全球变化全球变化的主要过程和驱动力PPT讲座.ppt

(二)大气和海洋环流(三)水文循环全球水文循环过程图(通量单位1015kg/a,各源汇中水量占全球总水量用百分比表示。Moore,1996)地球水体分为淡水和咸水,淡水主要来自陆地冰雪,占43400×1015kg;咸水主要贮存于深海,为89000×103km3。全球水分循环主要是通过地表径流与河流、蒸发、风和降水等作用实现循环。全球水循环图反映了以下特点:(1)全球97%的水在海洋,86%的水是海洋蒸发的,大气从海洋上空携带水汽输往陆地,以降水形式落下,以冰雪堆积在陆地表面的43400×103km3水量超过了地下水水量。(2)陆地水分通过植物蒸腾和地表蒸发回到大气,有些还存在于土壤表面。(3)植物在水循环中通过截流、根部吸收和以蒸腾方式把水分送回大气。由于植物种类不一样,对水分循环作用也不一样,例如森林和草原在水分循环中作用是不同的,因此植物本身也使得全球水分循环不均。海洋在全球变化中的作用由于全球97%的水在海洋,因此海洋在全球变化中的作用极其巨大。海洋在全球变化中的作用主要表现在以下几方面。(1)在水和能量循环方面:①贮存了全球97%的水量;②贡献了全球86%的蒸发量;③吸收了70%以上到达地球表面的太阳能量。(2)在生物地球化学循环方面:①贮存了地球上非沉积的90%以上的C和N;②吸收了至少一半以上人为排放的CO2;③海洋环流决定了全球C输送的时空分布和收支的基本特征;④上层海洋的垂直混合运动决定了全球变化的大的循环过程。二、固体地球系统与岩石圈循环过程(一)板块运动过程(二)陆上风化与侵蚀堆积过程(三)海洋沉积过程三、生态系统与生物地球化学循环过程全球碳循环(,1996)大气中及溶解在河流、湖泊和海洋等水体中的CO2,是可供生物圈利用的主要无机碳源,陆上植物和海洋浮游植物等有机物通过对CO2的光合作用而捕获太阳能为生物圈提供能量,同时使得碳进入生物圈,并向大气提供氧气。在无机环境中,碳主要以CO2或者碳酸盐和重碳酸盐的形式存在。生态系统中的碳循环基本上是伴随着光合、呼吸和分解过程进行的,在较长的时间尺度上,地质因素对于碳循环也是重要的,因为贮存在沉积岩中的大量碳(煤、石油和天然气等)是生态系统在过去年代中所固定的,它们暂时退出了生物圈活跃的生物地球化学循环。自然界碳的活动贮存库主要是海洋、大气和有机体。在全球尺度上,碳的交换随季节而变化,这可以从北半球大气CO2含量的季节波动看出。在夏季,初级生产者通过光合作用对大气CO2的固定量超过动、植物呼吸作用和微生物分解作用归还给大气的CO2量,在曲线上形成波谷;冬季则正好相反,形成波峰。相似的波动也发生在昼夜之间,昼为波谷,夜为波峰。尽管存在季节和昼夜的波动,就全年而言,光合作用所固定的碳量与呼吸和分解作用所排放的碳量仍大致保持着平衡状态。夏威夷冒纳罗亚观象台大气CO2含量的测量结果(.,1999)然而,在不断加剧的人类活动的驱动下,特别是使用化石燃料和大规模砍伐森林所造成的碳的排放,正在引起自然界碳循环自组织系统的失稳。据估计,每年约有5×1015g的碳通过化石燃料的燃烧排入大气圈,其中约50%保留在大气圈中,近一半溶解在海洋中,只有很少的量增加到陆地生物量中。此外,砍伐森林造成的土壤裸露以及木材燃烧每年向大气圈排放(1~2)×1015g的碳。这些逐年增加的碳排放量很可能是引起全球大气CO2含量增加的主要原因。在夏威夷的观测结果表明,1958年大气二氧化碳的平均含量约为315×10-6;到了1995年,已达到约358×10-6,其增长的趋势十分显著,×10-6。