气候变化研究方向_气候变化研究进展怎么样

1.气象类专业包括哪些专业

2.未来气候变化趋势

3.全球变化与水关系的研究主要侧重于海洋

基于过去近百年来仪器观测数据，国际科学界认识到地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化过程。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告表明，1861年以来全球平均表面温度不断上升，20世纪上升幅度为0.6℃±0.2℃;随着全球平均表面温度的上升，雪盖和冰川退缩，海平面上升，大气和海洋环流发生变化，气候变率增大，极端天气气候事件增多;北半球陆地中高纬度地区20世纪降水量极可能增加了5%～10%，20世纪下半叶严重降水事件发生频率可能增加了2%～4%［6］。近百年来的气候变化已经给全球自然生态系统和社会经济系统带来了重要影响。现有研究结果预测，未来50～100年全球气候将继续向变暖的方向发展。这种变化可能会对全球地质环境造成深远的影响，其影响可能是负面的或不利的。

(一)未来中国气候变化趋势

中国科学家对近100年和近50年中国的气候变化历史进行了系统研究，研究发现:中国的气候变化与全球变化有相当的一致性，但也存在明显差别。在全球气候变暖背景下，近100年来中国年地表平均气温明显增加，升温幅度约为0.5～0.8℃，比全球同期平均值略强;从全国平均来看，近100年和近50年的降水量趋势不明显，但1956年以来出现了微弱增加趋势;近50年来中国主要极端天气气候事件的频率和强度出现了明显变化，寒潮事件频数显著下降，华北和东北地区干旱趋重，长江中下游地区和东南地区洪涝加重［7］。

2007年1月，中华人民共和国科学技术部、中国气象局和中国科学院等部委联合发布了《气候变化国家评估报告》，系统总结了我国在气候变化方面的科研成果，评估了在全球气候变化背景下中国近百年来的气候变化观测事实及其影响，预测了21世纪的气候变化趋势。该报告预测，21世纪我国气候变化将呈现以下趋势［7］:

(1)气候变暖趋势不可避免。21世纪中国地表气温将继续上升，其中北方增温大于南方，冬春季增温大于夏秋季。气候模式模拟结果表明:与2000年比较，2020年中国年平均气温将增加1.1～2.1℃，2030年增加1.5～2.8℃，2050年增加2.3～3.3℃;降水量也呈增加趋势，预计到2020年，全国平均年降水量将增加2%～3%，到2050年可能增加5%～7%。降水日数在北方显著增加，南方变化大。

(2)气候变率增大。HadCM2模式模拟结果表明，在CO21%增长率情景下，2020年、2050年和2080年增温最大的月份与最小月份之差分别可达到0.8℃、1.0℃和1.3℃;在CO20.5%增长率情景下，虽然极端值的差别没有1%情景下的差别那样明显，但是也可以明显看出季节之间增温的幅度增大。随着温室气体浓度的增加，地面气温增量的年较差也不断增大。与地面气温增量的季节变化类似，降水量变化的年较差也随着温室气体浓度的增加而不断增大。

(3)极端天气气候事件增加。未来中国的极端天气气候事件发生频率可能出现变化。区域气候模式的预估结果表明，中国地区的日最高和最低气温都将升高，但最低气温的升高更为明显，气温日较差将进一步减小。未来南方的大雨日数将显著增加，暴雨天气可能会增多。

(二)气候变化对地质环境的影响

过去半个多世纪中国地质环境变化是在自然驱动因素和人为驱动因素共同作用下的结果。由于人类活动变化的剧烈性和持续性，地质环境变化更多地表现为人为驱动因素作用下的结果。气候变化所造成的地质环境变化，往往为人类活动干扰所掩盖，为研究工作带来了极大困难。目前，关于气候变化对环境影响的研究刚刚起步，定量评估方法和结果还存在很大的不确定性［7］。根据未来中国气候变化趋势，可以推断出对地质环境的可能影响，主要包括以下几个方面:

(1)大雨日数与强降水事件的增加，可能会诱发更多的突发性地质灾害。滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害主要是由暴雨所诱发的。据全国县、市地质灾害调查统计，暴雨所诱发的滑坡占所调查滑坡总数的90%，暴雨所诱发的崩塌占所调查崩塌总数的81%［8］。滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害发生频次与强降水事件呈正相关关系。区域气候模式模拟结果表明，在2070年前后，中国南方地区在温室效应作用下，大雨日数将显著增加，特别是在东南地区的福建和江西西部，以及西南地区的贵州和四川、云南部分地区，未来暴雨发生的天气会增多(表5-1)。强降水事件增多的地区，多是突发性地质灾害中、高易发区。所以，未来暴雨诱发的突发性地质灾害在一些地区可能呈现出增加的趋势。

表5-1 区域气候模式模拟的2070年中国各大区平均降水变化表单位:%

资料来源:据《气候变化国家评估报告》

(2)极端天气气候事件的增多，可能会导致对地下水的依赖程度增加。模拟结果表明，未来50～100年，北方部分省份(宁夏、甘肃、陕西、山西、河北等)多年平均径流深减少2%～4%，南方部分省份(湖北、湖南、江西、福建、广西、广东、云南等)增加24%，北方水资源短缺现状还将继续。对未来气候变化趋势的预估，未来20年中国夏季降水存在着由南涝北旱型向南旱北涝型转变的可能性。未来气候变率的增大和干旱、洪涝等极端天气气候事件的增加，可能对现有的水资源供给格局形成挑战，经济社会的水资源保障程度相应地受到影响。由于地下水时空分布具有相对广泛、均衡的特点，在降水与地表水变数增加的情况下，经济社会对地下水的依赖程度可能会有所增加，开采地下水所诱发的地质环境问题亦随之增加。2009年秋至2010年春西南地区长达5个多月的干旱灾害，证实了这种可能性的存在。旱灾波及云南、贵州、广西、四川、重庆西南5个省(区)，旱情持续时间之长、受灾面积之大、影响范围之广，为百年一遇。以云南省为例，2009年7月1日至2010年1月20日，平均降水量比多年同期偏少了29%，为气象观测记录以来同期最少降水量［9］。为解决旱灾造成的人畜饮水困难，各地启动了抗旱找水打井工作。据国土资源部统计，截至2010年6月，国土资源系统在云南、贵州、广西3省(区)的26个市(州)156个县(区)，共完成2703眼，成井2348眼，累计日出水量36×104m3，解决了520万人饮水问题［10］。入汛以后，南方连续出现了8次大范围强降雨过程，广西大部、湖南南部、广东、福建、江西等地局部出现雨，降水量比往年多5成以上。受长时间干旱和短时间多次强降雨的作用，广西、四川、江西等地出现了多个“天坑”［11］。中国地质调查局经过调查认为:这些“天坑”实际上是地面塌陷，主要发生在岩溶区，因长期干旱、强降雨等气候因素和工程建设、地下水抽采等人为活动引发形成。

(3)受海平面上升和极端气候事件影响，海岸带地质环境恶化风险加大。中国沿海海平面近50年来总体呈上升趋势，平均上升速率约为2.5mm/a［12］。据预测，未来气候变暖，入海河流水量的减少，将加重河口盐水入侵，海平原上升和入海河流泥沙量的减少，将加剧海岸侵蚀，黄河三角洲增长减缓，甚至衰退，海岸低地被淹的范围将可能增加［13］。海岸带是中国人口密集、经济发达的地区，应对全球变化对地质环境造成的负效应，应及早未雨绸缪。

气象类专业包括哪些专业

四条

国际上气候变化领域的

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气候变化导致风型变化

沙丘将变形或向新方向迁移

沙丘穿越沙漠，就像海浪穿越海洋一样。风是它们蜿蜒爬行的一个驱动力，当驱动力的方向发生变化时，沙丘也将被重塑。日前，英国伦敦国王学院的两位科学家研究了气候变化导致的风型变化如何重塑世界各地的沙丘。成果表明， 到本世纪末，相比于其他地区，热带和赤道的沙丘将发生更多的迁移。该研究对未来城市规划以及农田管理具有重要参考意义。

研究指出，到本世纪末，撒哈拉沙漠北部的几个主要沙海的沙漂潜力将增加。到2100年，澳大利亚的部分地区也将在某些方向上看到更高的沙漂。相反的是，北美大平原地区沙丘的沙漂潜力将下降。

