全球气候大会论文参考文献有哪些_全球气候大会论文参考文献
1.全球变暖形成原因探析
2.如何正确书写一篇论文的参考文献?
3.气候变化的本书目录
4.Nature: 指标季节性的分离揭示全球变暖已持续上万年
5.Nature:末次冰盛期以来的全球地表气温全时空重建
6.Science:过去气候预示着我们的未来
一般来说,引用一次的文献的页码(或页码范围)在文后参考文献中列出。 多次引用的文献,每处的页码或页码范围(有的刊物也将能指示引用文献位置的信息视为页码)分别列于每处参考文献的序号标注处,置于方括号后(仅列数字,不加“p”或“页”等前后文字、字符;页码范围中间的连线为半字线)并作上标。
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全球变暖形成原因探析
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如何正确书写一篇论文的参考文献?
全球变暖形成原因探析
自然气候变暖的却有其自然因素在内,但并不是主要原因,因此可推知,人为因数是全球气候变暖的主要原因。以下是我为您搜集整理的全球变暖形成原因探析论文,欢迎阅读借鉴。
摘要: 全球气候变暖问题日趋严峻,由此导致的各类问题正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。本文总结了引起气候变化的原因,并分析引起全球气候变暖的各种不利影响,最终提出应对全球气候变暖所带来的不利影响的对策。
关键词: 全球变暖;形成原因;发展对策
1 前言
进入21世纪以来,全球气候变暖及其对人类生存造成的损害和威胁已为世人公认。气候变暖已成为不可回避的重大理论和实际问题。气候变暖的明显化,让各种危害逐步进入人们的日常生活,因此气候变化已经不再仅仅是一个学科问题而日渐成为人们共同关心的重大社会问题。气候变暖引发的问题也从单一性向多样化转变,从已知向未知发展。它引发的各种新现象改变着人类的生存状态。最主要是它所引发的灾害以不同形式出现,让人们不能预知,同时它又是全球范同的,这使得气候变暖成为了全世界所共同关注的问题。
2 全球气候变暖原因
全球气候变暖的原因课分为两类,一是自然因素,另一个是人为因素,一下就这两点的各个方面进行分析讨论。
2.1 全球气候变暖的自然原因
2.1.1 太阳活动的影响
太阳辐射是地球表层一切物理、化学与生物过程的能源,因而也是气候形成重要的因子,太阳活动对地球温度起到直接的影响作用。很早以前人们就发现太阳黑子现象与地球气候的变化有密切的联系。科学上用太阳常数来表征太阳活动对地球气温变化的影响程度,是一个指标性物理量。太阳常数是指垂直投射在刚处于地球大气层之外的单位面积上的太阳辐射能量,世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1 368 w/m2。由于各种原因,例如大气层的反辐射作用等,地理的气候系统能吸收到的能量只有约240 W/m2,大约是总辐射能量的1/5。而只有当太阳常数变化达到l%时,才可以引起地球表面温度大于1℃的变化[1]。
通过科学探索和研究,人类发现太阳黑子活动周期平均约为11年,但对太阳常数有影响的每年的相对变化量都不会大于4?10-4。。因此太阳常数的长期平均值的变化是极其微小的,还不足影响到地球气温有较大的变化。由此可见,太阳活动的影响并不是气候变暖的主要原因之一。
2.1.2 地球内部的热源
地球内部是一个充满温度很高的液态岩溶的热源。热量自温度场中高温物体向低温物体传播。因此,地球内部的热量会持续不断地向地球外部传播,进而影响地球大气圈层的温度变化。火山活动是地球内部热源释放的重要途径。每次火山活动,都会释放出大量的内部热量,这些热量可以极大地改变局部地区的气候条件。然而,地球表面的大气圈层与外太空相连,地球大气会以传导、辐射的形式把热量传导辐射到星际空间外,还可以通过含有速度较高能量较大的气体分子向外层空间逃逸的形式带走大气的热能。同时,地球表面约有70%的面积被广阔的海洋所占据,海水的蒸发以及从大气顶层上的逃逸,带走了大量的热能,有效地调 节了地球表面的气温,使它达到和保持在一个相对稳定的温度上,现在地球表面的平均气温大约是15。C。由于太阳辐射和火山活动历史序列资料的不确定性,以及人们对气候系统如何响应太阳输出辐射变化的认识还很初步,严格地说目前还无法准确评价其对全球和中国气温变化的影响程度。
