

（一）火山噴發(fā)山災(zāi)害包括火山噴發(fā)所產(chǎn)生的巨量火山灰，熾熱的火山碎屑熔流，致命的含硫磺氣體以及爆炸、巖崩、滑坡、次生泥石流等帶來的災(zāi)難性后果。尤為嚴(yán)重的是火山噴發(fā)出的熾熱碎屑流，其覆蓋面積可達幾百平方千米，引燃地面附著物或造成森林大火。火山噴發(fā)的突然性和極快的擴散性，可以在瞬間摧毀村鎮(zhèn)、房屋、道路、橋梁以及大面積農(nóng)田，破壞通訊設(shè)施、水電樞紐，甚至造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。（見下表）火山噴發(fā)（示巖漿）火山噴發(fā)（示氣體）表1.4.31980年5月—1993年8月全球火山災(zāi)害時間火山名稱（國家）死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/美元其他損失1980.5.18圣海倫斯（美國）578.6億——1982埃爾.智肯（墨西哥）2000————1982.4喀龍貢（印尼）——1億8萬人被疏散，9.5萬人無家可歸1982圣海倫斯（美國）——————1983三宅島（日本）——————1985.11.13內(nèi)華多.德爾.魯伊斯（哥倫比亞）22000——1萬余人無家可歸1986喀麥隆（喀麥?。?800————1986.11伊豆大島（日本）——————1988.12隆基瑪依（智利）——————資料來源:根據(jù)韓振海等.火山災(zāi)害及其監(jiān)測預(yù)防.自然災(zāi)害學(xué)報,1993，2（4）：8687經(jīng)整理表1.4.31980年5月—1993年8月全球火山災(zāi)害時間火山名稱（國家）死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/美元其他損失1988.12十勝岳（日本）——————1989.1克留切夫（俄羅斯）——————1989.12雷道特（美國）————對石油開采造成較大損失1990埃特納（意大利）————引燃森林，摧毀民宅1990基拉韋厄（美國）————摧毀民宅1990.3科利馬（墨西哥）————燒毀林木1991.6云仙岳（日本）40（包括失蹤）——居民撤離1991.6皮納圖博（菲律賓）900數(shù)十億毀房4.2萬間，2萬人撤離1991.8哈得遜（智利）————埋沒17.5公頃農(nóng)田等1992.3阿庫坦（美國）————火山灰被噴到幾英里高天空1993.2馬榮（菲律賓）36（另有25人失蹤）——數(shù)十人受傷1993.4.29云仙岳（日本）————吞沒500多間房屋等資料來源:根據(jù)韓振海等.火山災(zāi)害及其監(jiān)測預(yù)防.自然災(zāi)害學(xué)報,1993，2（4）：8687經(jīng)整理全球火山地震帶分布示意圖上述火山噴發(fā)活動，具有以下三個共同特點：

絕大多數(shù)火山噴發(fā)活動集中分布在環(huán)太平洋火山帶和地中海-喜馬拉雅火山帶，即分布在板塊的邊緣地帶，從而清楚地表明全球火山活動在地質(zhì)構(gòu)造上的內(nèi)在聯(lián)系。也有個別火山地處板塊內(nèi)部（如夏威夷群島的火山），且活動性很大，對此應(yīng)引起人們的警覺。這些火山都是沉睡數(shù)十年或數(shù)百年后，相繼活躍起來，從而提醒世人對休眠火山絕不可以掉以輕心。

火山噴發(fā)與地震活動幾乎同步發(fā)生，即地震相對頻繁時，火山噴發(fā)也相對多起來。

中國火山主要分布在黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、山西、新疆、云南、海南和臺灣等省區(qū)，共有1000多座。其中有歷史記載的近期噴發(fā)的火山有10余座，如長白山（1597年、1688年和1702年噴發(fā)）、五大連池的老黑山（1719—1721年）和火燒山（1720—1721年）、云南騰沖火山（1603年）、臺灣大屯火山（1951年）、青海可可西里山（1973年）等。（二）地震帶的活動

地震發(fā)生在巖石圈中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換作用活躍并容易破碎的部位，集中分布在板塊俯沖或碰撞的邊緣地帶以及板塊內(nèi)部的一些地區(qū)。環(huán)太平洋帶和地中海-喜馬拉雅山-印度尼西亞帶是地球上兩個最主要的地震帶，全球地震90%以上的能量在此釋放。

