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全球變化12-15年真題 全球變化12年真題 一、概念題： 1、季風及季風系統(tǒng) 答：一般來說，季風指近地面層冬夏盛行風向接近相反且氣候特征明顯不同的現(xiàn)象。產(chǎn)生季風的環(huán)流系統(tǒng)稱為季風系統(tǒng)。 2、小冰期 答：大約15世紀初開始，全球氣候進入一個寒冷時期，通稱為“小冰期”，小冰期結束于20世紀初期。 3、末次冰期最盛期 答：末次冰期最盛期指第四紀末次冰期最盛期。末次冰期最盛期中氣候最冷、冰川規(guī)模最大的時段，出現(xiàn)距今18 000年前后。全球性氣溫降低到最低，年均氣溫比現(xiàn)今低6℃左右，高山及高緯度地區(qū)的冰川推進到最大范圍，北美大陸的覆冰面積高達60%，冰蓋厚可達3千米，一些地區(qū)冰蓋擴延至北緯40以南；歐洲和西伯利亞也有巨大的冰蓋。 4、Heinrich事件 答：地質學家哈特穆特亨里奇發(fā)現(xiàn)北大西洋末次冰期的沉積物中，普遍存在6次大的冰漂碎屑含量高，而有孔蟲含量較低的層位，相應的這些層位形成時海洋表面溫度和鹽度下降、勞倫泰冰蓋東部邊界產(chǎn)生大量冰山流，反映了6次較大的冰山崩塌融化過程，因此這6次事件被命名為Heinrich事件。 5、黑碳氣溶膠的氣候效應 答：由于黑碳氣溶膠在從可見光到紅外的波長范圍內對太陽輻射都有強烈的吸收效應, 所以對區(qū)域和全球氣候有著重要的影響。2000年的IPCC報告指出，黑碳氣溶膠能夠導致正的輻射強迫, 從而極大地減弱氣溶膠對地球的冷卻效果。部分學者的研究表明，減少黑碳和有機碳的排放比減少二氧化碳和甲烷的排放更能減慢全球變暖。隨雪花從天而降的黑碳加速了青藏高原冰川的融化；而且，融化的雪水并不能帶走黑碳，因此黑碳排放對青藏高原西北部冰川的融化有相當貢獻。 6、硫酸鹽氣溶膠的氣候效應 答：硫酸鹽氣溶膠作為一種細顆粒物, 可以通過直接氣候效應和間接氣候效應影響氣候。直接效應是指氣溶膠粒子散射或吸收太陽輻射, 改變地氣系統(tǒng)凈吸收的太陽輻射通量, 影響輻射收支平衡。間接效應分為第一間接效應(又稱云反照率效應或Twomey效應)和第二間接效應(又稱云生命期效應或Albrecht效應)。第一間接效應是指氣溶膠粒子作為云凝結核, 可以減小云滴有效半徑, 從而改變云的光學厚度, 散射更多的太陽輻射。第二間接效應是指由于云滴有效半徑減小, 云滴間的碰并減少,因此減少了降水, 延長了云的壽命。 硫酸鹽同時是一種重要的污染物和致酸物質, 能引起大氣污染、酸雨等一系列環(huán)境問題。對流層硫酸鹽主要來自于自然和人類活動所排放的二氧化硫(SO2 )。IPCC(2007)報告指出, 硫酸鹽氣溶膠的源排放約72%來自于化石燃燒, 2%左右來自于生物燃燒, 海洋浮游植物排放的二甲基硫約占19%, 火山排放約占7%。在對流層, 2 /3以上的SO2是人為排放的(包括工業(yè)活動、化石燃料的燃燒及生物質燃燒等)。硫酸鹽氣溶膠的前體物SO2污染在我國大多數(shù)城市 處于較高濃度水平。 7、冰蓋海冰的氣候反饋 答：冰雪表面具有較高的反照率，可以反射掉大部分入射的短波輻射使得地表損失大量的太陽輻射能，這是冰雪制冷的一個重要因素。冰雪表面與大氣間的能量交換能力很微弱。冰雪對太陽輻射的透射率和導熱率都很小。當冰雪厚度達到50cm時，地表與大氣間的熱量交換基本上被切斷。因此大氣得不到地表的熱量輸送。特別是海冰的隔離效應，有效地削弱了海洋向大氣的顯熱和潛熱輸送，這又是一個制冷因素。綜上，冰蓋海冰使氣溫降低的效應是十分顯著的，而氣溫降低又有利于冰雪面積的擴大和持久存在，兩者之間有明顯的正反饋關系。 8、地球能量循環(huán) 答：地球的能量循環(huán)主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的結果。如果把地表和對流層大氣看作一個整體，在這個系統(tǒng)中，收入部分是由地表和大氣吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是輻射到宇宙空間去的地面和大氣長波輻射，地氣系統(tǒng)的輻射差額則是隨緯度增高而由正值轉變?yōu)樨撝怠］椛洳铑~的這種分布，正是引起高低緯度之間大氣環(huán)流和洋流產(chǎn)生的基本原因。 二、論述題 1、簡述地球系統(tǒng)自然變率與全球變暖關系 答： 2、簡述全球變化背景下全球雨型可能會發(fā)生哪些轉變？為什么？ 答：全球變暖可能會加劇全球降水分布不平衡，其中多雨地區(qū)降雨會更多，干旱地區(qū)將更干旱。暴雨量增加3.9％，影響最大的是赤道附近的熱帶地區(qū)，其中太平洋赤道地區(qū)和亞洲季風區(qū)出現(xiàn)暴雨的概率將增加。與此同時，部分地區(qū)也將更干旱少雨。全球無雨時間將增加2.6％。在北半球，受影響最大的包括美國西南部、中國西北部、巴基斯坦和北非、中東等干旱地區(qū)；在南半球，南非、澳大利亞西北部、巴西東北部以及中美洲沿岸地區(qū)等可能會面臨更多干旱。 3、簡述全球變暖對城市氣候的可能影響 答：在當前全球變暖背景下，城市化進程的加快導致城市人口密度急劇增加、人工構筑的下墊面面積急劇擴大、化石燃料大量消耗、各種人為熱大量釋放，這些因素都使得城市氣候諸要素產(chǎn)生明顯變化。