2.1.3 全球气候变暖自然因素综合分析
鉴的。通过上诉三点的讨论,可以得出出,自然因素对全球气候变暖的影响并不是很大,但也并不是完全没有关系,现将自然原因综合分析如下:
由于包括海洋、陆地、火山活动、太阳活动等自然变化,科学家将气候变暖一部分原因归结为大气候条件.地球逐渐变暖是地球大气自身调节的结果.自地球形成后,不同的地质时期气候呈现一定的规律,一定幅度的气温波动是正常的,目前地球正处于?增温期?[2].气候变暖其实并不全是因为人类排放出的温室气体,火山喷发同样会排放出大量的温室气体.然而,事实上火山喷发形成的气溶胶对来自太阳热辐射起到了阻挡作用,在一定程度上能降温.各个外界强追因子在过去的100年可能造成的温度变化中,以火山活动的作用最重要,其次是太阳活动,CO,的影响最小.臭氧层的破坏,进入地球大气的紫外线增强,地球上所有生物的进化和生存将受到威胁,地表植被和海洋浮游生物的减少或消失,必然减少贮存在植物体和用于光合作用的CO2,从而使大气中的温室气体增加。
2.2 全球气候变暖的人为原因
由上文可知,自然气候变暖的却有其自然因素在内,但并不是主要原因,因此可推知,人为因数是全球气候变暖的主要原因,先将其人为因数分析如下。
2.2.1 附加价值高
附加价值是指在产品的产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值,这部分价值是指产品生产从原料开始经加工到最终产品的过程中实际增加的价值。它包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用,所以称为附加价值。附加价值不等于利润,因为某种产品加工深度大,则工人劳动和动力消耗也大, 技术开发的`费用也会增加。附加价值高可以反映出产品在加工中所需的劳动、技术利用情况以及利润高低等。一般大宗化工产品原材料费率(原材料费与产值的比率)为60% ~70% ,附加价值率(附加价值与产值的比率)为20%~30%;而精细化工产品的原材料费率则为30%~40% ,附加价值率约达50%。
2.2.2 投资效率高、利润率高
投资效率是指附加价值与固定资产的比率。精细化工投资少、投资效率高。仅从利润的观点来看,精细化学品的利润高。据17~1980年世界100家大型化工公司的统计资料看,销售利润率在15%以上的有60家公司, 均系生产精细化学品的。利润率高的原因在较大程度上来自技术垄断;另外产品质量是否能达到要求也十分重要,这些都是高利润不可忽视的因素。
3 全球气候变暖造成的影响
3.1 全球气候变暖对自然环境的影响
3.1.1 已形成完整的精细化工发展体系
在无机化工、有机化工发展的带动下,我国目前已经形成了较有特色的精细化工体系。行业覆盖面广,如橡胶生产、塑料加工、皮革化工、饲料制备、造纸、水处理、纺织印染、食品工业、农药、建筑、化妆品、等技术领域。除企业生产外。国内许多高校和科研机构也有大龄技术人员从事精细化工的开发研制。
3.1.2 建设精细化工园区.推进产业集聚
近几年,许多省市都把建设精细化工园区,作为调整地方化工产业布局,提升产业.发展新材料产业.推进集聚的重要举措。据报道,目前全国已建和在建的精细化工园区至少有1 5个。例如,浙江上虞精细化工园区规划总面积20平方公里,自1 999年1月正式启动以来,共引进来自10个国家.地区和10个省市的项目80多个,资金逾25亿元。形成了以染料(颜料).生物医药及中间体和专用化学品为主要门类的精细化工产业。基地提出了6年后培育20家高新技术企业,实现技工贸收入300亿元的目标。该园区已被科技部认定为国家火炬上虞精细化工特色产业。又如,中国精细化工(常州)开发园区.已形成精细化工为特色.通达上下游多个领域的化工生产和仓储基地。其中有世界500强中的美国亚什兰化学公司,日本普利司通轮胎公司和韩国现代公司等知名企业。[2]
