人类活动成为全球变暖的主因

2007年2月2日,联合国政府问气候变化专门委员会(IPCC)在经过4天的讨论后,发表了《第四次气候评估报告》梗概.这份长达20页的报告梗概综合了数千份研究成果,是迄今为止对全球变暖问题最权威的科学报告.专家们在报告梗概中指出,经过对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测以及对全球海平面的测量等已证实,全球气候正在变暖.专家们预测说,从现在开始到2100年,全球平均气温的"最可能升高幅度"是1.8℃～40℃,海平面升高幅度是18 cm～59 cm,而造成这一趋势的原因"很可能"即至少有90%的可能是人类活动.     

未来海平面变化及其对社会的冲击

由于全球气候变暖、冰川融化、海水增温及热膨胀等因素的影响，未来全球海平面上升不可避免。大量研究表明，到２０２５、２０５０和２１００年时，全球海平面平均上升量分别为４．７５～４２ｃｍ、２２．９５～８７ｃｍ和６０—２６６ｃｍ。未来全球海平面上升对社会的冲击主要表现在：全球气候变化、海岸地区被动淹没、海岸侵蚀、生态及生境变迁、海洋及大陆资源枯竭．、温湿地丧失、风暴潮及洪涝灾害、盐水侵入、环境污染、港口功能减弱、海岸抗灾能力降低、趋势性水位抬升等。未来全球海平面上升可能导致人类居住的地球的第二次突变．     

晚古生代大冰期碳-水循环回顾与展望

晚古生代大冰期(360～260 Ma)是地球上自动植物繁盛以来持续时间最长的冰期事件,记录了陆地自有高等植被和复杂陆地生态系统以来,唯一的一次从“冰室气候”向“温室气候”的转变.针对晚古生代大冰期的研究大多聚焦于全球碳循环以及冰川性海平面变化等方面,对大冰期的水循环研究相对较少,并且其主要基于气候模拟研究结果.随着单颗粒锆石精确测年技术的应用,高精度的综合地层框架使得冈瓦纳中高纬度地区冰川消长与低纬度地区沉积记录、生物多样性与演化及各种全球地球化学记录建立时序关系,为研究地球循环系统和反馈机制提供了基础条件.目前,对晚古生代大冰期碳同位素变化趋势已有较好认识,存在3次显著的碳同位素正漂事件,依次为杜内中期、巴什基尔早期和阿瑟尔早期,并且在时间上与冈瓦纳大陆识别的3次冰川高峰吻合.在宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫末期发生了一次短暂的碳同位素负漂事件,引起显著的全球变暖和海洋缺氧.冰川体积与古热带区域气候动态在天文轨道周期尺度至1～8个百万年的冰期-间冰期时间尺度上都具有耦合关系.在各种时间尺度上,晚古生代大冰期地球表层系统各个圈层之间的反馈过程都非常复杂.因此,今后需在高精度综合地层框架下,开展...     

近期气候变化研究的一些最新进展

气候变化是当前国际上的热点问题之一,尤其是IPCC-AR4以来的全球气候及其影响如何变化更为引人瞩目.本文综述了近年在Science和Nature等国际杂志上刊登的涉及全球气候变化研究如辐射强迫、温室气体、气溶胶、海水和海平面、温度和降水、南北极地区等的最新研究成果和研究动态,对全球变化及其相关学科的研究以及即将发布的IPCC第五次评估报告具有重要的参考价值.     

新元古代雪球地球事件与地幔超柱活动

新元古代时期是超大陆裂解、低纬度冰川发育和多细胞生物繁衍的重要阶段,涉及全球性的古板块运动、气候变迁、生命演化等一系列跨学科重大科学问题,已经成为近年来国际地球科学研究的热点和前沿.其中关于超大陆裂解的起始时间和持续时间、裂谷岩浆活动性质和热液蚀变强度、水-岩反应与低18O岩浆成因的古气候意义、超大陆演化与气候突变之间的关系等,是当前地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域.新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用及其衍生的大规模裂谷岩浆活动,可能在启动全球性冰川、引起局部地区间冰川和终止雪球地球事件三个方面,对雪球地球事件的形成和演化都发挥了非常重要的作用,是地质历史上"冰"与"火"之间相互作用的典型范例.     

