《气候现象的奥秘》课件

气候现象的奥秘欢迎进入《气候现象的奥秘》专题讲座在这个系列课程中，我们将深入探索塑造我们地球气候的复杂因素和神秘现象从基本的气候要素到全球气候变化，从极端天气事件到未来气候趋势预测，我们将全面解析气候系统的运作机制及其对人类社会的深远影响课件导引主题概述内容结构导航本课件系统介绍全球气候现象课件分为五大模块气候基础的科学原理、类型分布及变化概念、全球气候类型、气候形趋势，旨在帮助学习者建立完成机制、极端气候现象以及气整的气候科学知识体系从基候变化与应对每个模块包含础气候要素到复杂气候系统，若干专题卡片，从基础到进从自然变化到人类影响，全方阶，构建完整的气候科学认知位呈现气候科学的核心内容体系学习目标什么是气候？气候与天气的区别气候学的研究内容气候是指特定地区长期（通常为30年）的大气状态平均特征，气候学是研究气候形成机制、变化规律及其对环境和人类活动影包括温度、湿度、气压、风、降水等要素的统计规律而天气则响的科学它涉及大气科学、地理学、海洋学、冰川学等多学科是大气在短时间内（数小时至数天）的状态，具有瞬时性和变化交叉领域，通过数据收集、模型构建和理论分析来理解气候系性统简而言之，天气是你今天穿什么衣服，气候是你衣柜里有什么衣主要研究内容包括气候分类、气候形成因素、气候变化机制、古服天气可能变化无常，但气候则表现出相对稳定的长期特征和气候重建、气候预测以及气候变化对生态系统和人类社会的影响季节性规律等多个方面地球上的气候系统水圈大气圈包括海洋、河流、湖泊、地下水等海洋覆盖地球表面约71%，是巨大的热量与水分储包含氮气、氧气及微量气体的混合层，厚度存库，通过洋流输送热量，对全球气候起调约100公里，是气候系统的主体大气圈通节作用过温室效应、辐射平衡和大气环流等过程，调节全球气候分布岩石圈包括陆地和海底地形差异如山脉、高原等影响气流运动和降水分布，海陆分布影响热量吸收和反射，从而影响气候格局生物圈冰冻圈包括所有生物及其生存环境植被通过光合作用吸收二氧化碳释放氧气，影响大气成分；包括南北极冰盖、山地冰川、冻土和季节性同时通过蒸腾作用参与水循环，调节局地气积雪冰面高反射率影响辐射平衡，融水影候响海平面和洋流，对全球气候有重要调节作用组成气候的要素温度降水是衡量大气冷热程度的基本气候要素，直接影响生物活动和人类生活包括雨、雪、霜、露等各种形式的水从空中降落到地面的现象以年降以年均温、月均温、极端高低温和日温差等指标描述，受太阳辐射、地水量、季节分配、降水日数和降水强度来描述，是农业生产和水资源管理位置、海拔高度等因素影响理的关键指标湿度与气压风与云量湿度表示空气中水汽含量，影响人体舒适度和降水形成气压是单位面风是空气水平运动，由风向和风速描述，影响热量和水汽传输云是大积上受到的大气压力，气压差异引起的空气运动形成风，进而影响天气气中水汽凝结形成的悬浮水滴或冰晶集合体，影响太阳辐射和地面温变化度主要气候类型综述热带气候包括赤道多雨、热带季风和热带草原气候，常年高温多雨亚热带气候包括地中海气候和亚热带季风气候，温和多变温带气候包括温带海洋性、温带大陆性和温带季风气候高原与高山气候随海拔升高呈垂直分带特征极地气候包括苔原和冰原气候，终年寒冷我国幅员辽阔，气候类型丰富多样从北到南依次分布有温带季风气候、亚热带季风气候和热带季风气候西部青藏高原则因海拔高，形成了特殊的高原山地气候气候区划研究对农业生产、城市规划、防灾减灾等领域具有重要指导意义，科学的气候区划能够为经济社会发展提供科学依据气候带的地理分布热带气候带温带气候带极地气候带位于南北纬

