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秦大河院士关于气候变化与冰冻圈的讲座

发布时间:2016-12-22 8:14:00 点击次数:1361

2016年12月12日晚,中国科学院院士、第三世界科学院院士秦大河应北京大学海洋研究院的邀请,在理科教学楼为我校师生做了一场题为“气候变化科学与‘海洋和冰冻圈’”的报告。


秦大河院士讲座现场


北京大学海洋研究院副院长、北京大学环境学院郑玫教授

主持讲座并致欢迎词

作为第一位穿越南极大陆的中国人,秦大河院士是中国冰川学的先驱,为中国冰冻圈科学的发展做出了重要贡献。在此次报告中,秦院士向大家系统介绍了历次IPCC 评估报告的背景及主要研究内容、冰冻圈的概念和全球气候变化对海洋系统的影响等方面的内容。报告内容丰富、精彩,吸引了包括人文科学、社会科学和自然科学在内的多个学科的师生参加,听众认真听讲,座无虚席。


讲座现场

全球变暖已成为全世界关注的热点问题。为了对气候变化的现状、气候变化对社会、经济的潜在影响以及如何适应和减缓气候变化的可能对策进行评估,联合国环境规划署(UNEP) 和世界气象组织(WMO)于1988年联合成立了一个政府间机构—联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)。


IPCC 下设三个工作组,各工作组负责评估不同的领域,如第一工作组(WGI)负责评估气候变化的科学依据,内容涵盖气候系统内的各种变化,包括在大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈和生物圈五大圈层的观测结果,以及利用气候模式预测不同情景下未来气候的变化;第二工作组(WGII)负责评估气候变化产生的影响及风险等方面。作为多次参与IPCC评估报告制定的中国科学家,秦大河院士首先为大家简要介绍了IPCC历次评估报告的主要特点和最新认识。历次报告中新的观测证据证明,全球变暖是毋庸置疑的事实,第五次评估报告中的结果显示,在1880-2012年间,全球平均地表温度升高了0.85℃;在1951-2012年间,全球平均地表温度上升的平均速率为每10年升高0.12℃。作为最近的一次评估报告,IPCC第五次评估报告传达的三条关键信息为:(1)人类对气候系统的影响是明显的;(2)人类对气候的干扰越大,则面临的风险就越高,受到的影响也更加广泛,甚至是不可逆;(3)我们可以采取措施减缓气候变化,建立一个更加繁荣、可持续的未来。在全球升温的背景下,全球变暖的证据和影响也是显而易见的,而气候变化的影响也广泛波及到自然界和社会生活的很多方面,包括可能导致海平面上升、高温热浪、海洋酸化、冰冻圈退缩、极端事件频发、生物多样性受损、食物安全受到威胁、人体健康受到损害等(IPCC, 2014)。


作为冰川学家,秦大河院士随后为大家详细介绍了冰冻圈科学研究的开展,冰冻圈的概念、分类,以及其与地球各个圈层之间的关系。冰冻圈(cryosphere)是指地球表层连续分布且具有一定厚度的负温圈层,亦称冰雪圈、冰圈或冷圈,组成要素包括冰川(含冰盖、冰帽)、冻土(包括多年冻土和季节冻土)、河冰、湖冰、积雪、冰架、冰山、海冰、海底多年冻土以及大气圈对流层和平流层内的冰冻水体。在地表水平方位上,冰冻圈组成要素的分布颇不均匀,地球中、高纬度地区是冰冻全发育的主要地带。科学家根据冰冻圈要素形成发育的地理分布,将其划分为三类:陆地冰冻圈、海洋冰冻圈、大气冰冻圈。