城市人類活動引起的增溫與全球變暖背景下的自然增溫對城市氣候的影響并存。 4、簡述碳循環(huán)的主要過程及其意義 答：自然界碳的活動貯存庫主要是海洋、大氣和有機體。在無機環(huán)境中，碳主要以CO2或者碳酸鹽的形式存在。地球系統(tǒng)中的碳絕大部分以有機化合物和碳酸鹽形式埋藏在沉積巖中，溶解在海洋中的無機碳是近地表最大的碳源，是地球系統(tǒng)中除巖石圈外最大的碳庫。土壤是陸地上最大的碳源，而大氣中碳的含量比全球植物活體中碳含量的總和還多。 生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)基本上是伴隨著光合、呼吸和分解過程進行的。在較長的時間尺度上，地質因素對于碳循環(huán)也是重要的，因為貯存在沉積巖中的大量碳（煤、石油和天然氣等）是生態(tài)系統(tǒng)在過去年代中所固定的，它們暫時退出了生物圈活躍的生物地球化學循環(huán)。在全球碳循環(huán)中，大氣中的CO2與陸地植被和海洋之間交換的通量最大。通過大氣環(huán)流的作用，海洋與陸地二者上空大氣中的CO2含量大體一致。在陸地的碳循環(huán)過程中，大氣中的CO2被植被所固定，大部分通過生物的呼吸和分解作用從植物、動物或土壤釋放到周圍環(huán)境中去，有些貯存在有機體中被長期埋藏。在海洋的碳循環(huán)過程中，海洋生物利用海洋中溶解的CO2進行光合固碳作用，其中一部分生物殘體分解釋放出CO2，另一部分形成生物碳酸鹽沉積，與無機碳酸鹽一起固定在巖石圈中，直到受地質作用被抬升到地表經(jīng)風化作用而重新釋放出CO2。除上述過程外，火山活動所釋放的CO2、自然火災、化石燃料燃燒和森林破壞等對大氣中的CO2的含量及碳循環(huán)過程亦有重要影響。 在海水中，碳主要沿兩種途徑循環(huán)流動，一種是在海流驅動下的物理運動；另一種是通過浮游植物的光合作用，海洋中動、植物的呼吸作用。以及沿食物鏈的生物化學傳遞。在溫躍層上下，碳的濃度是不同的，在上層暖水帶和下層冷水帶之間的溶解碳相互交換，并發(fā)生漩渦導致混合作用，從而使10%~20%的微粒物質沉入洋低。在那里大約15%的碳酸鈣被結合成為深海沉積物，歸入緩慢的碳循環(huán)過程。 陸地環(huán)境中也存在碳的慢循環(huán)和快循環(huán)兩種過程。動、植物殘體，土壤腐殖質，新生泥炭和大的植物莖干與根屬于，慢循環(huán)碳庫；而植物的葉片和動植物活體等則屬于快循環(huán)碳庫。 大氣中CO2濃度逐漸增加的事實表明，海洋對CO2的調節(jié)能力是有限的?？梢栽O想，如果人類繼續(xù)增加化石燃料的使用量和森林的砍伐量，海洋吸納CO2的能力終將被耗盡，那時，更大部分的CO2將被保留在大氣圈中，必然導致更為顯著的溫室效應加劇、全球變暖和海面上升等一系列人類生存環(huán)境的變化。 5、簡述人類活動對生物多樣性的影響 答：生物滅絕是一個自然過程，但人類活動正在使地球生物多樣性的變化超過其自然變化速率，使得生物多樣性銳減。首先受狩獵的影響，大型哺乳動物減少，海洋中的大型生物也因漁業(yè)和捕鯨業(yè)而減少；土地覆蓋的變化是陸地生物多樣性減少的最重要的原因，棲息地的破碎和大規(guī)模喪失已是可以看到的基本事實。相似的情形下，人類對海洋和近岸海域的過度開發(fā)（海洋利用變化）是造成海洋物種多樣性銳減的一個最重要的原因。另外人類通過向一個生態(tài)系統(tǒng)中引進非本地物種也能夠對本地物種的種群規(guī)模帶來負面影響，有一些物種可以改變整個生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能，并導致這些系統(tǒng)中物種的多樣性喪失。 6、簡述電影《后天》描述的北大西洋沿岸氣溫急劇下降，類似冰期來臨的氣候情景及其成因 答：《后天》講述了溫室效應造成全球氣候變暖，格陵蘭島的冰也在不斷融化，大量淡水進入海洋使得北大西洋海水鹽度不斷降低，溫鹽環(huán)流關閉，北大西洋沿岸氣溫急劇下降，地球在一天之內突然急劇降溫，陷入第二次冰河世紀，整個北半球陷入了暴風雪、龍卷風、海嘯、地震等各種災難之中。 在世界各大洋的表層和深層，有一股溫(度)鹽(度)環(huán)流輸送帶，這個輸送帶從格陵蘭附近的北大西洋開始，因為這里的海水的溫度比較低，海水鹽度比較大，在重力作用的推動下，這里的海水會下沉，然后在海洋深層向南流經(jīng)南大洋，最后在北太平洋和北印度洋上翻，變成表層洋流，流回到北大西洋，形成一個封閉的環(huán)流。溫鹽環(huán)流經(jīng)過的地方，帶去了海洋上的熱量和濕潤的氣候，所以這些地方降水較多，氣溫也比較適宜。但是有可能隨著現(xiàn)在全球氣溫不斷升高，格陵蘭島的冰也在不斷融化，越來越多的淡水通過陸地上的河流，匯集到了北大西洋，這樣北大西洋的海水鹽度不斷降低，鹽度的降低導致海水失去了這種重力的推動，不再形成環(huán)流。于是，沒有了環(huán)流，海洋上的熱量和濕潤的氣候不能到達陸地上。全球氣候突變，氣溫不斷降低也就成了有可能的事實。 全球變化13年真題 一、名詞解釋 1、全球變化 答：全球變化作為一個科學術語和一門交叉學科，是隨著全球環(huán)境問題的出現(xiàn)和人類對其認識程度的不斷深化而提出并發(fā)展起來的。