3.1.3 生产规模偏中小者居多
虽然我国已大力发展精细化工,已有具规模的工业园区,但纵观国内精细化工企业生产情况,中小型厂家居多,达规模经营的企业不多,且布局偏于东南沿海经济发达区域。大多中小型企业工艺设备陈旧,缺乏技术创新能力,工艺技术有待改进。
3.2 全球气候变暖对人类的影响
综观近20多年来世界化工发展历程,各国、尤其是美国.欧洲.日本等化学工业发达国家及其著名的跨国化工公司,都十分重视发展精细化工,把精细化工作为调整化工产业结构、提高产品附加值、增强国际竞争力的有效举措,世界精细化工呈现快速发展态势.产业集中度进一步提高。进入21世纪,世界精细化工发展的显著特征是:产业集群化,工艺清洁化.节能化,产品多样化、专用化.高性能化。
3.2.1 精细化学品销售收入快速增长,精细化率不断提高
上世纪九十年代以来,基于世界高度发达的石油化工向深加工发展和高新技术的蓬勃兴起,世界精细化工得到前所未有的快速发展,其增长速度明显高于整个化学工业的发展。近几年,全世界化工产品年总销售额约为1.5 万亿美元,其中精细化学品和专用化学品约为3800亿美元,年均增长率在5~6%,高于化学工业2~3个百分点。目前,世界精细化学品品种已超过10万种。
3.2.2 加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构
加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构,重点开发高性能化、专用化、绿色化产品,已成为当前世界精细化工发展的重要特征,也是今后世界精细化工发展的重点方向。以精细化工发达的日本为例,技术创新对精细化学品的发展起到至关重要的作用。过去10年中,日本合成染料和传统精细化学品市场缩减了一半,取而代之的是大量开发功能性、绿色化等高端精细化学品,从而大大提升了精细化工的产业能级和经济效益。例如,重点开发用于半导体和平板显示器等电子领域的功能性精细化学品,使日本在信息记录和显示材料等高端产品领域建立了主导地位。在催化剂方面,随着环保法规日趋严格,为适应无硫汽油等环境友好燃料的需要,日本积极开发新型环保型催化剂。
4 全球气候变暖的相应对策
4.1 全球气候变暖对环境的影响
4.1.1 向集聚化方向发展
随着我国对精细化工需求的迅速增长, 推动了我国化工企业和外商在华投资力度加大。近十年来,各省市相继建设了大量化工园区, 许多化工园区都将精细化工列为园区主要发展项目。从而在布局上形成了向化工园区集聚的态势。目前,我国有国家级化工园区三个: 上海化学工业区、南京化学工业区和齐鲁化学工业区。三个工业园区都以石油化工为龙头, 发展下游产品, 如基本化工原料、精细化工、高分子材料等。规模最大的要算南京化学工业区, 它将形成100 平方公里的沿江化工产业带。江苏省是我国化工园区建设力度最大的省份, 目前已形成规模的有张家港的江苏杨子江国际化学工业区, 园区占地13.8 平方公里; 泰兴的中国精细化学工业泰兴园区, 园区现面积为20 平方公里, 规划最终面积将达40 平方公里; 常州的中国精细化工( 常州) 开发园区, 已有72 家中外化工企业落户, 累计投资达200 亿元; 泰州的中国石油化学( 泰州) 开发园区,规划面积为60 平方公里, 投资200 亿元。尚在建设和招商的还有南通的海门化工园区、如东化工园区、启东化工园区、杨州化工园区等一批沿江、沿海化工园区。此外, 浙江省的上虞化工园区, 规划面积60 平方公里; 河北省正在建设我国北方最大的化工园区沧州临港化工园区, 规划面积100 平方公里, 规划投资300 亿元; 辽宁省的抚顺石化工业园区, 占地10.24 平方公里; 重庆市规划建设长寿化工园区, 成为我国最重要的天然气化工和精细化工基地; 广东省的珠海海港工业区、茂名石化工业区等等。[3]
4.1.2 以特种技术为基础发展精细化工