图1 不同纬度冰冻圈高度变化示意图

冰冻圈科学是研究自然背景条件下组成地球冰冻圈的各要素形成过程、机理、变化以及与其他圈层(气候系统)的相互作用。秦院士指出,所有问题都是综合性的,科研工作者需要重视学科的交叉。冰冻圈在地球气候变化历史上,尤其是第四纪冰期-间冰期中扮演着极其重要的角色,因其对温度变化的极端敏感性,使其在全球变暖过程中处于首当其冲的位置。秦院士向大家展示了全球主要冰盖和山地冰川如果全部融化的海平面当量。实际观测数据表明,全球范围内的冰盖,山地冰川都在以惊人的速度消融,2002-2011年,格陵兰冰盖每年的消融速率约为215(157-274)Gt,南极冰盖的消融速率为147(72-221)Gt。1971-2009年,全球山地冰川每年的平均消融速率为226(91-361)Gt。除了海平面升高,冰盖融化还会造成地表反射率的变化,以及生物栖息地的丧失,因而其造成的影响会是广泛而深远的,有些甚至是不可逆的。因此,对冰冻圈的研究是非常必要而且重要的。随着全球变化科学研究的推进,冰冻圈科学已经成为集自然科学与社会经济可持续发展相结合的综合科学。


随后,秦大河院士介绍了全球变化背景下的海洋系统以及全球变暖对海洋环境和人类生产生活的影响。海洋约占地球表面积的71%,是全球气候变化的缓冲器和调节器,对地球气候和生态系统的意义重大。全球变暖对海洋系统的影响主要表现在全球海平面上升、海洋酸化、海洋热含量变化、海洋生态环境变化等方面。近几十年以来,各国科学家对海洋系统的研究进展迅速并取得了大量成果。已有研究数据表明,自1970 年以来海洋上层(0-700 m)的海水平均温度上升明显,其中1971-2010 年期间,海洋表层75 m以上深度的海水温度的平均增幅为每10年0.11℃。1971-2010 年间全球气候系统增加的净能量中,60% 以上被在海洋上层吸收,约33% 储存在中层和深海,即气候系统增加的净能量有93% 被海洋吸收,其余的3% 被冰冻圈吸收,3% 被陆地系统吸收,只有1% 储存在大气圈(图2)。同时,海洋吸收了人类排放的部分CO2,导致海洋表层出现酸化现象,自1750 年以来,表层海水的pH值已下降,这无疑会对海洋生态系统产生巨大的影响,例如很多热带海域的珊瑚礁已经出现严重的白化现象。此外,海洋表层温度升高和两极冰盖融化对海洋环流也会产生非常重要的影响,海洋环流即大洋传送带,不仅是能量和物质的传送带,同时在全球气候系统中扮演着极为重要的作用。海洋与人类的生产生活密切相关,海洋的变化势必会影响到包括人居环境、渔业生产、航海贸易在内的人类生活的诸多方面。现在全球变暖造成的主要影响有暴雨洪涝、台风、海平面上升、海洋酸化等等,沿海地区所面临的主要风险包括温度上升和海洋酸化。秦院士反复提到“the thin blue line”的概念,即海平面上升可能威胁到的沿海区域,如果人类不采取措施及时控制全球变暖的加速,那么很多沿海地区将岌岌可危。


图2 1971-2010 年气候系统增加的净能量分配图(注:海洋上层为0-700 m,中层海与深海在700 m以下,IPCC, 2013)。

秦大河院士的报告内容非常丰富,同时又幽默风趣,不但让我们增长了知识,拓宽了视野,同时也让我们领略到了学术大家的风采和严谨治学的态度,对同学和老师们都具有很好的启发作用,相信这次讲座会对大家今后的学习及科研工作起到积极的促进作用。



讲座后秦院士为慕名前来的听众签名



参考文献:

[1]秦大河. 气候变化科学与人类可持续发展. 地理科学进展,2014,07:874-883.

[2]秦大河,Thomas Stocker. IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论. 气候变化研究进展,2014,01:1-6.

[3] IPCC 2013. Summary for policymakers//Climate Change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge & New York: Cambridge University Press.

[4] IPCC 2014. Climate Change 2014: impacts, adaptation and vulnerability. Contribution of Working Group II to the fifth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge & New York: Cambridge University Press.