自然地理學(xué)課件：碳循環(huán)與全球變化

溫室氣體增加與全球變化溫室氣體與全球變化溫室氣體CO2CH4N2O工業(yè)革命前（1750）280ppm700ppb270ppb目前（2009）386ppm1745ppb314ppbCO2的溫室作用二氧化碳能阻擋長波輻射形成溫室效應(yīng)的氣體，除二氧化碳外，還有其他氣體。其中二氧化碳約占75％（或64%）、氯氟代烷約占15%～20％，甲烷約占19%、此外還有一氧化氮等30多種。地殼元素豐度F.W.克拉克等1924年估計(jì)地殼10km以上為95%巖漿巖、4%頁巖、0.75%砂巖、0.25%石灰?guī)r；巖漿巖的平均化學(xué)成分代表地殼的化學(xué)成分。采集世界各地5159個(gè)樣品，測(cè)試得出地殼巖漿巖的平均元素豐度。氧硅鋁鐵鈣鈉鉀鎂（養(yǎng)閨女貼給哪家美？）全球碳分布碳總量：1023g(占地球質(zhì)量5976×1024g的0.087%）沉積巖中7.6×1023g(含有機(jī)化合物1.56×1022g，碳酸鹽6.5×1022g)全球近地表活動(dòng)的碳源總量約40×1018g,可提取的化石燃料含碳約4×1018g;平衡狀態(tài)下，海水含碳量是大氣的56倍。地球上的碳庫

（×10億噸）沉積巖80,000,000

海洋水和有機(jī)體40,000

礦物燃料（石油、天然氣和煤）4,000

土壤中的有機(jī)物1,500

大氣825

陸地上的植物580碳循環(huán)的途徑和機(jī)制：巖石圈-水圈水中含有CO2，

溶解力大為提高：CO2+H2O=H2CO3=H-+HCO3-

H2CO3+CaCO3=Ca2++2HCO3-反過來，海水中卻能形成碳酸鈣，然后沉積：Ca+++2(HCO3-)=CaCO3+H2O+CO2巖石圈物質(zhì)由河流帶入海洋，其中CaCo3沉積速率為0.11g/cm2.ka；海洋生物的骨骼（主要為CaCo3）沉積速率為1.3g/cm2.ka；碳循環(huán)的途徑和機(jī)制：巖石圈-生物圈光合作用(無機(jī)變有機(jī))：

6CO2+12H2O—C6H12O6+6H2O+6O2

但大部分通過呼吸和分解歸還大氣，而機(jī)體被埋藏，所謂固碳作用。如平均每人一晝夜呼出的CO2是1.3kg（費(fèi)爾斯曼）。陸地植被的凈初級(jí)生產(chǎn)力：

60×1015gC/a碳循環(huán)的途徑和機(jī)制：海洋-大氣圈

海洋與大氣之間的CO2的交換量更大，大氣中CO2的平均滯留時(shí)間為5年，交換只發(fā)生在大洋表面，CO2在大洋表面的平均滯留時(shí)間約11年，但在整個(gè)大洋中的循環(huán)大約為350年干結(jié)空氣的成分（%）成分按容積按質(zhì)量N278.0975.52O220.9523.15Ar0.931.28CO20.030.05O30.000001

干結(jié)空氣100100碳循環(huán)的創(chuàng)新途徑：巖石圈-大氣圈

人類將地球數(shù)億年間形成的碳，在短短百年間挖掘釋放于大氣圈，致使CO2猛增，導(dǎo)致全球變暖。

地球數(shù)億年積累的財(cái)富，一朝散盡煤：9090億噸，可開采200年石油：1211億噸，可開采40年天然氣：119億方，可開采60年年排放CO264億噸大氣中年積累3.2Gt,其余莫知所終

——所謂化石燃料經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類不是在創(chuàng)造財(cái)富，而是在坐享其成；患能源枯竭，更患環(huán)境潰瘍。欣欣向榮？年夏威夷MaunaLoa觀象臺(tái)測(cè)量的大氣CO2濃度變化(updatedfromKeelingandWhorf,2004)38031032033034035036037019601970198019902000濃度CO2(ppmv)2003年5月已達(dá)到379ppmv(百萬分之一體積)。過去10年中大氣CO2濃度以1.8ppmv/年的速率增長，而過去50年平均僅為1ppmv/年。