飓风成因 众说纷纭

温室效应、臭氧层空洞、冰川融化等等,这些自然界的现象表明,我们的地球正在经历着一场巨大的气候变化,而这些变化对人类的影响已经越来越明显地展现出来,比如去年发生在东南亚国家的海啸和最近袭击美国新奥尔良的飓风.由于飓风增强的同时,海平面也在持续上升,因此大部分科学家都将其原因归咎全球变暖的结果,而责任则在于人类的经济活动.     

地球在呻吟——聚焦全球气候变暖

气候变暖毫无争议 IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)在2008年2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概中指出,对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测,以及对全球海平面的测量等已证实,全球气候正在变暖.     

基于CMIP5多模式结果评估人类活动对全球典型干旱半干旱区气候变化的影响

基于CMIP5多模式的历史试验(考虑所有驱动因子)以及单因子强迫气候归因试验结果,评估了温室气体、气溶胶、土地利用及所有人类活动对全球典型干旱半干旱区气候变化的影响.结果表明,所有人类活动和温室气体强迫会引起全球陆地显著增温,特别是由温室气体强迫引起的北半球中高纬地区近60年的增温幅度几乎是历史变化的2~3倍,气溶胶的降温效应则对近60年来的全球变暖具有明显的抑制作用,土地利用在大多数干旱半干旱区具有微弱的降温作用.所有人类活动和温室气体强迫会使大多数陆地及干旱半干旱区的降水增加,而气溶胶和土地利用的影响则存在明显的区域差异和不确定性.近60年,中国北方干旱半干旱区的气温和降水变化受人类活动的影响最为显著.基于集合经验模态分解(EEMD)的结果,大多数地区气温和降水的年代际和多年代际变化特征均是所有人类活动综合作用"同步叠加"在自然变化之上的一种结果;其中,气溶胶在大多数地区显著促进温度的多年代际变化,土地利用在澳大利亚地区则起到明显的抑制作用;对降水的多年代际变化而言,气溶胶的贡献相对比较突出,而温室气体和土地利用对全球降水的多年代尺度特征有明显的促进作用.     

喜马拉雅冰川消融加剧

因人类温室气体排放加剧导致的全球变暖正在改变着我们生活的地球的气候。近来人们不断听到从南极和北极传出的千年冰架崩解、融化的消息,而喜马拉雅地区冰川的逐步消融让人感受到威胁正在迫近。也许有人觉得遥远的喜马拉雅冰川融化并不影响我们的生活,可能情况确是这样,但是因此而促发的一系列事件一旦发生,如海平面上升、水资源匮乏、物种繁衍周期打乱等,人类就几无退路了。本刊本期特选登了两篇与此主题相关的文章,也是期望有更多的人关注气候变化,关注我们的生存环境。     

地球在呻吟——聚焦全球气候变暖

气候变暖毫无争议IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)在2008年2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概中指出,对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测,以及对全球海平面的测     