国外许多精细化工公司以技术难度较大、或污染较重的单元反应技术为基础,发展系列产品。如加氢还原、磺化、硝化、氰基化、重氮化、羟基化、醛化、偶和、环烷化、光气化、氨氧化等,其中的一些技术难度较大,并且具有一定的危险性,一些公司就专门进行这方面的工作,为客户提供合成。由于从事生产的企业拥有专门的生产设备、技术、经验和三废处理方案,能够保持较低的成本,占有竞争的优势,获得较大的效益。[4]
4.1.3 对市场需求作出快速反应,研制和市场对路的专用化学品
工业生产和人民生活水平不断要求提高化学品的实用性能。比如,高效催化剂,高性能油品添加剂,具有良好的性能,能够满足市场需求并产生较大的效益。国外非常关注这类产品的市场状况,不断开发这种性能领先、效益良好的产品。
4.2 全球气候变暖对人类的影响
4.2.1 当前世界精细化工发展总体趋势
① 生物技术在饲料添加剂方面得到广泛应用。食品添加剂则向原料天然化、生产技术生物化方向发展。②工业表面活性剂的发展趋势是注重开发具有多种功能的新产品。此外,功能性乳化剂和反应性乳化剂也是各国积极开发的新品种。③造纸化学品则注重开发废纸再生用的化学品。皮革化学品主要开发多功能加脂剂和具有水洗性,透气性,耐光、耐曲绕的涂饰剂。④在胶粘剂行业中,目前非常注重非溶剂型胶粘剂的开发,重视高性能的丙烯酸和聚氨酯水基胶的研究,着重开发
汽车用的高质量环氧树脂和聚氨酯类粘合剂及其他特种粘合剂。⑤生物工程和生物化工方面,各国都投入巨资用生物技术代替传统的化工过程和反应过程。例 如,精细化学品的化学结构比较复杂,合成步骤多,为了提高精细化学品的收率和质量,也为了简化工艺,用包括固定化酶技术在内的一些新的有机合成技术,使精细有机合成技术达到新的高度。生物工程在美国、日本和欧洲,都被作为21 世纪的革新技术而集中大量人力、物力进行研究、开发。生物过程向设备大型化、过程连续化、自动化、高效率发展。各国对高浓度、高产率及高产量,产物可在细胞外分泌的发酵技术给予高度重视。[5]
4.2.2 以大型石化装置为龙头发展精细化工
在精细化工生产成本中,原料所占比例极低。大型石化企业可以对产品进行深加工,生产出下游产品,直接投向市场,另外,对副产品进行综合利用,提高副产品的价值,也是发展精细化工的途径。大型石化企业具有技术、经济、原料优势,发展精细化工的综合实力较强。
5 结论
精细化工是石油和化学工业的深加工产业,技术与资金密集,同时对人才、技术、资金和配套下游产品市场等要求较高,已成为工业发展水平的重要标志。随着全球一体化和科技进步,越来越多的发达国家及大型公司将其核心产业向精细化工方向进行转移,并将以产业聚集化形势向前发展,随着大量资金的投入,会出现更加专业更加细化的精细化工产品及服务来面对快速多变的市场。
参考文献
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;气候变化的本书目录
不论是写毕业论文、职称论文,还是竞赛论文等等,大家都需要去查询很多相关文献、书籍,才能更好的了解自己的研究领域,从而写出一篇不错的具有前瞻性的论文,或者综述性文章。而参考文献的正确书写格式,也是需要大家了解和掌握的。小编在这里帮大家总结,希望有所帮助。
一、明确参考文献的类型
参考文献的类型以单字母方式标识:J——期刊文章
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二、具体举例
期刊类:
格式:[序号]作者. 篇名[J]. 刊名,出版年份,卷号(期号):起止页码.
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译著:
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END
三、英文文献
单一作者著作的书籍、文献:
格式 姓,名字首字母.(年). 书名(斜体). 出版社所在城市:出版社.
格式 姓,名字首字母.(年). 题目. 期刊名(斜体). 第几期,页码.
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2
两位作者以上合著的书籍、文献:
格式 姓,名字首字母., & 姓,名字首字母.(年). 书名(斜体). 出版社所在城市:出版社.