23.5°之间，太阳直射角度大，位于南北纬

23.5°-

66.5°之间，四季分明，位于南北纬

66.5°以上地区，太阳辐射少，全年高温多雨典型地区包括亚马逊盆温度适中包括欧洲大部分、北美东部、终年寒冷主要包括南极洲、格陵兰岛和地、刚果盆地和东南亚群岛，形成了茂密东亚及南美南部等地区，是世界主要的农北冰洋周边地区，形成了广阔的冰原和苔的热带雨林和丰富的生物多样性业和人口密集区原景观赤道多雨气候终年高温年均温26-28℃，月均温差小于3℃全年多雨年降水量2000-3000毫米，无明显干湿季生物多样性高温多湿环境孕育丰富物种赤道多雨气候区位于赤道南北约5°范围内，太阳几乎全年直射，热量充足，上升气流强烈，形成午后雷阵雨是其典型特征这种气候条件下，植物生长茂盛，形成了地球上生物多样性最丰富的热带雨林生态系统亚马逊盆地和刚果盆地是典型的赤道多雨气候区，这里的森林被称为地球之肺，对全球碳循环和气候调节具有重要意义当地居民适应了高温多雨的环境，建造高脚木屋，发展了独特的生活方式和文化干旱与半干旱气候强烈太阳辐射极低降水量极端温差频繁风蚀作用副热带高压带下沉气流，云量少，年降水量低于250毫米，蒸发量远昼夜温差可达40℃，年温差显著形成特殊地貌景观和荒漠生态系统日照充足大于降水量世界主要沙漠分布在南北纬15°-30°的副热带高压带，如北非的撒哈拉沙漠、亚洲的阿拉伯沙漠和中国的塔克拉玛干沙漠这些地区降水稀少，土壤贫瘠，植被稀疏，以仙人掌、龙血树等耐旱植物为主干旱区人口稀少，主要依靠绿洲和地下水资源维持生活传统上以游牧为主，现代则通过水利工程和节水农业技术开发荒漠资源气候变化加剧了这些地区的水资源压力，沙漠化趋势日益严重季风气候夏季风雨季海洋到陆地的气流，带来丰沛降水和高温高集中降水期，河流水位上涨，有洪涝风险湿天气干季冬季风降水稀少期，日照充足，有干旱风险陆地到海洋的气流，带来干燥寒冷的天气季风气候是一种受季风环流影响的气候类型，以季节性风向反转为特征亚洲季风区是世界上最典型、最强大的季风系统，覆盖南亚、东南亚和东亚地区，影响全球约三分之一的人口中国东部地区深受季风影响，形成了南船北马的传统生活方式季风的稳定性对农业生产至关重要，春雨贵如油体现了季风降水的重要性近年来，全球变暖导致季风系统变化，带来更多极端气候事件，对粮食安全构成挑战温带海洋性气候℃8-10~1000mm年温差年降水量受海洋调节，冬暖夏凉，温度变化平缓降水均匀分布，全年湿润150+降水日数多阴雨天气，光照相对不足温带海洋性气候主要分布在欧洲西部（英国、法国西部、挪威沿海）、北美西岸（加拿大不列颠哥伦比亚省、美国华盛顿州）以及南半球的新西兰和智利南部这些地区终年受西风带和暖流影响，气候温和湿润这种气候条件适合发展畜牧业和种植牧草、土豆、甜菜等耐湿作物当地居民习惯了多雨天气，建筑多采用陡坡屋顶，户外活动不论晴雨都照常进行城市绿化率高，街道常年保持翠绿，被称为长在花园里的城市地中海气候季节温度特征降水特征典型农业活动夏季炎热干燥，平均极少降水，晴朗灌溉作物，葡萄气温22-28℃天气占主导成熟期冬季温和湿润，平均降水集中，占全雨养农业，橄榄气温8-12℃年降水70%收获期春秋温度适中，平均降水适中，天气播种与收获季节气温15-20℃多变地中海气候以其独特的夏干冬雨特征闻名，主要分布在地中海沿岸国家（如意大利、西班牙、希腊）、美国加利福尼亚州、智利中部、南非西南部和澳大利亚西南部等地区，通常位于纬度30°-40°之间的大陆西岸这种气候条件培育了世界著名的葡萄酒产区和橄榄油产区，形成了以橄榄、葡萄、柑橘为代表的特色农业当地居民发展了户外生活方式，白墙蓝顶的建筑风格也是适应强光照和季节性降水的结果地中海地区也因其宜人气候成为世界重要的旅游胜地草原与温带大陆性气候温度特征降水特征生态与人文季节变化显著，夏季温暖（均温20-年降水量一般在200-600毫米之间，大部草原是世界上最大的陆地生态系统之25℃），冬季寒冷（均温可低至-20℃以分集中在夏季随着距海洋距离增加，一，内蒙古大草原是欧亚草原带的重要下），年温差可达40-60℃昼夜温差降水量逐渐减少，形成从森林草原到典组成部分这里植被以耐旱的禾本科植大，特别是在春秋季节型草原再到荒漠草原的过渡带物为主，如针茅、羊草等，形成了独特的草原景观•年均温0-10℃•季节分配60-70%集中在夏季草原地区传统上是游牧民族的家园，形•极端最高温可达40℃以上•降水形式多为阵性降水成了以畜牧业为主的经济结构蒙古•极端最低温可达-40℃以下•年际变率高，导致周期性干旱包、马头琴、长调等文化元素都是草原牧民适应这一气候环境的产物极地与高山气候极地气候特征高山气候特征典型地区•极低温度年均温在-10℃以下，最冷月•垂直气候带随海拔上升，气温每升高•南极洲地球上最冷的大陆，99%被冰均温可达-40℃以下100米降低约

0.6℃雪覆盖，最低温度曾达-

89.2℃•极短生长季无霜期极短或全年冰冻•强烈辐射大气稀薄，紫外线辐射强•北极地区包括格陵兰岛和北冰洋周边陆地•降水稀少年降水量通常少于250毫米，•昼夜温差大日温差可达20℃以上多以固态形式出现•青藏高原世界上最大最高的高原，平•降水随海拔变化一般在一定高度降水•极昼极夜现象高纬度地区夏季出现持最多，再往上减少均海拔超过4000米续日照，冬季则长时间无日照•安第斯山脉南美洲最长山脉，海拔高度造成垂直气候带全球主要气候分布图什么造就了不同的气候？太阳辐射与地球倾角气候形成的根本动力来源是太阳辐射地球公转轨道呈椭圆形，自转轴相对黄道面倾斜