在澳大利亚的维多利亚大沙漠， 历史 上，风来自多个方向，因此该地形成了线性沙丘。目前，这些沙丘被植被覆盖不会迁移。但是气候变化可能促使风向发生改变，这将导致新月形沙丘的形成。同时，土壤水分亏缺预测表明，随着植被的消失，该地区的干旱可能会加剧沙丘的移动。 在南半球，如果气候变化迫使风向转变，埃及南部的农田可能面临风险 ：一系列向南迁移的新月形沙丘可能会向东转向灌溉田。到本世纪末，当地的风向将逆时针旋转近90度。

气候变化如何导致风型变化？通常两极与赤道的温差决定了全球空气的流通，但是 随着两极变暖，极地与赤道之间的环流减弱 。与此同时， 大气中更温暖的空气赋予了它更多的能量，加强了来自其他方向的风 。

从太空看极端干旱

如何影响碳排放

随着全球变暖，极端天气发生频率显著增加。近日，一项新研究为利用新的遥感观测资料评估极端天气对区域碳平衡的影响提供了一个重要案例。来自加州理工学院、美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心等单位的研究人员通过卫星观测，量化了2019—2020年澳大利亚东南部干旱和森林大火对碳循环的破坏。

研究指出，在火灾季，林火导致大量二氧化碳排放，而干旱和火灾使得生态系统对碳的吸收减少，澳大利亚的年碳排放量因此增加了近一倍。

此外，研究人员还证明了极端干旱对未燃烧地区碳通量的重要影响。干旱和火灾引起的净生态系统交换异常使生长季节的碳吸收减少了19TgC~52TgC的二氧化碳，这些额外的碳通常会被大气吸收。

在未来几年， 预计这些生态系统将在很大程度上恢复损失的碳储量，但恢复速度可能受到气候变化的强烈影响 ，因为气候变化驱动的高温和干旱事件可能增加火灾事件的频率和生态系统的恢复时间。

物候变化可能

滞后于气候变化

近日，一项新研究表明 陆表物候与气候之间普遍不匹配，这些不匹配在人类主导的景观中更为明显 ，表明人类活动和物候动态与气候变化的不同步之间存在关系。

研究人员利用气候数据以及实地和远程观测的物候指数来比较这些变化的速度，发现了许多物候和气候变化速度不同步的例子。其中最大的不协调出现在以人类为主导的景观中，这些不匹配与人口密度以及农业等的集约化管理系统相关。这可能是 由于作物变异不足使得作物的生长发育与区域气候不匹配导致的 。

这项结果虽然显示出农业的脆弱性在不断增加，提高产量的机会可能丧失，但也有望给新品种培育创造机会。

最古老的磁极

翻转或被发现

一直以来，地球磁场充当某种 看不见的“盾牌” 保护我们免受宇宙辐射伤害。同时，靠近地球表面，它们从地壳到内部来回移动，引发可能有助于长期稳定全球温度的化学反应，就像一种 地质恒温器 。

近日，在美国地球物理学会2021年秋季会议上，一项新研究 可能揭示 了已知最古老的板块构造证据，以及类似于今天地球的稳定的偶极磁场。 如果得到证实 ，这一发现将支持这样一个观点，即早期的地球就已经具备许多和现今一样的物理学特征，数十亿年来一直滋养着地球上的生命。这项研究充分证实了 早期地球的地球动力学的成熟度 。

研究人员从澳大利亚的一个陨石坑中采集了32.5亿年前的岩石，分析了岩石中富铁颗粒的磁性特征，这些特征与海底喷发中形成岩石然后冷却时的地球磁场方向一致。在研究磁信号时发现，一些岩石的矿化罗盘指针指向同一个方向，但是在其下方稍古老的岩石层却指向相反的方向。人们因此意识到： 这可能是地球磁场翻转的现象 。