全球變化科學的精髓是系統(tǒng)地球觀，強調將地球的各個組成部分作為統(tǒng)一的整體來加以考察和研究，將大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈之間的相互作用和地球上的物理的、化學的和生物的基本過程之間的相互作用，以及人類與地球之間的相互作用聯(lián)系起來進行綜合集成研究。 2、全球變化適應性、脆弱性和敏感性 答：全球變化的脆弱性是指氣候變化在外部因素、地球系統(tǒng)內部因素和人為因素變化下，對全球變化造成的不利影響的程度。 敏感性是指系統(tǒng)對驅動因素的響應程度或敏感程度，這種響應可能是有害的，也可能是有益的。 適應性是指地球系統(tǒng)對外部因素、地球系統(tǒng)內部因素和人為因素變化的適應、減輕潛在損失或對付驅動因素變化后果的能力，適應性既包括自然界、系統(tǒng)本身，又包括人為的作用，特別與系統(tǒng)自身調節(jié)與恢復的能力、社會經(jīng)濟基礎條件和人為影響、干預有關。 3、遙相關 答：一個區(qū)域大氣環(huán)流的變化與異常可以引起另一些區(qū)域大氣環(huán)流的變化與異常，這種區(qū)域性環(huán)流的變化與異常的相關性被稱之為大氣環(huán)流的遙相關。 中緯度存在遙相關場的兩種基本形式： （1）太平洋北美流型（PNA pattern） 厄爾尼諾對北美洲氣候的影響也比較明顯。在赤道太平洋增暖時，北太平洋副熱帶的高度場為正距平，中高緯度太平洋為負距平，加拿大西部為正距平，而美國東南部是負距平。這就是所謂的太平洋北美流型。 （2）太平洋歐亞流型（PEA pattern） 在赤道太平洋增溫時，歐洲大陸一側對流層的高度場也存在著類似的正負距平分布，即副熱帶為正距平，西北太平洋為負距平，歐亞大陸北部為正距平，南部為負距平。 4、土壤呼吸 答：土壤呼吸（Soil Respiration）是指土壤釋放二氧化碳的過程，嚴格意義上講是指未擾動土壤中產(chǎn)生二氧化碳的所有代謝作用，包括三個生物學過程（即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤動物呼吸）和一個非生物學過程，即含碳礦物質的化學氧化作用。 5、全球變化驅動力 答：1.外力因素：太陽輻射直接驅動了發(fā)生在地球表面的各種過程。2.內力因素：地球內力對全球變化的驅動主要表現(xiàn)在板塊運動所造成的海陸分布形式的變化、海底地形與陸地地形的變化、火山活動等，均能引發(fā)進一步的變化過程，導致全球變化。3.人為因素：人類活動產(chǎn)生的CO2、CH4、N2O、SO42-和PO43-等使得大氣化學過程、土壤化學過程、海洋化學過程發(fā)生變化。人類生態(tài)系統(tǒng)的建立和維持所造成的自然環(huán)境破壞與污染使得地球表層系統(tǒng)中的一些成分相對增加，甚至出現(xiàn)一些在自然狀態(tài)下不存在的成分，另一些成分相對減少甚至消失，從而造成各個組成成分的構成和性質的顯著變化。人類向大氣中排放CO2、CH4等使溫室氣體含量增加且出現(xiàn)新的溫室氣體成分，排放到大氣中的氟氯昂等氟氯烴類物質和氮氧化合物正在導致臭氧層破壞，酸性氣體排放導致酸雨的發(fā)生。在生物界，人類馴化的作物替代了森林和草原，野生動物被馴化動物所取代或被排斥到生態(tài)邊緣而滅絕或瀕臨滅絕，人類生態(tài)系統(tǒng)替代自然生態(tài)系統(tǒng)不僅減少了系統(tǒng)的生物量，而且減少了物種的多樣性，進一步加速了生物滅絕過程。排入到江河中的各種有機和無機污染物導致水體污染，各種人工合成材料的出現(xiàn)也改變了固體地球物質的組成。 土地覆蓋的變化、地球系統(tǒng)組成成分的變化最終會導致自然系統(tǒng)功能的失調和變化，并通過累積性變化或系統(tǒng)性變化兩種方式導致全球變化。在人類的干預下，許多自然過程的功能正在發(fā)生顯著變化，一些功能得到強化，另一些功能遭到削弱甚至喪失，自然系統(tǒng)的平衡因此破壞，進而發(fā)生全球變化。 二、簡答題 1、簡述全球水循環(huán)并說明作用； 答：全球水分循環(huán)主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送和降水等作用實現(xiàn)的。 特點：全球約97%的水在海洋，84%的水是海洋蒸發(fā)的，大氣從海洋上空攜帶水汽輸往陸地，以降水形式落下，以冰雪形式堆積在陸地表面的2.76107km3水量超過了地下水水量；陸地水分通過植物蒸騰和地表蒸發(fā)回到大氣，有些還存在于土壤表面；植物在水循環(huán)中通過截流、根部吸收和以蒸騰方式把水分送回大氣，由于植物種類不一樣，對水分循環(huán)作用也不一樣，因此植物本身也使得全球水循環(huán)不均。 作用：水是地球表面吸收太陽輻射的主要介質；水汽是一種主要的溫室氣體，它吸收地表長波輻射，加強了大氣的溫室效應；水的相變——凝結和蒸發(fā)在天氣和氣候變化中扮演重要角色；水是C、N、P、S等元素生物地球化學循環(huán)過程的主要載體；水是地球表面各類物質輸送和土壤巖石風化侵蝕作用的主要做功者；水是生命誕生、延續(xù)、生長發(fā)育的基本條件；水是人類生存和發(fā)展的基本條件。 