災(zāi)后北川三、風(fēng)災(zāi)與水旱災(zāi)害

（一）風(fēng)災(zāi)

風(fēng)災(zāi)以熱帶氣旋為主，包括熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、臺風(fēng)或颶風(fēng)熱帶氣旋主要形成于大西洋、印度洋和太平洋的西部熱帶海面上。（見下表）

1996年和1997年全球主要風(fēng)暴災(zāi)害時間地域事件風(fēng)速/（km.h-1）死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/億美元其他損失1996.9.5—1996.9.8美國東海岸颶風(fēng)195223020萬人被疏散1996.1.6—1996.1.9美國東部18個州暴風(fēng)雪，冰雹，洪水185543030萬間房屋受損1996.1.24英國暴風(fēng)雪——350約11——1996.5.12—1996.5.14孟加拉龍卷風(fēng)——————1萬間房屋受損，10萬人無家可歸1996.7.8—1996.7.14美國東海岸和加勒比海“貝塔”颶風(fēng)185104——1997.8.18—1997.8.19馬來西亞、菲律賓、中國等“溫伲”臺人受災(zāi)根據(jù)下述資料整理而成：①姜彤等.1996年全球自然災(zāi)害分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1997，6（4）：15②姜彤等.1997年全球自然災(zāi)害回顧與分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1998，7（3）：2-31996年和1997年全球主要風(fēng)暴災(zāi)害時間地域事件風(fēng)速/（km.h-1）死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/億美元其他損失1997.8.2—1997.8.4中國廣東、香港“維克多”臺風(fēng)——6668.5萬間房屋進水1997.5.27美國東海岸颶風(fēng)300282.9300艘船受破壞1997.1.22美國中部暴風(fēng)雪——12——1.4萬頭牛受重創(chuàng)1997.7.18—1997.7.21美國海岸“丹尼”颶風(fēng)16032.317架直升機被毀1997.8.22—1997.8.23中國南部、越南、泰國等“芝塔”臺風(fēng)——5144.6萬間房屋被毀1997.10.7—1997.10.10墨西哥南部“波麗納”颶風(fēng)26023015萬人無家可歸1997.11.2—1997.11.5越南、泰國、柬埔寨“琳達”臺風(fēng)1307644.72500艘船受破壞根據(jù)下述資料整理而成：①姜彤等.1996年全球自然災(zāi)害分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1997，6（4）：15②姜彤等.1997年全球自然災(zāi)害回顧與分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1998，7（3）：2-3熱帶風(fēng)暴衛(wèi)星云圖右圖：位于大西洋利華德群島(LeewardIslands)以東的颶風(fēng)“比爾”左圖：位于大西洋上空的颶風(fēng)“比爾”風(fēng)眼熱帶風(fēng)暴襲擊過后的居民區(qū)熱帶風(fēng)暴襲擊過后的城市

我國的沙塵暴災(zāi)害主要集中在西北、華北等地區(qū)，從時間上看，以4-5月份為多發(fā)季節(jié)，其成因主要有以下幾點：（1）大氣環(huán)流和地形相互作用的結(jié)果。（2）冬季雨雪少，地表植被覆蓋率低，表土質(zhì)地松散。（3）人為活動嚴(yán)重破壞了地表植被，使生態(tài)環(huán)境惡化。

事實證明，封沙、育草，營造防護林，注重整體防護效益，是防御沙塵暴的有效措施之一。沙塵暴成因及預(yù)防措施我國沙塵暴的空間分布

近年頻發(fā)的沙塵暴給人們的生活帶來不小的影響，它不但危害我國的環(huán)境質(zhì)量，而且波及韓國、日本等東亞地區(qū)。但科學(xué)家的研究表明，沙塵暴也并非一無是處，它所攜帶的大量沙塵可以起到抑制我國北方和韓日兩國的酸雨的作用。模擬顯示：發(fā)源于塔克拉瑪干沙漠的沙塵暴在13天時間內(nèi)繞地球一圈并第二次到達太平洋上空。作為極地冰雪的凝結(jié)核和大洋生產(chǎn)力主要營養(yǎng)成分存在。Asiandusttransportedonefullcircuitaroundtheglobe，NatureGeoscience，2010，2：557-559（二）水旱災(zāi)害