23.5°，导致不同纬度接收的太阳辐射量存在差异，形成了气候的地球自转与科氏力纬度分带现象地球自转产生的科氏力使北半球气流向右偏转，南半球向左偏转，影响全球大气环流格局，形成各种行星风系和气压带，如赤道低压带、副热带高压带海陆分布和极地高压带海洋和陆地对太阳辐射的吸收和释放特性不同海洋比热容大，温度变化缓慢；陆地比热容小，温度变化迅速这导致了同一纬度带上海洋性气候与大地形与高度陆性气候的差异山脉走向影响气流运动，阻挡湿润气流形成雨影区海拔高度每上升100米，气温平均下降

0.6℃，形成垂直气候带，如青藏高原从山麓到山顶可见多种气候类型大气环流基础哈德利环流位于赤道与南北纬30°之间，赤道上升气流向极地流动，在副热带下沉形成闭合环流这一环流带来了赤道多雨区和副热带沙漠带在近地面形成东北信风（北半球）和东南信风（南半球）费雷尔环流位于南北纬30°-60°之间，是一个间接热力环流，与极地环流和哈德利环流相连在这一环流影响下，地面上形成了盛行西风带，这也是温带气旋和反气旋频繁活动的区域极地环流位于南北纬60°以上地区，冷空气在极地下沉，向赤道方向流动，形成极地东风带这一环流与费雷尔环流的交界处形成极锋，是中高纬度地区天气系统的重要源地大气环流是地球大气层中的大规模空气运动系统，是调节全球热量和水分分布的重要机制三圈环流模式是理解全球气候分布的基础框架，但实际大气环流比这一理论模型复杂得多，还受到季节变化、海陆分布、地形等因素的影响洋流对气候的影响暖流增温效应北大西洋暖流（墨西哥湾流的延续）携带大量热量北上，使欧洲西部的气温比同纬度的北美东部和亚洲高出5-10℃挪威西海岸位于北纬60°以北，冬季仍不结冰，被称为温暖的异常寒流降温效应秘鲁寒流（洪堡寒流）沿南美西海岸北上，将南极附近的冷水带到低纬度地区，使沿岸气温显著降低智利北部和秘鲁沿海地区虽处于热带，却形成了世界上最干旱的阿塔卡马沙漠海陆热力差异洋流改变了沿海地区的温度，进而影响海陆间的气压差异，调节沿海地区的降水分布东亚沿海受黑潮影响，冬季产生海陆热力差异，有利于冬季风的形成雾的形成当暖湿气流经过冷洋流上方时，水汽冷凝形成浓雾加拿大纽芬兰附近的大西洋海域，因寒暖流交汇形成世界著名的雾区美国旧金山的标志性浓雾也与沿岸的加利福尼亚寒流有关地形对气候的影响山地阻挡效应高原气候特征盆地气候特殊性山脉对气流形成屏障，迫使气流抬升，高原因海拔较高，大气稀薄，太阳辐射盆地四周被山地环绕，空气流通受阻，在迎风坡形成地形雨喜马拉雅山脉强，但大气保温效应弱，形成高寒气形成特殊的小气候冬季容易形成冷空阻挡印度洋暖湿气流北上，使南坡成为候青藏高原平均海拔超过4000米，被气湖，导致温度反常分布，即盆地逆世界降水最丰富的地区之一，年降水量称为世界屋脊，昼夜温差大，常年气温现象；夏季则因辐射强，蒸发旺盛，可达10,000毫米以上温低于同纬度地区形成盆地效应，温度高于周边地区气流翻越山脉后下沉，形成焚风效应，高原还会形成特殊气流，如青藏高原夏四川盆地夏季高温多雨，冬季雾霾频导致背风坡干燥少雨，形成雨影区季形成的高原热低压，对亚洲季风系统繁，被形象地称为天府之国和雾都塔克拉玛干沙漠和塔里木盆地位于昆仑有重要影响此外，高原抬升作用也影塔里木盆地四周高山环绕，成为世界上山、天山等高山环绕区域，成为典型的响着大气环流格局，如青藏高原对西风离海最远的内陆地区，形成典型的极端山间干旱区急流的分流作用大陆性干旱气候气候现象年际变化厄尔尼诺现象详解形成机制厄尔尼诺（El Niño）是指赤道中东太平洋海水异常变暖的现象，通常每2-7年发生一次，持续9-18个月正常情况下，赤道太平洋的贸易风将暖水堆积在西太平洋；当贸易风减弱，这些暖水倒流向东太平洋，形成厄尔尼诺现象气候影响厄尔尼诺期间，全球大气环流模式发生变化，导致世界各地出现气候异常东亚冬季风减弱，中国南方降水增多，北方偏暖少雪；印度尼西亚和澳大利亚东部干旱加剧；秘鲁和厄瓜多尔沿岸暴雨成灾；北美地区南部多雨，北部异常温暖社会经济影响厄尔尼诺可能导致农业歉收、渔业资源减少、洪涝和干旱灾害频发，造成巨大经济损失据估计，1997-1998年的强厄尔尼诺事件造成全球经济损失超过350亿美元，2015-2016年的事件影响了全球超过6000万人的粮食安全拉尼娜现象详解形成阶段1拉尼娜（La Niña）是赤道中东太平洋海水异常变冷的现象，通常在厄尔尼诺结束后形成贸易风增强，将太平洋表层暖水更强烈地推向西太平洋，导致东太平洋冷水上涌增强，海表温度下降成熟阶段2赤道太平洋海温东西差异增大，东部比正常情况低