2、 全球變化研究手段并舉例； 答：過去全球變化研究方法：古生物學記錄，包括孢粉分析、硅藻分析、有孔蟲指標，植物大化石，其中孢粉分析被用來建立第四紀地層單元和重建區(qū)域植被的變化，其重建古環(huán)境的理論基礎是依據(jù)植被在地理分布上隨氣候差異呈現(xiàn)的地帶性規(guī)律變化，硅藻分析被用于研究湖泊水位變動、海平面重建、水化學變化以及人類活動對湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響，有孔蟲是第四紀地層劃分、古海洋學和古氣候學重建非常重要而有效的研究對象之一；黃土堆積與古土壤信息載體；深海沉積物氧同位素記錄；冰巖芯記錄；石筍記錄 此外還有遙感技術、地理信息系統(tǒng)和綜合研究方法，如全球模式和社會經(jīng)濟模式。 3、 大氣中的CO2主要來自哪里？最終到哪里？ 答：大氣中CO2的來源有自然源和人為源之分。自然源主要有動植物的呼吸和微生物的分解作用；人為源主要指化石燃料的燃燒的排放、森林砍伐和土地使用的變化。最終有的被陸地生物圈吸收，有的被海洋吸收，有的留存在大氣中。 4、城市土地利用對城市氣候影響，還有對城市水汽蒸發(fā)影響 答：城市建設使得樹木和其他植被覆蓋減少，而這些植被可以遮擋陽光并通過蒸騰作用冷卻大氣，因此城市建設用地較多而植被減少使得城市氣溫較高；城市建筑物和公路的存在（暗色的材料）會增加太陽輻射的吸收，從而導致地表及近地面大氣增溫，使得城市溫度高于其周邊區(qū)域的溫度，即“城市熱島效應”。 三、論述題 1、簡述ENSO循環(huán)并論述其對氣候和大氣環(huán)流的影響。 答：ENSO是厄爾尼諾和南方濤動的總稱。ENSO是大尺度海氣相互作用的突出反映，主要體現(xiàn)為熱帶太平洋和大氣環(huán)流的年際氣候異常，并對全球大氣環(huán)流和氣候異常產(chǎn)生顯著影響。 對全球氣候變化和大氣環(huán)流的影響：赤道東太平洋的海水升溫，首先削弱了沃克環(huán)流，同時由于熱帶洋面向大氣提供了過盛的水汽和熱量，又使得哈德萊環(huán)流得到發(fā)展，而哈德萊環(huán)流的下沉區(qū)又恰好是西太平洋副熱帶高壓脊所盤踞的區(qū)域，從而使副熱帶高壓和中緯度西風得到加強，影響到臺風活動、中緯度鋒面活動和高緯度南北極地環(huán)流。 1.對熱帶地區(qū)降水的影響 世界上各熱帶地區(qū)的雨量與厄爾尼諾事件有密切關系。觀測資料表明，近百年來，在南亞、東南非洲和印度尼西亞南部等地，熱帶季風雨量在絕大多數(shù)的ENSO年是減少的。這是因為季風雨的變化主要與海溫異常相聯(lián)系的沃克環(huán)流的變化有關。在ENSO年，由于熱帶氣壓的變化，原來位于季風區(qū)的強對流區(qū)東移到日界線以東，厄爾尼諾出現(xiàn)時，西太平洋低緯度水溫變冷，沃克環(huán)流的上升翼對流上升作用減弱甚至停止，云量和雨量隨之減少，因此位于熱帶季風區(qū)的南亞、澳大利亞和印度尼西亞南部等地降雨減少，出現(xiàn)干旱。 2.對中緯度大氣環(huán)流的影響 赤道太平洋增暖時，中緯度大氣環(huán)流場呈現(xiàn)太平洋北美流型和太平洋歐亞流型。 （1）太平洋北美流型（PNA pattern） 厄爾尼諾對北美洲氣候的影響也比較明顯。在赤道太平洋增暖時，北太平洋副熱帶的高度場為正距平，中高緯度太平洋為負距平，加拿大西部為正距平，而美國東南部是負距平。這就是所謂的太平洋北美流型。 （2）太平洋歐亞流型（PEA pattern） 在赤道太平洋增溫時，歐洲大陸一側對流層的高度場也存在著類似的正負距平分布，即副熱帶為正距平，西北太平洋為負距平，歐亞大陸北部為正距平，南部為負距平。 3.對中國氣候異常的可能影響 對我國而言，厄爾尼諾出現(xiàn)時，副熱帶高壓常呈不規(guī)則變化，高壓帶偏南時，東北低溫，長江中下游地區(qū)干旱；高壓偏北時，長江流域洪澇。 2、 簡述全球氣候系統(tǒng)碳循環(huán)并分析各部分驅動機制 答：自然界碳的活動貯存庫主要是海洋、大氣和有機體。在無機環(huán)境中，碳主要以CO2或者碳酸鹽的形式存在。地球系統(tǒng)中的碳絕大部分以有機化合物和碳酸鹽形式埋藏在沉積巖中，溶解在海洋中的無機碳是近地表最大的碳源，是地球系統(tǒng)中除巖石圈外最大的碳庫。土壤是陸地上最大的碳源，而大氣中碳的含量比全球植物活體中碳含量的總和還多。 生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)基本上是伴隨著光合、呼吸和分解過程進行的。在較長的時間尺度上，地質因素對于碳循環(huán)也是重要的，因為貯存在沉積巖中的大量碳（煤、石油和天然氣等）是生態(tài)系統(tǒng)在過去年代中所固定的，它們暫時退出了生物圈活躍的生物地球化學循環(huán)。在全球碳循環(huán)中，大氣中的CO2與陸地植被和海洋之間交換的通量最大。通過大氣環(huán)流的作用，海洋與陸地二者上空大氣中的CO2含量大體一致。在陸地的碳循環(huán)過程中，大氣中的CO2被植被所固定，大部分通過生物的呼吸和分解作用從植物、動物或土壤釋放到周圍環(huán)境中去，有些貯存在有機體中被長期埋藏。在海洋的碳循環(huán)過程中，海洋生物利用海洋中溶解的CO2進行光合固碳作用，其中一部分生物殘體分解釋放出CO2，另一部分形成生物碳酸鹽沉積，與無機碳酸鹽一起固定在巖石圈中，直到受地質作用被抬升到地表經(jīng)風化作用而重新釋放出CO2。