未来气候变化趋势

气象类专业包括哪些专业如下：

气象局需要气象学专业、数学与统计学专业、大气科学专业、应用物理学专业、计算机科学与技术专业。

具体所学如下：

1、气象学专业：气象学是研究大气现象及其变化规律的学科，对于气象预报和气候研究非常重要。气象局需要气象学专业背景的人员来进行天气预报、气象监测和气候模拟等工作。

2、数学与统计学专业：数学和统计学在气象预报和气象研究中扮演着重要角色。气象局需要有数学和统计学专业背景的人员来处理气象数据、建立预报模型和进行气候统计分析等工作。

3、大气科学专业：大气科学是研究大气层及其相互作用的学科，涉及到大气层的物理、化学、成像和模拟等方面。气象局需要有大气科学专业背景的人员来研究和预测天气现象、分析气候变化、研究大气污染等问题。

4、应用物理学专业：应用物理学是将物理学的理论和方法应用于实际问题的学科，包括了大气物理学等方向。气象局需要应用物理学专业的人员来研究气象仪器的设计和使用、观测和分析大气现象等工作。

5、计算机科学与技术专业：计算机科学与技术在现代气象预报与研究中起着至关重要的作用。气象局需要有计算机科学与技术专业背景的人员来开发气象预报模型、进行数据处理和分析、设计气象信息系统等工作。

综上所述，气象局需要的专业包括气象学、数学与统计学、大气科学、应用物理学和计算机科学与技术等。这些专业人才将为气象局的天气预报、气象研究和气候分析等工作提供支持和保障。气象局作为一个负责气象服务与研究的机构，需要一系列的专业人才来支持其工作。

全球变化与水关系的研究主要侧重于海洋

在对近几百年和几千年的气候变化规律研究的基础上，对未来气候变化趋势有两种完全相反的观点，即增温说和降温说。

1. 增温说

气象记录表明，近 100a 全球的年均温度是在上升的，尽管幅度不是很大(0. 3～0. 6℃)，但这是事实。认为导致近 100a 温度上升的主要因素是人为排放大量的温室气体，主要为 CO2，自工业革命以来排放的 CO2在不断地增加(图 11-38)，而且未来还会继续增加。而同时，由于人类活动的加强，陆地森林覆盖面积在不断地减少，使 CO2的吸收也在减少。除了大气中CO2浓度增加能说明气候升高以外，高山和两极地区的冰川也在融化、面积缩小，海平面上升都在说明地球气候有变暖的趋势。

图 11-38 全球大气二氧化碳浓度与气温变化曲线示意图(据陶世龙等，1999)

该观点最根本的依据就是温室效应。温室效应是一种物理现象，简单来说就是大气中的温室气体吸收了来自地面的长波辐射而使气温升高的现象。大气中的温室气体主要有 H2O、CO2、CH4、N2O 等，其中前三种最为主要，是温室效应最重要的贡献者，其中 CO2的贡献占56. 7% 。当太阳短波辐射(在可见光和紫外光波长范围内)穿过大气层时，除约 1 /3 被反射回太空，很少部分被大气中气体所吸收外，其余的到达地面。地面物质吸收了太阳辐射后其温度升高，又以长波的形式向外辐射。而大气中的 H2O、CO2、CH4、N2O 等气体对来自地面的长波辐射具有较强的吸收能力，从而把热量截留下来，使气温升高，这就是温室效应的过程。大气中的温室气体既有来自自然作用过程，如火山爆发喷出的气体，沼泽地生物化学过程释放的气体，水体蒸发和植物蒸腾等; 也有来自人类活动，如工业生产、交通、有机物质燃烧等。但是前者通过自然作用过程可以达到平衡，而后者是 “额外”增加的，这就引起气候变化。自工业革命以来，大气中的温室气体的确增加了不少，其中 CO2从工业革命前的 280 × 10－ 6到1998 增加到 365 × 10－ 6。根据温室气体增加的速率估算，预计本世纪 2020 年大气中 CO2浓度较工业革命前将增加 1 倍，全球年均温升高 1. 8℃(在 1. 3～2. 5℃ 之间)，到 2070 年将升高3. 5℃(在 2. 4～5. 1℃ 之间)。与此同时，降水将增加 15% ，而冰川融化，使海平面以 0. 6cm /a 的速度上升，到 2050 年将升高 20cm。