0.5-3℃沃克环流增强，西太平洋上升气流和东太平洋下沉气流都更为强烈，全球大气环流格局随之调整，影响远至北美和欧洲的气候模式衰减阶段3随着时间推移，异常强劲的贸易风逐渐减弱，海温逐渐回归正常状态拉尼娜事件通常持续9-24个月，但有时可持续两年或更长时间，形成所谓的双峰拉尼娜现象拉尼娜期间，亚洲季风区降水通常增多，2020-2022年持续的拉尼娜事件导致中国南方多次出现极端降水，长江、淮河流域发生严重洪涝灾害与此同时，美国西南部和南美洲南部则经历严重干旱，影响农业生产和水资源供应厄尔尼诺拉尼娜对中国的影响/厄尔尼诺影响路径拉尼娜影响路径案例分析厄尔尼诺通过改变赤道太平洋海温分拉尼娜事件对中国气候的影响与厄尔尼2015-2016年超强厄尔尼诺期间，华南地布，影响全球大气环流，进而影响中国诺大致相反拉尼娜年，亚洲冬季风强区出现严重干旱，珠江流域来水偏少气候主要通过三个途径一是减弱亚度增强，中国冬季气温偏低，北方降雪30%以上，广东、广西多地出现饮水困洲冬季风，二是影响西太平洋副高的位增多华南冬春季节降水偏少，容易出难同期长江中下游降水异常偏多，置和强度，三是影响印度季风与中国气现干旱；夏季西太平洋副高偏强偏西，2016年6-7月，湖北、安徽等省遭遇特大候的联系影响台风路径和强度洪灾厄尔尼诺发生后，中国北方冬季气温通拉尼娜期间，长江中下游夏季旱灾风险2020-2022年连续拉尼娜期间，中国北方常偏高，降水偏少；南方则降水偏多，增加，华北和东北地区降水增多青藏出现三个连续寒冬，华北和东北地区降容易出现秋冬连旱夏季长江中下游多高原降水通常偏多，西南地区易发生崩雪量明显增加2022年夏季长江中下游雨，华北干旱，东北地区气温偏高黄塌、滑坡等地质灾害南海夏季风爆发地区高温干旱持续近两个月，长江水位淮地区夏季极端高温事件频率增加时间一般较早，强度也较强创历史新低，部分水电站发电量大幅下降，对能源供应造成严重影响台风与飓风台风和飓风都是热带气旋的区域性名称，本质上是同一种气象现象形成条件包括海水温度高于26℃、低纬度地区（通常在南北纬5-20°之间）、弱风切变环境、足够高的大气湿度以及科里奥利力的存在2018年山竹超强台风是近年来影响中国最严重的台风之一，中心最低气压达到905百帕，最大风速达到每小时250公里它重创了菲律宾、香港和广东地区，造成超过100人死亡，经济损失超过50亿美元随着全球变暖，热带气旋强度可能增加，沿海地区面临的风险进一步加大沙尘暴与雾霾现象成因影响区域健康影响沙尘暴沙源地起沙与强风输送华北、西北、东北地区呼吸系统疾病，视力损伤雾霾工业排放、机动车尾气等污染物积京津冀、长三角、珠三角等城市群心肺疾病风险增加，致癌风险提高累华北沙尘暴主要来源于蒙古国南部和中国内蒙古西部的沙源地每年春季，强冷空气南下时容易携带大量沙尘2021年3月15日，一场特强沙尘暴横扫华北，北京PM10浓度一度超过8000微克/立方米，能见度不足500米，是近10年来最强沙尘天气雾霾中的PM