除上述過程外，火山活動所釋放的CO2、自然火災、化石燃料燃燒和森林破壞等對大氣中的CO2的含量及碳循環(huán)過程亦有重要影響。 在海水中，碳主要沿兩種途徑循環(huán)流動，一種是在海流驅動下的物理運動；另一種是通過浮游植物的光合作用，海洋中動、植物的呼吸作用。以及沿食物鏈的生物化學傳遞。在溫躍層上下，碳的濃度是不同的，在上層暖水帶和下層冷水帶之間的溶解碳相互交換，并發(fā)生漩渦導致混合作用，從而使10%~20%的微粒物質沉入洋低。在那里大約15%的碳酸鈣被結合成為深海沉積物，歸入緩慢的碳循環(huán)過程。 陸地環(huán)境中也存在碳的慢循環(huán)和快循環(huán)兩種過程。動、植物殘體，土壤腐殖質，新生泥炭和大的植物莖干與根屬于，慢循環(huán)碳庫；而植物的葉片和動植物活體等則屬于快循環(huán)碳庫。 大氣中CO2濃度逐漸增加的事實表明，海洋對CO2的調節(jié)能力是有限的?？梢栽O想，如果人類繼續(xù)增加化石燃料的使用量和森林的砍伐量，海洋吸納CO2的能力終將被耗盡，那時，更大部分的CO2將被保留在大氣圈中，必然導致更為顯著的溫室效應加劇、全球變暖和海面上升等一系列人類生存環(huán)境的變化。 全球變化14年真題 一、名詞解釋 1、溫室效應 答：大氣中某些微量氣體幾乎無阻擋地讓太陽短波輻射射向地球，卻能夠部分吸收地球的長波輻射從而使地球表層和大氣下層增溫，這就是所謂的“溫室效應”。 2、霧霾 答：霧霾，是霧和霾的統(tǒng)稱。 霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)。多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)，是近地面層空氣中水汽凝結（或凝華）的產(chǎn)物。水平能見度在1000米以內，就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結（或凝華）物的天氣現(xiàn)象稱為霧。形成霧時大氣濕度應該是飽和的。霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。 霾，也稱灰霾，空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。水平能見度在1000～10000米。 霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。隨著空氣質量的惡化，陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多，危害加重。中國不少地區(qū)把陰霾天氣現(xiàn)象并入霧一起作為災害性天氣預警預報。統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。 3、氣候變化預估 答：氣候變化預估是通過將溫室氣體和氣溶膠等對氣候有影響的因素在不同變化情景下對未來幾十年至上百年氣候變化進行模擬，得出未來氣候的可能變化趨勢。 4、瞬時氣候敏感度 答：瞬時氣候敏感度是指氣候對可對其產(chǎn)生影響的某些因素的突發(fā)變化的響應程度或敏感程度，這種響應可能是有害的，也可能是有益的。 5、全球大洋輸送帶 答：全球大洋輸送帶即溫鹽環(huán)流，是由熱量和淡水注入在海洋表層及大洋內部形成的、含一定熱量和鹽度的混合海流。該術語后用于表示一種驅動機制。THC的重要特點就是形成大洋深層水、深層水流擴散、上涌并形成近表層水流，從而在大洋中形成的一種大規(guī)模深層水的翻涌循環(huán)過程。THC導致大規(guī)模的熱量傳輸，對全球氣候以及冰期氣候突變的非線性、潛在調控有重要作用。 6、氣候突變 答：氣候突變指發(fā)生在短期內的快速氣候變動。歷史上氣候突變事件主要有D-O事件、Heinrich事件和YD事件等。 二、簡答 1、簡述影響氣候變化預估不確定性的主要原因 答：未來人類對溫室氣體和氣溶膠的排放情況的不確定性是導致氣候變化預估不確定性的一個重要原因，目前將溫室氣體和氣溶膠排放分為低、中、高三個情景；模式的模擬能力也會對氣候變化預估產(chǎn)生影響，這是因為人類對氣候系統(tǒng)的認知程度有限，另外現(xiàn)有的模式不能對氣候系統(tǒng)進行完美的再現(xiàn)，模式的時間和空間分辨率、模式中的參數(shù)和模式的結構都會對模式的不確定性進而對氣候變化預估的不確定性產(chǎn)生影響；氣候的自然變率的不確定性也是影響氣候變化預估不確定性的一個主要原因。 2、簡述人類活動影響氣候變化的主要途徑 答：人類活動可通過若干方式影響氣候與生態(tài)環(huán)境，其中最重要的是改變地球大氣的組成（如大氣溫室氣體和氣溶膠的增加），擾動地氣系統(tǒng)的輻射平衡；改變地表（下墊面）狀況，不但可以影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡，還有可能影響陸氣、海氣之間的能量、動量與物質交換；向大氣中直接排放廢氣、廢水和廢熱，造成氣候與生態(tài)環(huán)境的惡化。 1．溫室效應。人類活動影響氣候的第一種、也是最重要的方式是：通過大氣中CO2、CH4和N2O等溫室氣體濃度的增加，增強大氣的溫室效應。 2.氣溶膠效應。