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注意事项
参考文献的格式,是小编通过整理得出来的,方便大家使用。有些有所借鉴。
当然,具体的格式,大家需要针对具体的出版商、论文期刊的要求,做修改,望对大家有所帮助。
Nature: 指标季节性的分离揭示全球变暖已持续上万年
第1章 气候系统
1.1 地球的大气
1.2 气候系统的组成及各圈层间的相互作用
1.3 气候变化及其时间尺度
1.4 气候系统观测
思考题
参考文献
第2章 气候变化的事实
2.1 过去的气候
2.2 近百年全球气候变化
2.3 全球气候系统变化
2.4 近百年中国气候变化
2.5 近五十年中国极端天气气候
思考题
参考文献
第3章 气候变化的原因
3.1 气候平衡态、敏感性和反馈效应
3.2 气候系统内部及耦合气候变异
3.3 自然的外部强迫形成的气候变异
3.4 人类活动与气候变化
思考题
参考文献
第4章 气候变化模拟与预估
4.1 气候预测方法和气候模拟
4.2 气候模式
4.3 气候模式对现代气候的模拟
4.4 全球气候变化趋势的预估
4.5 中国气候变化的趋势
思考题
参考文献
第5章 气候变化的影响和适应
5.1 气候变化影响的检测方法
5.2 气候变化的影响和脆弱性
5.3 适应气候变化的行动
思考题
参考文献
第6章 减缓气候变化
6.1 温室气体的来源与排放量计算方法
6.2 温室气体排放历史、现状与未来趋势
6.3 二氧化碳减排技术选择
6.4 碳吸收汇
6.5 二氧化碳捕获与封存
思考题
参考文献
第7章 应对气候变化的国际制度
7.1 气候变化问题的实质
7.2 国际气候管理制度
7.3 气候变化的谈判与国际合作
思考题
参考文献
第8章 气候变化与可持续发展
8.1 社会经济可持续发展的概念与实践
8.2 社会经济可持续发展的路径选择对应对气候变化的影响
8.3 应对气候变化对社会经济可持续发展的影响
8.4 一体化的可持续发展与应对气候变化战略和政策体系
思考题
参考文献
推荐书目
名词解释
Nature:末次冰盛期以来的全球地表气温全时空重建
Nature: 指标季节性的分离揭示全球变暖已持续上万年
工业革命以来,人类活动引发的CO 2 度升高导致全球快速升温,显著影响着地球环境和人类 社会 。由于器测记录时限的有限性,通过地质记录定量重建过去温度,延长气候变化的 历史 ,对全面认识现代全球变暖在地球系统自然变率中的位置至关重要。
尽管古气候定量化目前已取得重要进展,但距我们最近的全新世(距今 11 700年以来),地质记录重建和古气候模拟的全球年均温变化存在显著差异。地质记录重建显示,温度在距今~10 000?6 000年处于峰值(“全新世大暖期”),其后逐渐下降,工业革命以来的全球变暖逆转了这一趋势(Marcott et al., 2013;Kaufman et al., 2020);然而,古气候模拟则显示,全新世年均温呈现整体上升趋势(Liu et al., 2014)(图1)。上述温度变化的巨大差异,被称为“全新世温度谜题(Holocene temperature conundrum)”(Liu et al., 2014),一直困扰着古气候学者。解开该谜团的关键在于厘清:气候代用指标是否存在季节性偏差?古气候模式的气候敏感性和反馈过程是否存在偏差?