2.5（直径小于

2.5微米的颗粒物）对健康危害极大，能深入肺泡甚至进入血液研究表明，PM

2.5浓度每增加10微克/立方米，心血管疾病死亡率增加约

0.6%中国通过大气污染防治行动，北京等城市PM

2.5年均浓度已从2013年的

89.5微克/立方米降至2022年的30微克/立方米，但仍高于世界卫生组织建议的5微克/立方米标准龙卷风与冰雹龙卷风形成机理冰雹形成过程监测与预警龙卷风是一种剧烈的、小尺度的旋转气冰雹产生于强对流云中，当过冷水滴附着多普勒雷达是监测龙卷风的主要工具，它流，通常由超级单体雷暴云发展而来当在冰晶或雪片上，在强上升气流的支持能探测到气流的移动方向和速度，识别风暖湿气流与冷气流相遇，在强烈的垂直风下，冰雹胚胎在云中反复上升下落，不断暴中的旋转特征卫星和地面观测网络也切变条件下，空气开始水平旋转随后，收集更多的水分并冻结，逐渐增大当其提供关键数据美国建立了完善的龙卷风上升气流将这种旋转抬升，形成垂直的旋重量超过上升气流的支撑力时，便从云中预警系统，能提前10-15分钟发出警报，转气柱，最终发展成龙卷风降落到地面大大减少了人员伤亡极端气候事件频发气候变化的科学观测11,000+3,800+气象观测站海洋浮标全球分布的地面气象站网络，持续记录温度、降水阿尔戈计划部署的海洋自动剖面浮标，监测海水温等气候要素度和盐度170+气象卫星各国发射的各类气象卫星，提供全球大气和地表状况的实时监测气候变化监测系统包括地面观测网络、海洋观测系统、高空观测、卫星遥感和古气候重建等多个层面地面气象站网络提供了最长的连续观测记录，一些站点的观测历史可追溯至19世纪中期英国哈德莱气候研究中心和美国国家气候数据中心整合全球观测数据，建立了长达170年的全球温度序列卫星观测为气候研究提供了全球视角，美国的GOES系列、欧洲的Meteosat系列和中国的风云系列气象卫星形成了全球覆盖网络此外，专门的气候观测卫星如用于测量海平面变化的Jason系列和监测温室气体的OCO-2卫星，为理解气候变化提供了关键数据支持温室效应原理太阳辐射太阳向地球辐射短波能量，约30%被大气和地表反射回太空，其余被地球系统吸收转化为热能地表再辐射温暖的地表向太空辐射长波红外能量，部分能量直接逃逸到太空温室气体吸收大气中的温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等）吸收地表辐射的长波能量大气再辐射温室气体将吸收的能量再辐射，部分向外空间，部分返回地表，形成温室效应根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告，大气中二氧化碳浓度已从工业革命前的280ppm上升至2022年的418ppm，创下至少200万年来的最高水平甲烷浓度达到1908ppb，是工业革命前的

2.5倍氧化亚氮浓度达到334ppb，比工业革命前高出23%全球变暖趋势极端高温的增加15,000+

3.1×2003年欧洲热浪死亡人数热浪频率增加倍数法国一国死亡近万人，创下和平时期死亡率最高记与20世纪中期相比，当前热浪发生频率增加了三倍录以上倍4-8极端高温概率增加人为气候变化使极端高温事件概率增加4-8倍2003年欧洲热浪是有记录以来最严重的热浪事件之一，当年8月，欧洲多国气温长时间维持在40℃以上，法国巴黎连续9天气温超过35℃，夜间最低温度也高达25-30℃，导致大量居民（特别是老年人）死于中暑和相关疾病事后研究表明，这次热浪的强度和持续时间在人为气候变化的影响下概率增加了4倍以上近二十年来，全球热浪频率、强度和持续时间都明显增加2022年，中国长江流域经历了有气象记录以来最强热浪，重庆连续15天最高气温超过40℃，多地高温持续时间超过70天同年，印度和巴基斯坦经历了有记录以来最早的热浪，3月气温就突破了49℃热浪不仅直接威胁人类健康，还加剧了干旱和森林火灾风险，严重影响农业生产和能源供应海平面上升历史数据1850-2022年全球平均海平面上升21cm，且上升速率持续加快主要原因冰川融化和海水热膨胀共同导致海平面上升未来预测到2100年，海平面可能上升30-100cm海平面上升已成为气候变化最显著的后果之一1993年至今，卫星精确测量显示全球平均海平面以每年

3.3毫米的速率上升，这一速率几乎是19-20世纪平均水平的两倍格陵兰冰盖和南极冰盖融化速度加快是近期海平面加速上升的主要原因，当前格陵兰每年损失约2800亿吨冰量海平面上升对低洼沿海地区和岛国构成严重威胁马尔代夫80%的陆地面积不超过海拔1米，预计本世纪末将有80%的岛屿被海水淹没图瓦卢已开始考虑全民迁移方案全球约有