人類活動通過改變大氣組成進而影響地球氣候的第二種方式就是所謂“氣溶膠”。它指的是人類活動所造成的硫酸鹽氣溶膠、大氣塵埃等大氣顆粒物的增加，可以遮擋太陽輻射而改變地氣系統(tǒng)的輻射收支進而影響地球氣候。 3.土地利用與土地覆蓋變化效應。人類活動影響地球氣候的第三種方式是土地利用/土地覆蓋變化所產(chǎn)生的氣候效應。大片森林被砍伐、大片草原被開墾、大片農(nóng)田被占用，極大地改變了地球氣候系統(tǒng)的下墊面特征，導致地表反照率發(fā)生變化。另外，地面特征的變化還將改變陸-氣之間的物質和能量交換，以一種更為復雜的方式影響氣候。 除此之外，還有“城市熱島效應”。它指由于城市的存在使城市溫度高于其周邊區(qū)域的溫度。且城市的存在所產(chǎn)生的氣候效應相當復雜。 3、簡述全球變化的主要過程 答：全球變化的主要過程包括生物循環(huán)過程、能量循環(huán)過程和水循環(huán)過程。 （1）生物循環(huán)包括：陸地和海洋生物參與的C、N、P、S元素的循環(huán)；上述循環(huán)進一步在大氣作用下發(fā)生的循環(huán)；地球表面生物的地球化學循環(huán)。 （2）能量循環(huán)。地球的能量循環(huán)主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的結果。如果把地表和對流層大氣看作一個整體，在這個系統(tǒng)中，收入部分是由地表和大氣吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是輻射到宇宙空間去的地面和大氣長波輻射，地氣系統(tǒng)的輻射差額則是隨緯度增高而由正值轉變?yōu)樨撝怠］椛洳铑~的這種分布，正是引起高低緯度之間大氣環(huán)流和洋流產(chǎn)生的基本原因。 （3）水循環(huán)。全球水分循環(huán)主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送和降水等作用實現(xiàn)的。 三、論述 1、論述enso循環(huán)極其對東亞氣候的影響 答：ENSO是厄爾尼諾和南方濤動的總稱。ENSO是大尺度海氣相互作用的突出反映，主要體現(xiàn)為熱帶太平洋和大氣環(huán)流的年際氣候異常，并對全球大氣環(huán)流和氣候異常產(chǎn)生顯著影響。ENSO事件以3~7年的準周期在暖狀態(tài)（厄爾尼諾和SOI負值）與冷狀態(tài)（拉尼娜和SOI正值）之間循環(huán)轉換，可被認為是海洋-大氣系統(tǒng)的一種振蕩，通過自身物理過程變化和相互反饋而激發(fā)和驅動。 對東亞氣候的影響：赤道東太平洋的海水升溫，首先削弱了沃克環(huán)流，同時由于熱帶洋面向大氣提供了過盛的水汽和熱量，又使得哈德萊環(huán)流得到發(fā)展，而哈德萊環(huán)流的下沉區(qū)又恰好是西太平洋副熱帶高壓脊所盤踞的區(qū)域，從而使副熱帶高壓和中緯度西風得到加強，影響到臺風活動、中緯度鋒面活動和高緯度南北極地環(huán)流。 1.對熱帶地區(qū)降水的影響 世界上各熱帶地區(qū)的雨量與厄爾尼諾事件有密切關系。在ENSO年，由于熱帶氣壓的變化，原來位于季風區(qū)的強對流區(qū)東移到日界線以東，厄爾尼諾出現(xiàn)時，西太平洋低緯度水溫變冷，沃克環(huán)流的上升翼對流上升作用減弱甚至停止，云量和雨量隨之減少，因此位于熱帶季風區(qū)的南亞、澳大利亞和印度尼西亞南部等地降雨減少，出現(xiàn)干旱。 2.對中緯度大氣環(huán)流的影響 赤道太平洋增暖時，中緯度大氣環(huán)流場呈現(xiàn)太平洋北美流型和太平洋歐亞流型。 3.對中國氣候異常的可能影響 對我國而言，厄爾尼諾出現(xiàn)時，副熱帶高壓常呈不規(guī)則變化，高壓帶偏南時，東北低溫，長江中下游地區(qū)干旱；高壓偏北時，長江流域洪澇。 2、論述碳循環(huán)及其在全球變化中的作用 答：自然界碳的活動貯存庫主要是海洋、大氣和有機體。在無機環(huán)境中，碳主要以CO2或者碳酸鹽的形式存在。地球系統(tǒng)中的碳絕大部分以有機化合物和碳酸鹽形式埋藏在沉積巖中，溶解在海洋中的無機碳是近地表最大的碳源，是地球系統(tǒng)中除巖石圈外最大的碳庫。土壤是陸地上最大的碳源，而大氣中碳的含量比全球植物活體中碳含量的總和還多。 生態(tài)系統(tǒng)中的碳循環(huán)基本上是伴隨著光合、呼吸和分解過程進行的。在較長的時間尺度上，地質因素對于碳循環(huán)也是重要的，因為貯存在沉積巖中的大量碳（煤、石油和天然氣等）是生態(tài)系統(tǒng)在過去年代中所固定的，它們暫時退出了生物圈活躍的生物地球化學循環(huán)。在全球碳循環(huán)中，大氣中的CO2與陸地植被和海洋之間交換的通量最大。通過大氣環(huán)流的作用，海洋與陸地二者上空大氣中的CO2含量大體一致。在陸地的碳循環(huán)過程中，大氣中的CO2被植被所固定，大部分通過生物的呼吸和分解作用從植物、動物或土壤釋放到周圍環(huán)境中去，有些貯存在有機體中被長期埋藏。在海洋的碳循環(huán)過程中，海洋生物利用海洋中溶解的CO2進行光合固碳作用，其中一部分生物殘體分解釋放出CO2，另一部分形成生物碳酸鹽沉積，與無機碳酸鹽一起固定在巖石圈中，直到受地質作用被抬升到地表經(jīng)風化作用而重新釋放出CO2。