图1 重建和模拟的全新世全球年均温度变化,蓝线为多指标重建结果,黑线为模拟的年均温,红线为模拟的夏季温度(改自Liu et al., 2014)
最近,美国罗格斯大学的Bova博士和合作者在Nature上发表论文,提出了一种有效分离季节号新方法(seasonal to mean annual transformation, SAT),更好地重建了季节和年均温度变化(图2)。
图2 SAT方法在IODP U1485钻孔末次间冰期和全新世时段温度重建中的应用(Bova et al., 2021)。(a、e)钻孔所在纬度(3 S)最相关季节(8月)和年均太阳辐射变化;(b、f)重建和模拟的季节性温度变化;(c、g)计算出的季节性偏差值(ΔSST);(d、h)校正后的年均海表温度变化
该方法的原理是:设海表温度线性响应太阳辐射变化,重建温度变化(SST SN )与最相关的季节性太阳辐射的相关性,如高于其与年均太阳辐射的相关性,则认为重建温度存在季节性偏差;季节性偏差因子(ɑ s )由SST SN 与季节和年均太阳辐射的偏差值(ΔI)的线性回归获得(SST SN = ɑ s ΔI + ε s ),由此,得出重建温度的季节性偏差值(ΔSST = ɑ s ΔI ),进而获得校正后的年均温(MASST = SST SN - ΔSST)。季节性偏差因子的计算,基于末次间冰期(距今128 000-115 000年前)的海温重建数据,选择末次间冰期,原因在于该时期太阳辐射的季节性差异比全新世的大,而冰盖、温室气体等其他因素对温度的影响更弱,因此更易识别出温度的季节号。
首先,作者把这一方法应用到了位于巴布亚新几内亚东北部的海洋钻孔(IODP Site U1485)末次间冰期和全新世的温度重建(图2)。结果显示,重建温度与八月的太阳辐射变化最为相关,具有很好的季节号;校正后的年均海表温度变化在两个时段均呈现上升趋势,与同一地区的模拟结果基本一致(图2)。利用同样的方法,作者把模拟的季节性温度进行了校正,得到的年均温度变化趋势与模拟输出结果相一致,因此验证了方法的可靠性(图2)。
其次,作者进一步把SAT方法应用到40 S-40 N之间的海表温度重建(图3b)。结果显示,多数重建结果存在季节性偏差,且主要偏向于夏秋季,导致重建结果存在早中全新世大暖期(图3a、图3b);然而,校正后的年均温则显示,全新世呈持续升温趋势(图3b),与模拟结果基本一致(图3c);进而证实“全新世温度谜题”,可能主要源于气候代用指标的季节性偏差。
图3 全新世40 S-40 N海表温度重建、校正结果,以及温度变化机制(Bova et al., 2021)。(a)前人重建的全球年均温度变化(Marcott et al., 2013;Kaufman et al., 2020);(b)40 S-40 N海表温度重建结果(红线)和校正后的年均温度变化(蓝线);(c)模拟的年均温度变化及温室气体的贡献;(d)全球冰量变化和温室气体辐射强迫变化
在上述基础上,作者揭示出全新世年均海表温度长期增加的机理,全新世早中期(距今12 000-6 500年前)主要受冰盖、太阳辐射等驱动;而温室气体主导了包括工业革命以来,最近6 500年的全球变暖(图3c、图3d)。
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(撰稿:张文超, 吴海斌 /新生代室)
校对:覃华清
Science:过去气候预示着我们的未来
重建地球过去的气候,特别是针对仪器观测之前的地球气候,是了解自然气候变率的关键。地质记录是承载地球过去气候变化的重要证据,但其呈现的结果往往在空间上很难连续,气候模式的不断发展为古气候模拟提供了重要手段,其模拟结果可直接给出时空连续的气候分布。然而由于地质记录与气候模式各自存在不同程度的不确定性,导致二者之间的对比一直乏善可陈,甚至结论相左。古气候模拟先驱John E. Kutzbach曾指出气候研究必须将模拟与记录紧密结合才能更好地理解过去气候及预测未来气候变化。如何将地质记录与模拟结果结合,使其更全面地还原地球 历史 气候是当今古气候研究领域的一个热点。在最近的研究中,美国华盛顿大学大气科学系学者们基于现代数值天气预报中的资料同化技术将地质记录(树轮、冰芯、珊瑚同位素等)约束、融和模拟结果获得了过去千年以来的全球网格化的古气温序列(Hakim et al., 2016,Tardif et al., 2019);这一方法的应用开辟了古气候重建领域的新天地(Tierney et al.,2020)。