但是，有些研究者认为由于海洋和森林对大气中 CO2具有净化作用，而且也不清楚大气中CO2净增量及其多少数量用于大气气候增温上，以及一些预测模型未考虑尘埃和气溶胶的制冷作用，人类也在想办法减少温室气体的排放量。因此，对 CO2的增加是否一定就导致全球气候变暖，或者升温的幅度是否有预测那么大，不同学者持有不同的观点。

2. 降温说

这种观点不同于增温说，其基础是对第四纪气候自然变化规律研究的成果。对近几万年和几千年的气候研究发现，温暖的间冰期或间冰阶有的只有 10ka，而全新世是一个温暖的间冰期，这个温暖的时期将要结束; 对地球吸收太阳辐射影响较大的黄赤交角现在正往变小方向移动(图 11-39)。在天文周期的影响下，今后地球气候有往变冷方向发展的趋势，一个新的冰期将要来临。

图 11-39 近 0. 25Ma 来黄赤交角变化趋势图(据 H. 海斯，1976)

这个新的冰期从何时开始? 是从今后一百年或两百年开始，还是几千年开始，这并不重要，重要的是今后地球气候变化的趋势。尽管人类活动释放温室气体，在短时间内可造成气候的升温，甚至可升高数度。但是地球气候的冷暖波动是一个最基本的规律，现今是一个温暖的间冰期，那么今后必将出现冷的冰期，人类活动是不能改变在自然因素作用下地球气候变冷的总趋势的(图 11-40)。

图 11-40 今后 25ka 气候变化预测示意图(据米切尔，1977)

思考题

1)如何理解第四纪气候标志? 为什么这些指标可作为第四纪气候标志?

2)在应用第四纪气候标志时，应注意哪些方面?

3)第四纪气候波动有哪些特征?

4)为什么通过气候指标得到的全球气候变化不完全同步?

5)影响第四纪气候波动的主要因素是什么? 为什么?

6)对未来的气候变化(不同时间尺度)如何预测?

全球变化与水关系的研究主要侧重于海洋是对的。

以全球变暖为主的气候变化已成为当前世界最重要的环境问题之一。气候变化对水循环与水资源影响的研究越来越引起国内外学者的的高度关注和重视。

简要回顾了国内外气候变化对水文水资源影响研究的发展历程，着重论述了目前气候变化对水文水资源影响的重点研究领域：水循环要素变化的检测与归因分析、气候变化与人类活动对水循环与水资源影响的定量评估、未来气候变化情景下水循环与水资源的演变趋势预估、气候变化对极端水文事件的影响研究和应对气候变化的水资源适应性管理策略;

并介绍了气候变化对水文水资源影响研究中的气候变化情景、水文模拟及陆-气模型耦合等重要技术手段。最后，针对目前研究中存在的问题及薄弱环节，提出未来研究的发展趋势和亟需解决的关键问题。

随着工业化和经济的高速发展，大气中二氧化碳等温室气体浓度不断增加，近百年来全球气温不断升高。IPCC[1] 第四次评估报告指出：1906~ 2005 年全球地表温度的线性趋势为 0.74℃，预计到2100年，全球平均气温将上升1.1~6.4℃。以全球变暖为主的气候变化已成为当前世界最重要的环境问题之一。

水是大气环流和水文循环中的重要因子，是受气候变化影响最直接和最重要的因子之一。气候变化必将引起全球水文循环的变化，并对降水、蒸发、径流、土壤湿度等造成直接影响，引起水资源在时间和空间上的重新分配以及水资源总量的改变，增加洪涝、干旱等极端灾害发生的频率和强度，进而使得区域水资源短缺问题更加突出，

对人类社会水资源的开发、利用以及规划和管理等诸多环节造成严重影响，并进一步影响生态环境与社会经济的可持续发展。因此，研究气候变化对水循环影响的机理及评估水资源安全影响，提出应对气候变化的水资源适应性管理策略，对水资源的合理利用和规划管理具有十分重要的现实意义。

近几十年来，国内外专家开展了大量的全球气候变化对水文与水资源的影响研究工作，并取得了丰硕成果。本文主要从气候变化对水文水资源影响研究的发展历程、重点研究领域及技术手段等方面综合评述气候变化对水文水资源的影响研究进展，同时指出当前存在的问题与亟需加强研究的重点方向。