從世界范圍來看，降水量在時間和空間上的分配不均，是水旱災(zāi)害發(fā)生的主要原因，常常是此處水災(zāi)、彼處旱災(zāi)。從下表中可知，發(fā)生水災(zāi)的時間在北半球集中在6-9月。在地域分布上，又以亞洲為多發(fā)區(qū)。其主要原因與季風(fēng)氣候有關(guān)，即降水量的時空分布不均，降水變率大所致。都是干旱惹的禍又是干旱惹的禍1996年和1997年全球主要水旱災(zāi)害時間地域事件死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/億美元其他損失1996.6.27—1996.8.13中國東部洪水2700約245500萬間房屋倒塌1996.7.26—1996.7.31朝鮮半島洪水67230受災(zāi)人口330萬1996.10.16—1996.11.6印度中部和南部洪水130818.6——1996.7.13—1996.7.27孟加拉北部和中部洪水325——受災(zāi)人口3000萬1996.6.14—1996.6.16也門洪水338————1996.8.22—1996.8.28巴基斯坦洪水111——3000個村莊被淹1996.5—1996.6美國中南部及墨西哥干旱——36——根據(jù)以下資料整理而成：①姜彤等.1996年全球自然災(zāi)害分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1997，6（4）：14—16②姜彤等.1997年全球自然災(zāi)害回顧與分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1998，7（3）：1-31996年和1997年全球主要水旱災(zāi)害時間地域事件死亡人數(shù)/人經(jīng)濟損失/億美元其他損失1996.4印度拉賈斯坦邦干旱——5.7影響72000km2農(nóng)業(yè)區(qū)1997.7.5—1997.8.10波蘭、捷克、奧地利、德國洪水11059上千座房屋被破壞1997.1.1—1997.1.11美國中部和北部洪水10約23農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)受損1997.7.1—1997.7.12中國廣東、香港洪水28512.5100km長堤壩決口1997.7.15—1997.9.15秘魯洪水1000——6000座房屋被毀1997肯尼亞、索馬里洪水1850——25萬人無家可歸1997.4法國、意大利、葡萄牙干旱——8果園損失1997.6.1—1997.8.20中國華北干旱——7.25黃河有400km斷流—1997.9—1997.11印度尼西亞中部干旱430————根據(jù)以下資料整理而成：①姜彤等.1996年全球自然災(zāi)害分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1997，6（4）：14—16②姜彤等.1997年全球自然災(zāi)害回顧與分析.自然災(zāi)害學(xué)報，1998，7（3）：1-3（一）厄爾尼諾與拉尼娜現(xiàn)象及其危害四、厄爾尼諾與拉尼娜現(xiàn)象厄爾尼諾（ElNino）——是指一種東太平洋赤道地區(qū)海水異常變化的極端情況，使全球氣候和海洋環(huán)境異常的一種信號。主要特征是：從南美洲的秘魯和厄瓜多爾沿岸至赤道太平洋出現(xiàn)大范圍的持續(xù)的海水溫度升高，時間可達1～2年；它的出現(xiàn)無確定的周期，一般為2～7年。拉尼娜(LaNina)現(xiàn)象在厄爾尼諾之后出現(xiàn)，也是來自海洋的作用，西太平洋海水溫度上升，降雨量增多。伊利安島澳大利亞北美洲南美洲厄爾尼諾現(xiàn)象對氣候的影響（二）對厄爾尼諾與拉尼娜現(xiàn)象的研究

１．熱帶太平洋上的海溫異常不僅具有局地的影響，而且可以通過遙相關(guān)影響世界上許多地區(qū)的氣候。２．厄爾尼諾與拉尼娜現(xiàn)象是海洋-大氣相互作用的突出表現(xiàn)。３．南方濤動現(xiàn)象（SouthernOscillation）——存在于全球熱帶東西方向的氣壓反相振蕩，與厄爾尼諾合稱ENSO。４．一次ENSO事件——在厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時，南方濤動指數(shù)（SOI）達到最低值，即印度尼西亞和西太平洋地區(qū)氣壓升高，東太平洋氣壓降低，赤道對流區(qū)向東移動，由此帶來了全球熱帶的氣候異常和對中高緯度大氣環(huán)流和氣候的顯著影響，這種強烈的海氣相互作用現(xiàn)象，稱為一次ENSO事件。五、沙漠化在1977年聯(lián)合國沙漠化會議上采用了“沙漠化”這一名詞，并明確其內(nèi)容為：“土地滋生生物潛力的削弱和破壞，最后導(dǎo)致類似沙漠情況，它是生