6.8亿人生活在可能面临海平面上升风险的沿海地区，包括上海、纽约、孟买、曼谷等大城市都面临严峻挑战，需要修建海堤、发展防洪系统或考虑战略性撤退冰川消融和极地变化全球冰冻圈正经历快速变化自1980年以来，北极夏季海冰面积减少了约40%，厚度减少了约三分之二IPCC预测，如果温室气体排放继续目前的趋势，北极可能在2035-2050年间首次出现夏季无冰状态，这将对北极生态系统和全球气候产生深远影响山地冰川消融速度惊人，过去30年，全球山地冰川平均损失了15-20%的冰量阿尔卑斯山冰川自1850年以来已损失约一半体积；中国祁连山冰川面积在过去50年减少了约27%；喜马拉雅山脉冰川退缩速率每年达5-20米冰川消融不仅影响海平面，还威胁约20亿人的水资源安全，特别是依赖冰川融水的亚洲大河流域居民干旱和水资源危机干旱强度增加水资源危机应对策略全球变暖加剧了大气中水汽的蒸发速目前全球已有35亿人（约占人口的面对日益严峻的干旱和水资源危机，全率，同时改变了大气环流模式，导致某40%）生活在水资源紧张地区，气候变球正采取多种应对策略以色列已将些地区降水减少，干旱程度加深根据化使这一情况进一步恶化世界银行预90%的废水回收用于农业灌溉，海水淡帕尔默干旱指数（PDSI）分析，全球干测，到2050年，如果不采取有效应对措化满足了其80%的生活用水需求新加旱面积在过去50年增加了约10%施，气候变化将导致全球约50%的人口坡的四大国家水龙头战略（本地集生活在水资源紧张地区水、进口水、新生水和海水淡化）成为极端干旱事件持续时间也在延长2021水资源管理典范年中国云南连续三年严重干旱，导致省非洲之角（索马里、埃塞俄比亚和肯尼内超过100座水库干涸，600多万人和亚）自2020年以来遭受连续五个雨季降中国南水北调工程缓解了华北地区的水350万头牲畜面临临时性饮水困难，农作水不足，是有记录以来最长的干旱期资源短缺，但更持久的解决方案需要通物受灾面积超过100万公顷，经济损失达截至2022年底，该地区约2200万人面临过节水技术、改善水资源管理和调整农数十亿元严重粮食不安全，超过100万人被迫因干业结构来实现澳大利亚的水权交易旱而迁移，形成大规模气候难民潮制度为市场化配置水资源提供了新思路，值得水资源紧张地区借鉴暴雨与洪水灾害极端降水增加郑州暴雨7·20•全球平均每1℃升温，大气持水能•2021年7月20日，河南郑州24小时力增加约7%降水量达

624.1毫米•近50年全球极端降水事件频率增加•相当于郑州年均降水量的80%，为了约30%中国大陆有记录以来最高•降水强度增加，单日降水量破纪录•造成300余人死亡，直接经济损失事件明显增多超过1200亿元•以往百年一遇的暴雨，现在可能成•地铁、隧道等城市基础设施遭受严为20-30年一遇重冲击城市内涝挑战•传统城市排水系统设计标准偏低，无法应对极端降水•城市化导致不透水面积增加，减少了自然渗透能力•低洼地区建设密度高，成为内涝高风险区•海绵城市建设成为中国应对城市内涝的重要策略气候变化对生物多样性的影响珊瑚礁生态系统亚马逊雨林物种分布变化全球气温上升导致海水温度升高，当海水气候变化与森林砍伐的协同作用正在威胁气候变暖导致物种分布范围向极地或高海温度超过珊瑚的耐受阈值（通常高于正常地球之肺研究显示，亚马逊雨林已损失拔移动研究表明，陆地物种正以平均每温度1-2℃）持续数周时，珊瑚会排出共生原始面积的约17%，科学家警告，若达到十年

6.1公里的速度向极地迁移，海洋物种的虫黄藻，导致白化现象2014-2017年20-25%的临界点，可能触发整个生态系统迁移速度更快，达到每十年72公里高山全球珊瑚礁白化事件影响了全球70%的珊向稀树草原转变的不可逆过程这将释放物种面临山顶困境，当抵达山顶后无处瑚礁，澳大利亚大堡礁30%的珊瑚在此期大量碳，进一步加速全球变暖，形成恶性可去，面临灭绝风险间死亡循环粮食安全与气候关系温度胁迫高温缩短作物生长期，降低单产水分胁迫干旱与洪涝降低作物产量和质量病虫害增加气候变暖扩大害虫分布范围种植带北移传统农业区生产力下降气候变化正在重塑全球粮食生产格局2022年全球小麦减产

5.4%主要受高温和干旱影响，其中欧洲、北美和南亚减产最为严重研究预测，如果全球升温2℃，玉米、小麦、大米和大豆等主要作物全球平均产量将下降5-15%，但地区差异显著，热带地区可能减产20%以上，而高纬度地区可能增产种植带北移现象日益明显，中国水稻种植北界已北移约300公里，欧洲葡萄酒产区也在北移，英国南部已成为新兴香槟产区气候适应性农业技术正在发展，包括抗旱和耐热品种培育、精准灌溉技术、农业保险创新等，以增强粮食系统的气候韧性气候现象对经济的影响人类活动加剧气候变迁交通运输工业排放汽车、飞机、船舶燃烧化石燃料产生大量温室气体燃煤电厂、钢铁水泥等高耗能行业是二氧化碳主要排放源森林砍伐减少碳汇同时释放储存的碳，贡献全球15%的碳排放农业活动水稻种植、畜牧业和化肥使用释放大量甲烷和氧化城市热岛亚氮城市建设改变地表特性，形成局地气候变化人类活动已成为当代气候变化的主导因素自工业革命以来，人类已累计向大气中排放约

2.4万亿吨二氧化碳当量的温室气体，目前每年仍在增加约500亿吨中国是当前全球最大的碳排放国，占全球总量的约27%，其次是美国（11%）和欧盟（

6.4%）但从历史累计排放和人均排放看，发达国家仍处于领先地位城市热岛效应是人类活动导致的典型局地气候变化北京市区夏季平均气温比郊区高2-3℃，极端情况下温差可达8℃研究表明，城市化贡献了中国东部地区过去50年观测到的变暖幅度的约20-30%减缓气候变化需要全面转变能源结构、产业体系和生活方式，实现经济社会发展与碳排放脱钩国际气候协议与合作《联合国气候变化框架公约》1992设立了应对气候变化的基本原则和制度框架，强调共同但有区别的责任原则，为国际气候合作奠定了基础《京都议定书》1997首次为发达国家设立了具有法律约束力的减排目标，建立了碳排放交易等灵活机制，但美国未批准生效《巴黎协定》2015划时代的全球气候协议，确立了将全球温升控制在2℃以内、努力限制在