新元古代岩浆活动与全球变化

新元古代时期是超大陆裂解、低纬度冰川发育和多细胞生物繁衍的重要阶段, 涉及全球性的古板块运动、气候变迁、生命演化等一系列跨学科重大科学问题, 已经成为近年来国际地球科学研究的热点和前沿. 其中关于成冰系顶底界时限和冰川活动年龄、超大陆裂解的起始时间和持续时间、中国不同陆块的演化历史及其在超大陆构型中的位置、裂谷岩浆活动性质和热液蚀变强度、水-岩反应与低18O岩浆成因的古气候意义、超大陆演化与气候突变之间的关系等, 是当前中国地球科学界十分活跃并得到迅速发展的研究领域. 目前国内在这些领域已经取得了一些突出进展, 同时也提出了许多重要问题亟待解决: (1) 成冰系底界时限是800~820 Ma还是760~780 Ma? (2) 华南在超大陆构型中位于澳大利亚的东南还是印度的北边? (3) 古元古代至太古宙年龄是否能够作为区分华南与华北地壳的有效标志? 从现有资料来看, 新元古代超级地幔上涌事件在华南表现为显性岩浆活动, 而在华北则表现为隐性岩浆活动. 新元古代中期与超大陆裂解有关的地幔超柱作用及其衍生的大规模裂谷岩浆活动, 可能在启动全球性冰川、引起局部地区间冰川和终止雪球地球事件三个方面, 对雪球地球事件的形成和演化都发挥了非常重要的作用.     

生态系统对全球变暖的响应

以温暖化为主要特征的全球气候变化对生态系统产生了深刻影响,是21世纪人类社会最为严重的挑战之一.作为地球表层的重要组成部分,生态系统是人类生存和发展的物质基础,其对全球气候变化的响应直接影响着地球和人类社会的未来.因此,生态系统对全球变化的响应成为全球变化科学的研究前沿和热点.全球温暖化会引起植物个体水平上生理生态过程的变化,也会改变种群、群落和生态系统水平上物种组成和结构的变化,最终可能引起一个地区生态系统类型的改变,并导致其生态系统功能发生转变.同时,生态系统的这种改变又会对全球变化产生反馈作用,减缓或者加剧气候变化的发生.由于地球表层系统的复杂性,对生态系统与全球变暖的相互关系进行深入持久的研究显得十分必要.     

过去2000年全球典型暖期的形成机制及其影响

通过对中国不同地区气候序列重建与暖期气候特征、气候驱动因子变化分析与典型暖期成因机制模拟诊断、暖期气候对中国社会经济的影响与人类适应、北半球温度变化及典型暖期协同特征等问题的研究,发现:(1)20世纪气候增暖在过去2000年中并非空前,但20世纪气候增暖在北半球几乎同步,而中世纪增暖在空间上则存在幅度和位相差异;这主要是因为20世纪全球增暖主要受温室气体增加驱动的"大气稳定机制"、而中世纪增暖主要受太阳短波辐射变化驱动的"海洋恒温机制"所致.(2)与2008年初中国南方"雨雪冰冻"相似的极端寒冷事件可能对温度年代际变化有早期预警意义,当前的"增暖停滞"可能是自然变率导致的气候由暖转冷的一个早期信号.(3)中国历史上的社会经济波动与气候变化之间存在"冷抑暖扬"的对应特征;但与暖期相伴的社会经济发展与人口膨胀也增加了对资源与环境的压力,使得在出现温度下降、降水减少等重大气候转折时,容易导致人地关系失衡、甚至触发社会危机.这些结果增进了对年代至百年尺度气候变化特征与机制的理解,也对我国适应未来气候变化具有参考价值.     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤−5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

近百年全球平均气温变化的物理模式研究

观测表明:最近一个多世纪以来,全球平均地面气温已经上升了0.62℃。这种上升被广泛认为是CO_2,CH_4,N_2O和CFCs等大气温室气体(GHGs)浓度增加的结果(例如,见文献[2]。但是,事实上至少有两个气候自然变化因子,即火山气溶胶和太阳活动,加在人类活动引起的变化之上,这很可能混淆我们对观测到的气温记录的解释。因此,如果我们能够了解自然变化因子对气候的影响,必将有助于解释和理解人类活动引起的气候变化。     