近日,来自美国亚利桑那大学地球科学系团队Mattew B. Osman博士、Jessica E.Tierney博士等联合美国国家大气研究中心Zhu Jiang博士及美国华盛顿大学大气科学系团队Robert Tardif、Gregory Hakim等学者再次利用资料同化方法,将过去24000年(24 ka)以来的500多组海温重建序列与17组氧同位素耦合模型试验结果相融合,获得了首套高时间分辨率(200年)的末次冰盛期以来的全球网格化分布的气温再分析场(LGMR),为理解末次冰盛期以来气候变化响应外部强迫提供了重要依据。
Osman等的结果显示从24 ka至17 ka左右,地球一直处在寒冷的冰期状态;从16.9 ka开始,全球范围的冰消期突然建立,全球气温快速回升;在经历千年尺度的新仙女木冷后(12.8 ka-11.7 ka),地球气候进入了向现代间冰期的最后过渡阶段,从早中全新世开始至工业革命前,全球增温幅度放缓,但仍保持0.5 的显著弱增温(图1)。Osman等认为,24 ka以来的气候变化可主要归因于两个方面:1) 冰盖及温室气体变化导致的辐射强迫;2)大西洋经圈翻转环流变化叠加太阳辐射的季节性变化。基于其重建的气温序列结果,Osman等进一步指出,与过去24 ka地球 历史 气候相比,现代气候变暖的速度和幅度都是非同寻常的,这与IPCC第六次评估报告相呼应。
与已有的地质记录重建相比,Osman等重建结果的主要差异体现在早中全新世至工业革命前这一时期(图2)。基于海洋及陆地记录重建的气温序列均显示,从早中全新世开始(7 ka)至工业革命前,全球地表气温呈现逐渐下降的趋势(图2红色曲线;Marcott et al., 2013; Kaufmann et al., 2020);而Osman等的重建则与瞬变模拟TraCE的结果较为一致(图2蓝色曲线;Liu et al.,2009),呈现缓慢增温的状态。作者给出的解释是因为地质记录点位空间分布不均匀,导致全球平均计算存在偏差。值得注意的是,Osman等的重建结果的可靠性也存在一些挑战。首先,该套同化结果均是基于iCESM1.2/1.3单一的模式,虽然作者用了不同验证方法来强调结果的可靠性,但这的确需要后期更多的模式工作进行验证;此外,Osman等的工作只融合了海温重建资料信息,并未加入陆地的重建资料,这势必会对现有的结果造成一定的影响,这也是未来研究工作中可以继续探讨的方向。
总而言之,Osman等的工作是地质记录与模拟结合的成功典范,它不仅为人们研究24 ka以来的气候变化提供了重要依据,也为古气候学者重建更深时的地球气候提供了新思路。
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Science:过去气候预示着我们的未来
工业革命以来,人类向大气中排放大量的温室气体,已改变了地球的气候,并推动它走向一个前所未有的温暖状态。尽管这种增温状态在地球 历史 上找不到完全相同的相似型,但过去的气候——“古气候(paleoclimates)”为理解全球变暖提供了重要的科学依据。“研究过去是为了预测将来”,越来越多的科学家试图从古气候变化规律中寻找未来全球变化的趋势。
在漫长的地质 历史 时期,地球经历了多次大幅度的气候变化,如白垩纪中期高温期和晚更新世末次冰盛期等(图1),这些气候变化为未来气候演变的模拟和预测提供了参考信息。过去的气候状态与今天截然不同,但提供了丰富的证据。过去的气候状态可以揭示出大气CO2浓度在一定的范围内(400-2000ppm)变化时地球气候系统是如何运行的(图1)。
图1 距今1亿年以来的气候演化 历史 和未来200年不同情景预测情况(Tierney et al.,2020)
最近,美国亚利桑那大学Jessica Tierney和合作者在Science上刊登综述性论文,系统地总结和评价了古气候研究在科学应对未来气候变化的重要作用,强调了它对现代气候模拟研究和未来气候变化预测的重要性。该论文从以下几个方面评述了古气候研究能够有效评估、修正和完善现有气候模式,减少气候模拟研究的不确定性和认识未来气候变化等方面的价值。
一、古气候对气候敏感度的约束
平衡气候敏感度(Equilibrium climate sensitivity,ECS)已经被广泛用,并被作为地球气候系统对辐射强迫响应的简单度量标准。其定义为大气CO2加倍增长后,地球系统反馈过程(水汽、云、雪)从几年到几十年内达到平衡后,导致的全球近地表空气温度的变化幅度。由于ECS的高低对环境、经济 社会 影响非常重要(Hope et al.,2015),因此减小ECS估算误差一直是学术界优先考虑的主题之一。一些新观点认为,ECS变化与气候背景有关,并随其变化——具体来说,在较暖的气候状态下,ECS会增加(Meraner et al.,2013)。研究地质 历史 时期的温暖气候可以为ECS值的波动范围提供参照。