1.5℃的长期目标，建立了自下而上的国家自主贡献机制《格拉斯哥气候公约》2021首次明确提出逐步减少煤炭使用，加强2030年减排力度，完成《巴黎协定》实施细则谈判中国的气候行动20302060碳达峰目标年碳中和目标年中国承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值中国承诺努力争取2060年前实现碳中和1100GW可再生能源装机2022年中国风电和光伏装机容量，全球领先中国已制定了实现双碳目标的顶层设计和政策体系，包括《2030年前碳达峰行动方案》和1+N政策体系在能源领域，中国大力发展可再生能源，2022年新增风电和光伏装机超过125GW，占全球总量的55%同时加快能源储存技术发展，构建新型电力系统，推动化石能源清洁高效利用在工业领域，中国实施钢铁、水泥等重点行业节能降碳改造，推广低碳工艺技术，发展绿色建筑和绿色交通2022年中国碳强度（单位GDP碳排放）比2005年下降超过50%，提前完成对国际社会的承诺中国还建立了全球规模最大的碳市场，覆盖电力行业约45亿吨二氧化碳排放，并计划逐步扩大到其他高排放行业科技创新与应对策略智能气象预警清洁能源突破人工智能和大数据技术正在革新气可再生能源技术快速进步光伏组象预报中国风云气象卫星和新一件效率从十年前的15%提升至现在代天气雷达网络结合深度学习算的23%以上，成本下降超过90%法，将台风路径预报提前时间从5天新型电池技术如钙钛矿电池效率已延长到7天，预报精度提高30%以达25%以上海上风电向远海深水上物联网和5G技术支持的智能预区发展，漂浮式风机实现商业化警系统可向公众精准推送分钟级预氢能与燃料电池技术进步使绿氢成警信息，大幅提高极端天气应对能本有望在2030年前降至每公斤2美力元以下碳捕集与封存碳捕集、利用与封存CCUS技术是实现深度减排的关键选项全球已建成27个大型CCUS设施，年捕集能力约4000万吨二氧化碳中国煤化工CCUS示范项目已实现百万吨级捕集直接空气捕集DAC技术快速发展，可从大气直接捕获二氧化碳，有助于实现负排放，但成本仍需大幅降低公众绿色生活方式绿色出行•优先选择步行、骑行或公共交通出行•减少不必要的长途旅行，选择视频会议•购买新车时考虑电动汽车或混合动力车型•合理规划出行路线，减少空驶和怠速节能家居•选择高能效电器，注意能效等级标识•使用智能家居系统优化能源使用•合理设置空调温度，夏季不低于26℃•改用LED灯具，及时关闭不需要的电灯低碳饮食•减少食物浪费，合理购买和储存食物•适当减少肉类消费，增加蔬果摄入•选择当季、本地生产的食材•自带购物袋，减少塑料包装使用废物减量•践行垃圾分类，确保可回收物得到回收•尽量选择耐用品而非一次性产品•维修和升级现有物品，延长使用寿命•参与二手物品交换或捐赠活动青少年与气候教育校园气象站建设实践性环保活动气候科普资源建设全国中小学积极建设校园气象站，开展气学校组织林地认养、垃圾分类、节能减排中国气象局编制《中小学气候变化教育大象科普教育标准校园气象站配备温度、等实践活动，让学生从小养成环保意识纲》，开发适合不同年龄段的气候教育资湿度、气压、风向、风速、雨量和日照等绿色学校创建活动在全国推广，要求学校源中国科协推出气候科学进校园项观测设备，师生共同采集和分析数据，培在课程设置、校园建设、日常管理等方面目，组织科学家走进学校开展气候科普讲养科学素养北京市已在200多所中小学体现绿色低碳理念多地开展低碳夏令营座各地气象博物馆针对青少年设计互动建立气象站网络，实现数据共享与教学应，让学生参观可再生能源基地、垃圾处理展项，利用虚拟现实技术模拟极端天气，用厂等，直观了解环保措施增强体验式学习效果未来气候趋势预测生态修复与自然解决方案造林与森林管理湿地保护与恢复草原生态保护森林是陆地生态系统最重要的碳湿地是地球之肾，单位面积碳储中国实施草原生态保护补助奖励政汇，每公顷成熟森林每年可吸收5-量超过森林中国已建立湿地自然策，禁牧、休牧和轮牧面积达到1010吨二氧化碳中国实施天然林保保护区600多处，湿地保护率达到亿亩以上内蒙古、新疆等地草原护、退耕还林等工程，森林覆盖率