7000m处冰芯的初步研究

冰川是自然界在特殊环境下的特殊创造物,也是过去环境变化最可靠、最保真的天然档案馆.因此,从冰川中揭示过去环境变化的冰芯研究成为环境研究的前沿热点领域.科学家已通过南、北极冰芯研究,阐明了过去40万年(南极)和30万年(格陵兰)以来气候环境变化特征.但科学家们在试图通过南、北极冰芯解释全球气候环境变化机制时,遇到了挑战.这就是没有中纬度地区的冰芯研究作桥粱,两极地区的冰芯研究就不能很好地在全球尺度上联系起来,也就难以最终解决全球气候环境变化的机制问题.青藏高原是中纬度冰芯研究最理想的地区.青藏高原的冰芯研究可以在全球…     

青藏高原气候变暖是温室气体排放加剧结果的新证据

过去数十年间青藏高原气候变暖已经被许多研究所证实, 但迄今为止还缺少能将其与人类活动联系在一起的证据. 通过对历史观测资料的分析, 本文发现高原气候变暖的同时伴随有显著的气温日较差的减小. 另外, 欧洲中期数值预报中心的高空再分析资料还表明高原上空对流层顶附近也有明显的气温上升趋势, 而平流层低层则是变冷的趋势. 这些特征在两个参与国际间气候变化委员会第四次气候变化评估的耦合气候模式的20世纪CO₂浓度情景试验中成功再现, 而两个模式的工业化前情景试验中都没有这样的特征. 这意味着最近数十年青藏高原的气候变暖很可能主要是由与人类活动有关的温室气体排放加剧所引起, 并且温室气体排放加剧对青藏高原气候变化的影响可能比全球其他地区更显著.     

全球温暖化与海平面上升

海平面因全球温暖化在近一世纪内平均上升了10～25cm.影响海平面上升的最主要因素是海水的热膨胀和冰川融化.海洋的热膨胀过程虽然缓慢,但却有明显的滞后效应,使得温室效应完全消失后海平面还会以相当的速率持续上升.南极西部冰盖在历史上有过完全消融,并使海平面上升5～6 m的经历,它的稳定性是未来海平面是否会在短时期内大幅上升的关键.多数学者认为,如果温室气体排放没有得到有效的控制,下一世纪海平面上升的幅度将在30～60cm之间,此后情况可能会更糟.海平面上升对人类社会、经济与环境的负面影响极大,我国拥有18 000km的海岸线,对此应有清醒与超前的认识.     

水循环的地质演变:研究现状与关键问题

由大陆-海洋-大气之间水的3种相态(固态-液态-气态)相互转换和位移构成的水循环,是地球气候系统的主要过程之一.太阳辐射量在地球表面分布不均匀,是地表水循环的基本驱动力.水循环与碳循环密切关联,是气候系统演变中的两条主线.不同时空尺度的水循环和碳循环受天文、地质和生物因素以及它们之间相互作用的控制,揭示水循环地质演变过程及其与气候变化之间的关系,可为了解当今水文气候变化提供宝贵启示.通过水循环地质演变研究现状回顾,提出如下5个科学问题应在未来予以重点关注:(1)雪球地球时期的水循环;(2)植被起源和演化对水循环的影响;(3)深时热带辐合带(inter-tropical convergence zone, ITCZ)的演变与水循环;(4)暖室期地下水与海平面变化;(5)深时水循环中的氧同位素示踪.同时建议我国未来亟须加强的4个研究方向:(1)深时冰室期向暖室期转变中的水循环;(2)深时水循环与生态系统演变;(3)深时水循环研究方法的发展;(4)深时水循环与长周期地球系统演变的数值模型.     

欧洲探彗卫星借火星成功变轨

大约25000年前，经过艰难跋涉，人类首次从亚洲来到北美洲（这片大陆当时被巨大的冰原和冰川覆盖，这些勇敢的先行者可能是乘船或是沿着海岸迁移的）这样更容易找到食物和藏身之处。然而对考古学家而言，一个最大的问题就是．随着冰川的消融，海平面的上升淹没了这些人类早期迁徙活动的蛛丝马迹。如今，考古学家正和海洋地质学家一道．在墨西哥湾的水下寻找着相关线索。