二、冰冻圈稳定性的古气候视角
对未来海平面上升的预测尚有很大的不确定性,主要原因是对冰盖稳定性和临界状态缺乏足够的认识(Bamber et al.,2019)。古气候记录可以为理解过去冰盖变化与海平面上升之间的关系、冰冻圈对气候变暖的敏感性提供证据,从而降低预测的不确定性。在过去的几年里,古气候学界在地质证据和气候建模方面取得了重要进步,在冰盖大小、形状和范围的代用指标的产生和解释方面取得进展(Wise et al., 2017;Rovere et al., 2016;Gulick et al.,2017),将有助于增加我们对温暖气候状态下冰冻圈动力学的理解。
三、古气候揭示的区域和季节性气候变化信息
未来气候变暖将改变降雨和温度的空间模态和季节性变化模式,给人类 社会 带来巨大的影响(Wilby, 2007)。陆地表面的区域性变化(积雪减少、冻土融化、绿化、荒漠化)可能进一步触发生物地球化学循环的反馈作用,从而减弱或放大太阳辐射强迫效应,进而影响气候变化(Arneth et al.,2010)。当前,气候模型在区域降雨未来变化的趋势和幅度上还存在重大分歧(Knutti and Sedláck,2013)。改进对区域气候变化的预测能力,需将气候系统的内部变化(例如,年际-百年振荡)与外部强迫(例如,温室气体或气溶胶)的作用有效分开。在这方面,古气候研究提供的区域和季节性气候变化信息至关重要,因为它们记录了长期、连续的气候变化 历史 ,极大延长了现代气候的器测记录(Deser et al.,2012)。
四、气候突变
气候突变是古气候学最重要的发现之一,即地球气候在相对短暂的时间内出现异常变化,严重偏离了平均气候状态。其特征是温度、降水模式和海洋环流的发生显著改变,并在地质记录中留下明显的气候环境印迹,比如白垩纪中期海洋缺氧中无处不在的黑色页岩(Jenkyns,2010)。研究者认为,气候突变记录了地球一度进入异常状态,并恢复至正常状态的信息,具有重要研究意义。此外,发生在大约56Ma前后,由迅速的温室气体释放所引发的古新世-始新世极热(PETM)就是古气候记录中最显著的气候突变之一,可为理解人类排放温室气体所引起的全球变暖提供重要参考。
五、架起古气候数据与模型之间的桥梁
气候模型提供了对地球系统温度、风速和降水等直接的模拟结果。但是古气候信息是间接的,主要是通过对气候变化有响应的物理参数(如:磁化率和粒度)、化学参数(如:元素)和/或生物化石(如:有孔虫、孢粉)等代用指标来重建过去气候变化。然而,气候环境代用指标并不是完美的气候记录,有固有的不确定性。尽管可通过转换函数等方法,将古气候定量重建结果与模拟结果进行直接比较,但如果不考虑这些方法的不确定性,就可能导致错误的解释。这种在模型结果和代用指标之间产生的“语言障碍”,造成利用古气候代用指标指示过去气候变化和评估气候模型具有一定的局限性。因此,如何将古气候数据和气候模拟结果有效结合就显得至关重要(图2)。论文作者提出了解决这一问题的三个关键的步骤:(i)选择合适的与指标记录相关的化学示踪方法;(ii)明确代用指标的气候环境意义;以及(iii)整合古气候记录与模型数据的分析方法。
图2 基于古气候指标优化后的末次冰盛期海表面温度、地面温度和降雨情况。图中DSST为末次冰盛期(LGM)与晚全新世海表面温度的差值,DSAT为地表温度的差值,DPrecip为年平均降水量的差值(Tierney et al., 2020)
古全球变化研究表明,远在人类工业活动之前,全球气候就不断发生变化。地球 历史 上气候变化的主要驱动力是自然因素。相对于地球长期的气候演化,工业化以来全球气候的变化是微小的,是漫长地球演化过程中众多气候波动的一小段。未来随着人类排放温室气体逐渐增加,预估地球气候未来变化趋势仍存在着诸多不确定,古气候研究是我们理解未来气候变化的重要基础之一,也是有限的器测气候数据之外,检验气候模型预测结果的唯一途径。古气候学的未来是将地质证据与气候模型研究相结合,以便更准确地评估和预测人类活动对气候变化的影响。
致谢:感谢新生代室郝青振研究员、吴海斌研究员对本文的修改和建议。
主要参考文献
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