全球氣候變化的基本事實(shí)379ppmv？IPCC評(píng)估顯示，過去一個(gè)世紀(jì)氣溫升0.6-1.0oC人類正在為禍于地球？人類到底是智慧生物還是愚蠢生物？人類應(yīng)對(duì)排放舉措1992聯(lián)合國氣候變化公約框架UNFCCC

1997東京議定書KyotoProtocol

2007巴厘路線圖BaliRoadmap

2009哥本哈根會(huì)議《聯(lián)合國氣候變化框架公約》目標(biāo)一、“共同而區(qū)別”的原則，要求發(fā)達(dá)國家應(yīng)率先采取措施，應(yīng)對(duì)氣候變化；二、要考慮發(fā)展中國家的具體需要和國情；三、各締約國方應(yīng)當(dāng)采取必要措施，預(yù)測(cè)、防止和減少引起氣候變化的因素；四、尊重各締約方的可持續(xù)發(fā)展權(quán)；五、加強(qiáng)國際合作，應(yīng)對(duì)氣候變化的措施不能成為國際貿(mào)易的壁壘。

《京都議定書》規(guī)定到2010年，所有發(fā)達(dá)國家二氧化碳等6種溫室氣體的排放量，要比1990年減少5．2％。各發(fā)達(dá)國家從2008年到2012年必須完成的削減目標(biāo)是：與1990年相比，歐盟削減8％、美國削減7％、日本削減6％、加拿大削減6％、東歐各國削減5％至8％。新西蘭、俄羅斯和烏克蘭可將排放量穩(wěn)定在1990年水平上。允許愛爾蘭、澳大利亞和挪威的排放量比1990年分別增加10％、8％和1％。規(guī)定和執(zhí)行：《京都議定書》需要在占全球溫室氣體排放量55％以上的至少55個(gè)國家批準(zhǔn)，才能成為具有法律約束力的國際公約。中國于1998年5月簽署并于2002年8月核準(zhǔn)了該議定書。歐盟及其成員國于2002年5月31日正式批準(zhǔn)了《京都議定書》。2004年11月5日，普京在《京都議定書》上簽字。截至2005年8月13日，全球已有142個(gè)國家和地區(qū)簽署該議定書，其中包括30個(gè)工業(yè)化國家，批準(zhǔn)國家的人口數(shù)量占全世界總?cè)丝诘?0％。美國與京都議定書美國人口僅占全球人口的3％至4％，而排放的二氧化碳卻占全球排放量的25％以上，為全球溫室氣體排放量最大的國家。美國曾于1998年簽署了《京都議定書》。但2001年3月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會(huì)影響美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展”和“發(fā)展中國家也應(yīng)該承擔(dān)減排和限排溫室氣體的義務(wù)”為借口，宣布拒絕批準(zhǔn)《京都議定書》。議定書允許采取以下四種減排方式：一、發(fā)達(dá)國家間可以進(jìn)行排放額度買賣的“排放權(quán)交易”，即難以完成削減任務(wù)的國家，可以花錢從超額完成任務(wù)的國家買進(jìn)超出的額度。二、以“凈排放量”計(jì)算溫室氣體排放量，即從本國實(shí)際排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的數(shù)量。三、可以采用綠色開發(fā)機(jī)制，促使發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家共同減排溫室氣體。四、可以采用“集團(tuán)方式”，即歐盟內(nèi)部的許多國家可視為一個(gè)整體，采取有的國家削減、有的國家增加的方法，在總體上完成減排任務(wù)。巴厘路線圖主要內(nèi)容大幅度減少全球溫室氣體排放量，未來的談判應(yīng)考慮為所有發(fā)達(dá)國家(包括美國)設(shè)定具體的溫室氣體減排目標(biāo)；發(fā)展中國家應(yīng)努力控制溫室氣體排放增長，但不設(shè)定具體目標(biāo)；為了更有效地應(yīng)對(duì)全球變暖，發(fā)達(dá)國家有義務(wù)在技術(shù)開