52.7%三江源、黄河三角洲等重生态明显改善，土壤有机碳含量显从1978年的

12.7%提高到2022年的点湿地恢复工程成效显著湿地不著提高适度放牧实践表明，科学

24.02%，人工林面积达到世界首仅固碳减排，还能提供洪水调蓄、管理的草原比完全禁牧更有利于碳位科学森林管理可提高碳汇能水质净化和生物栖息地等多种生态循环和生物多样性保护，体现了生力，如合理密度控制、混交林营造功能，是应对气候变化的天然屏态系统管理的整体性思路和林下经济发展障农田生态系统保护性耕作、秸秆还田、绿肥种植等措施可增加农田土壤碳储量中国保护性耕作面积已超过

1.6亿亩，每年可减少碳排放约1600万吨稻田-鱼塘轮作系统既保障粮食生产，又增强碳汇能力，是传统农业智慧与现代技术结合的典范城市气候适应对策海绵城市建设绿色基础设施韧性城市设计海绵城市理念源于对自然水文过程的模拟，绿色基础设施是指利用自然过程提供生态服韧性城市是指能够吸收、适应和应对各种冲通过渗、滞、蓄、净、用、排六字方针，务的空间网络，包括城市绿地、生态廊道、击（包括气候灾害）的城市系统关键是提构建城市水生态系统目标是使城市在应对绿色屋顶等除了传统的美化功能，绿色基高基础设施的适应能力，制定灾害应急预案，雨水时表现得像海绵一样，下雨时吸水、蓄础设施在调节城市微气候、减轻热岛效应方建立社区互助网络，形成多层次防护体系水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以面发挥重要作用利用北京通过建设城市森林和生态廊道，将城市广州增城区改造提升排水系统，实现小雨不中国自2015年起开展海绵城市试点建设，已绿地率提高到

48.5%，中心城区夏季平均气温积水、中雨不内涝、大雨不成灾目标武汉在全国30个城市实施深圳光明区建设了超比周边地区降低2-3℃上海推广屋顶花园和江滩公园设计为可淹没式景观，平时供市民过200个雨水花园和25公里生态河道，70%的垂直绿化，累计建成面积超过200万平方米，休闲，洪水期可作为滞洪区厦门建立了精降雨就地消纳，有效缓解了城市内涝问题不仅美化环境，还提高了建筑节能性能南细化内涝风险地图和预警系统，根据不同风重庆两江新区通过下沉式绿地、雨水湿地和京实施300米见绿、500米见园规划，构建险等级启动相应应急预案天津生态城将气可渗透铺装，实现了径流总量控制率达到多层次绿地系统，为市民提供避暑休憩场候适应性纳入城市规划全过程，成为国内首85%的目标所个落实《城市适应气候变化行动方案》的示范区国际合作与气候治理前沿全球气候治理框架完善《巴黎协定》实施细则于2021年格拉斯哥气候大会完成谈判，建立了全球碳市场规则和统一透明度框架2023年COP28设立损失与损害基金，开创性解决发展中国家关切下一阶段将聚焦2030年国家自主贡献提升和气候资金动员，以实现全球温控目标区域气候合作深化欧盟绿色新政引领区域气候行动，推出碳边境调节机制，影响全球贸易规则中美气候变化工作组复活，两大排放国恢复合作对话一带一路绿色发展联盟促进南南合作，中国承诺不再新建境外煤电项目，助力发展中国家低碳转型非国家行为体崛起企业、城市和社会组织成为气候行动新力量全球已有超过11,000家企业加入科学碳目标倡议，700多个城市承诺2050年前实现碳中和气候金融创新活跃，全球ESG投资规模超过40万亿美元，绿色债券市场年发行量突破1万亿美元，为气候项目提供资金支持个人与社会的气候行动个人气候行动不仅直接减少碳足迹，还能通过示范效应影响周围人群研究表明，一个社区中10-15%的人采取某种低碳行为后，往往会触发社会传染效应，带动更多人参与中国正涌现出诸多公民气候行动，如各地无痕旅行倡议减少旅游垃圾，光盘行动减少食物浪费，无塑日减少一次性塑料使用等社会组织在连接个人与政府政策间发挥桥梁作用中国环保组织自然之友发起26℃空调温度倡议，已有超过100万市民和5000家企业参与社区是开展气候行动的重要场所，北京低碳生活馆、上海垃圾分类指导站等社区设施为居民提供低碳生活指导青少年气候行动日益活跃，全国已有1000多所学校成立绿色社团，开展碳普及和校园减排活动总结与展望气候理解科学认知是一切行动的基础气候责任共同但有区别的责任原则气候行动全社会多层次协同参与气候未来构建人与自然和谐共生的地球家园通过本课程的学习，我们全面了解了气候系统的基本组成、全球气候分布规律、气候形成机制及其变化趋势气候现象不是抽象的科学概念，而是与我们日常生活息息相关的自然过程理解气候现象的奥秘，既有助于我们认识自然规律，也有助于我们更好地适应气候变化并采取减缓行动面对气候变化的严峻挑战，人类需要加强国际合作，遵循科学规律，尊重自然、顺应自然、保护自然，共同构建人与自然和谐共生的地球家园每个人都是气候行动的参与者和贡献者，从日常生活的点滴做起，培养绿色低碳的生活方式，积极参与气候治理，为子孙后代留下蓝天、绿水和净土，共同守护我们唯一的家园。