除上述過程外，火山活動所釋放的CO2、自然火災、化石燃料燃燒和森林破壞等對大氣中的CO2的含量及碳循環(huán)過程亦有重要影響。 在海水中，碳主要沿兩種途徑循環(huán)流動，一種是在海流驅動下的物理運動；另一種是通過浮游植物的光合作用，海洋中動、植物的呼吸作用。以及沿食物鏈的生物化學傳遞。在溫躍層上下，碳的濃度是不同的，在上層暖水帶和下層冷水帶之間的溶解碳相互交換，并發(fā)生漩渦導致混合作用，從而使10%~20%的微粒物質沉入洋低。在那里大約15%的碳酸鈣被結合成為深海沉積物，歸入緩慢的碳循環(huán)過程。 陸地環(huán)境中也存在碳的慢循環(huán)和快循環(huán)兩種過程。動、植物殘體，土壤腐殖質，新生泥炭和大的植物莖干與根屬于，慢循環(huán)碳庫；而植物的葉片和動植物活體等則屬于快循環(huán)碳庫。 大氣中CO2濃度逐漸增加的事實表明，海洋對CO2的調節(jié)能力是有限的。可以設想，如果人類繼續(xù)增加化石燃料的使用量和森林的砍伐量，海洋吸納CO2的能力終將被耗盡，那時，更大部分的CO2將被保留在大氣圈中，必然導致更為顯著的溫室效應加劇、全球變暖和海面上升等一系列人類生存環(huán)境的變化。 全球變化15真題 一、名詞解釋 1、全球變化 答：全球變化作為一個科學術語和一門交叉學科，是隨著全球環(huán)境問題的出現(xiàn)和人類對其認識程度的不斷深化而提出并發(fā)展起來的。全球變化科學的精髓是系統(tǒng)地球觀，強調將地球的各個組成部分作為統(tǒng)一的整體來加以考察和研究，將大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈之間的相互作用和地球上的物理的、化學的和生物的基本過程之間的相互作用，以及人類與地球之間的相互作用聯(lián)系起來進行綜合集成研究。 2、生物多樣性 答：生物多樣性是一個星球上生命形式的多樣性，它們的遺傳、變異以及生境、生態(tài)系統(tǒng)的復雜性。它包括基因庫多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，甚至還包括功能多樣性，即一個生態(tài)系統(tǒng)內生物的不同作用。其中物種多樣性是生物多樣性的核心。 3、氣溶膠 答：大氣氣溶膠定義為懸浮在大氣中的細小固體或液體粒子，但通常所說的氣溶膠就是指大氣中的顆粒成分。由于大氣氣溶膠可以散射和吸收太陽短波輻射及地球長波輻射，影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡（直接效應），同時還可以作為凝結核影響云的輻射特性及作為反應表面影響大量化學反應的速度（間接效應）。因此大氣氣溶膠在大氣輻射和氣候變化的研究中占有重要地位。 4、NAO 答：北大西洋濤動實際上是北半球大氣質量在經(jīng)圈方向上的“翹翹板型”調整，其活動中心分別位于冰島和副熱帶北大西洋，主要表現(xiàn)為亞速爾高壓（Azores High）和冰島低壓（Iceland low）之間氣壓的反向變化關系。 5、厄爾尼諾 答：厄爾尼諾赤道中、東太平洋海水溫度異常增暖且水溫正距平至少持續(xù)三個季以上的特殊現(xiàn)象。同時南方濤動指數(shù)（SOI）在此期間必須保持為負值，且小于-1.0。厄爾尼諾可以釀成全球災難性氣候變化。 6、地球系統(tǒng)模型 答：大氣圈、水圈（含冰雪圈）、巖石圈和生物圈之間存在能量轉換，且受太陽能及地核熱能影響，是具有一系列相互作用過程的耦合：一是各圈層之間的相互作用；二是物理、化學和生物三大基本過程和作用；三是人與地球的相互作用。由這三大相互作用過程耦合的復雜關系稱為地球系統(tǒng)。地球系統(tǒng)模型是對真實地球系統(tǒng)的抽象和簡化。 二、簡答 1、全球變化研究的意義。 答：（1）全球變化研究是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新科學舉措。當今人類正面臨著有史以來最為嚴重的危機，這種危機不僅是人口爆炸、資源短缺、環(huán)境污染，更為嚴重的是地球整體功能的失調、紊亂，是人類賴以生存的全球環(huán)境的變化。全球變化問題的根源在于地球有限的生命支持系統(tǒng)與爆炸式增長的人口數(shù)量和消費需求之間的矛盾。由于人類活動的影響，全球變化的趨勢在未來相當長的時間內將繼續(xù)下去。可持續(xù)發(fā)展必須以適應全球變化為基礎。因此，開展全球變化研究是人類社會接受目前環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新科學舉措。 （2）有利于深化對地球系統(tǒng)的認識，促進自然科學和社會科學的共同發(fā)展。全球變化科學的研究有助于人類對資源、自然災害等概念認識的深化。同時全球變化科學也關注全球變化的環(huán)境影響、社會影響，以及對策和政策評估研究，這些研究會促進有關決策科學和應用基礎與社會科學的共同發(fā)展，提高人類應對全球變化的能力。 （3）推動世界科學進步，促進世界和平。全球變化科學確定的對全球系統(tǒng)研究的整體觀，使得各國科學家不像從前那樣僅從單個角度去研究地球的局部現(xiàn)象，而更多地從全球和國際合作角度去研究人類的生存環(huán)境問題，它促進了國際性交叉學科隊伍的形成，它以世界前沿學科生命力強和交叉學科多生長點的優(yōu)勢促進了國際科學界的交流與合作，也促進了世界的和平與發(fā)展。 2、全球變化中的三大循環(huán)。 答：三大循環(huán)過程包括生物循環(huán)、能量循環(huán)和水循環(huán)。 （1）生物循環(huán)包括：1.陸地和海洋生物參與的C、N、P、S元素的循環(huán)；2.上述循環(huán)進一步在大氣作用下發(fā)生的循環(huán)；3.地球表面生物的地球化學循環(huán)。 （2）能量循環(huán)。地球的能量循環(huán)主要是太陽輻射與地氣系統(tǒng)相互作用的結果。如果把地表和對流層大氣看作一個整體，在這個系統(tǒng)中，收入部分是由地表和大氣吸收的太陽輻射所組成，而支出部分則是輻射到宇宙空間去的地面和大氣長波輻射，地氣系統(tǒng)的輻射差額則是隨緯度增高而由正值轉變?yōu)樨撝怠］椛洳铑~的這種分布，正是引起高低緯度之間大氣環(huán)流和洋流產(chǎn)生的基本原因。 （3）水循環(huán)。全球水分循環(huán)主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送和降水等作用實現(xiàn)的。 3、簡述水循環(huán)的過程。 答：全球水分循環(huán)主要是通過地表徑流、蒸發(fā)、水汽輸送和降水等作用實現(xiàn)的。 特點：1.全球約97%的水在海洋，84%的水是海洋蒸發(fā)的，大氣從海洋上空攜帶水汽輸往陸地，以降水形式落下，以冰雪形式堆積在陸地表面的2.76107km3水量超過了地下水水量； 2.陸地水分通過植物蒸騰和地表蒸發(fā)回到大氣，有些還存在于土壤表面； 3.植物在水循環(huán)中通過截流、根部吸收和以蒸騰方式把水分送回大氣，由于植物種類不一樣，對水分循環(huán)作用也不一樣，因此植物本身也使得全球水循環(huán)不均。 作用：1.水是地球表面吸收太陽輻射的主要介質； 2.水汽是一種主要的溫室氣體，它吸收地表長波輻射，加強了大氣的溫室效應； 3.水的相變——凝結和蒸發(fā)在天氣和氣候變化中扮演重要角色； 4.水是C、N、P、S等元素生物地球化學循環(huán)過程的主要載體； 5.水是地球表面各類物質輸送和土壤巖石風化侵蝕作用的主要做功者； 6.水是生命誕生、延續(xù)、生長發(fā)育的基本條件； 7.水是人類生存和發(fā)展的基本條件。 三、論述 1、人類活動影響氣候變化的幾種方式及機制。 答：人類活動可通過若干方式影響氣候與生態(tài)環(huán)境，其中最重要的是改變地球大氣的組成（如大氣溫室氣體和氣溶膠的增加），擾動地氣系統(tǒng)的輻射平衡；改變地表（下墊面）狀況，不但可以影響地氣系統(tǒng)的輻射平衡，還有可能影響陸氣、海氣之間的能量、動量與物質交換；向大氣中直接排放廢氣、廢水和廢熱，造成氣候與生態(tài)環(huán)境的惡化。 1．溫室效應。人類活動影響氣候的第一種、也是最重要的方式是：通過大氣中CO2、CH4和N2O等溫室氣體濃度的增加，增強大氣的溫室效應。 2.氣溶膠效應。人類活動通過改變大氣組成進而影響地球氣候的第二種方式就是所謂“氣溶膠”。它指的是人類活動所造成的硫酸鹽氣溶膠、大氣塵埃等大氣顆粒物的增加，可以遮擋太陽輻射而改變地氣系統(tǒng)的輻射收支進而影響地球氣候。 3.土地利用與土地覆蓋變化效應。人類活動影響地球氣候的第三種方式是土地利用/土地覆蓋變化所產(chǎn)生的氣候效應。大片森林被砍伐、大片草原被開墾、大片農(nóng)田被占用，極大地改變了地球氣候系統(tǒng)的下墊面特征，導致地表反照率發(fā)生變化。另外，地面特征的變化還將改變陸-氣之間的物質和能量交換，以一種更為復雜的方式影響氣候。 除此之外，還有“城市熱島效應”。它指由于城市的存在使城市溫度高于其周邊區(qū)域的溫度。且城市的存在所產(chǎn)生的氣候效應相當復雜。 2、冰凍圈在全球變化中的作用。 答：冰凍圈是全球變化的驅動力： （1）冰雪覆蓋與氣溫。冰雪覆蓋是大氣的冷源，它不僅使冰雪覆蓋地區(qū)的氣溫降低，而且通過大氣環(huán)流的作用，可使遠方的氣溫下降。其制冷機制如下：冰雪表面對太陽輻射的反射率較大，導致地表損失大量的短波輻射；地面對長波輻射多為灰體，而雪蓋則幾乎與黑體相似，其長波輻射能力很強，這就使得雪蓋表面由于反射率加大而產(chǎn)生的凈輻射虧損進一步加大，增強反射率造成的正反饋作用，使雪面更冷。冰雪對太陽輻射的透射率和導熱率都很小，使得冰雪表面與大氣間的能量交換能力很微弱。當冰雪厚度達到50cm時，地表與大氣之間的熱量交換基本上被切斷。 （2）冰雪覆蓋使氣溫降低，在冰雪未完全融化之前，附近下墊面的氣溫都不可能顯著高于冰點溫度。因此冰雪在一定程度上起了使寒冷氣候在春夏繼續(xù)維持穩(wěn)定的作用。作為冷源，它又影響大氣環(huán)流和降水。 （3）冰雪覆蓋面積和厚度的變化還影響海平面的高低。在寒冷時期，降雪多而融化少，這樣大陸就把水分以冰雪的形式留在大陸上，不能通過河川徑流等水分外循環(huán)形式如數(shù)還給海洋，導致海洋支出的水分多，收入的水分少，海水就會變少，海平面就會下降。相反，在溫暖時期，大陸上的積雪就會融化，這時海洋收入的水分多于支出的水分，引起海水增多和海平面上升。