《探索气候奥秘》课件

探索气候奥秘欢迎踏上探索气候奥秘的科学之旅气候是地球最重要的自然现象之一，它影响着我们的日常生活、生态环境和人类文明的发展通过这次学习，我们将深入了解气候的形成机制、变化规律以及对人类社会的深远影响课程内容导览气候基础知识掌握气候的基本概念、类型和分布特征气候形成机制理解大气运动、洋流和太阳辐射的作用气象现象分析探索厄尔尼诺、季风等重要气象现象气候变化与应对什么是气候？天气与气候的区别气候要素构成天气是指短时间内大气状况的变化，如今天的阴晴雨雪；而气候气候主要由温度、降水量、湿度、气压、风向风速等要素组成则是指长期（通常年以上）的天气状况平均值和变化规律这些要素相互作用，形成了不同地区独特的气候特征温度和降30天气可以在几小时内发生剧烈变化，但气候变化是一个缓慢的过水是最重要的两个气候要素，它们直接影响着生物的生存和分程布全球气候类型分布热带气候温带气候分布在赤道附近，全年高温多位于中纬度地区，四季分明，温雨，温度变化小包括热带雨林度适中包括温带海洋性气候、气候和热带季风气候，植被繁温带大陆性气候等，是人类活动茂，生物多样性丰富最为活跃的地区寒带气候分布在高纬度地区，全年低温，降水稀少包括苔原气候和冰原气候，生物种类相对单一但适应性强世界气候带分布特征赤道地区副热带地区终年高温多雨，形成热带雨林气候高压控制，形成地中海气候和沙漠气候极地地区中高纬度终年严寒，形成苔原和冰原气候西风带影响，温带气候特征明显大气层的神奇结构对流层距地面公里，包含大部分水汽和天气现象，温度随高度0-12递减平流层距地面公里，含有臭氧层，吸收紫外线保护地球生命12-50中间层距地面公里，温度最低，流星在此燃烧形成流星雨50-85热层距地面公里以上，温度极高，国际空间站运行于此85大气的重要功能紫外线防护臭氧层有效阻挡的有害紫外线，保护地球生物免受辐射伤害，维99%持生命安全环境温度调节大气通过温室效应保持地表温度稳定，防止昼夜温差过大，为生命提供适宜环境生态平衡大气循环促进水汽和热量输送，维持全球能量平衡，支撑复杂的生态系统运行现代气象观测技术气象卫星从太空监测全球天气变化，提供云图和温度数据多普勒雷达探测降水强度和风速，预警极端天气事件探空气球测量高空大气参数，获取垂直气象要素分布数值模拟运用超级计算机进行天气预报和气候预测温室气体的组成与来源78%16%二氧化碳甲烷主要来自化石燃料燃烧和森林砍伐来源于农业活动、垃圾填埋和天然气开采6%其他气体包括氧化亚氮、氟化气体等工业排放物温室气体浓度的持续增加是导致全球变暖的主要原因自工业革命以来，大气中二氧化碳浓度已从增加到目前的以上，增幅超过280ppm420ppm50%温室效应运行机制太阳辐射入射地表吸收反射太阳短波辐射穿透大气层到达地表，为地表吸收太阳能量后升温，向外辐射长地球提供能量波红外线大气反辐射大气吸收辐射温暖的大气向下辐射热量，进一步加热温室气体吸收地表长波辐射，使大气层地表温度升高地球气候系统的复杂构成大气圈包围地球的气体层，是天气和气候现象的主要载体水圈包括海洋、河流、湖泊和地下水，调节全球水循环岩石圈地球固体外壳，影响地形地貌和气候分布生物圈所有生命体的总和，通过碳循环影响气候变化太阳辐射与地球能量平衡太阳常数地球接收的太阳辐射能量相对稳定地表反照率不同地表对太阳辐射的反射能力差异很大能量吸收海洋和陆地吸收太阳能量并储存热量辐射平衡入射能量与出射能量达到动态平衡洋流系统的气候调节作用表层洋流由风力驱动的表层海水运动，携带热量在全球范围内传输，调节沿岸地区的温度和降水墨西哥湾流使欧洲西部气候温暖湿润深层环流由密度差异驱动的深海水流，形成全球输送带循环系统，将极地冷水输送到低纬度地区，维持全球热量平衡区域影响洋流直接影响沿岸气候特征，暖流增温增湿，寒流降温减湿加利福尼亚寒流造成西海岸干燥气候，而日本暖流带来丰富降水季风系统的区域气候特征亚洲季风季风成因机制世界上最强烈的季风系统，影响超过亿人口夏季西南季风海陆热力差异是季风形成的根本原因夏季陆地升温快于海洋，30带来丰沛降水，冬季东北季风相对干燥这种季节性变化塑造了形成低压中心吸引海洋水汽；冬季相反，高压系统推动干冷空气亚洲独特的农业文明和生活方式向海洋移动夏季高温多雨•海陆温差驱动•冬季温和少雨•气压梯度变化••雨热同期特征•地转偏向力影响厄尔尼诺与拉尼娜现象海温异常太平洋东部海温异常升高或降低信风变化东南信风减弱或增强，改变洋流模式降水异常全球降水分布发生显著变化极端天气引发干旱、洪涝等极端气象事件厄尔尼诺现象平均每年发生一次，持续个月，影响全球气候格局2-79-12年的强厄尔尼诺事件造成全球经济损失超过亿美元1997-1998360重大气象灾害类型与影响气候变化背景下的极端天气高温热浪极端降水持续干旱年全球多地刷新高温纪录，欧洲最短时强降水事件频发，小时降水量屡创新干旱范围扩大，持续时间延长，影响农业2023高气温达到°高温热浪持续时间高城市内涝、山洪等次生灾害增多，考生产和水资源安全年长江流域遭

47.4C2022延长，强度增加，对人体健康和农业生产验着防洪排涝系统的承载能力遇年以来最严重夏秋连旱1961造成严重威胁极地气候的独特现象极地地区具有地球上最极端的气候条件极昼和极夜现象是地球自转轴倾斜造成的独特地理现象，极光则是太阳风与地球磁场相互作用的美丽展现这些现象不仅具有重要的科研价值，也是理解地球气候系统的重要窗口北极气候变化的深度影响1温度急剧上升北极升温速度是全球平均的倍，北极放大效应加剧气候2-3变化海冰面积锐减北极海冰每十年减少，夏季海冰可能在年前完全消13%2050失生态系统脆弱北极熊、海豹等极地动物栖息地缩小，生存面临严峻挑战航道开通北极航道通航时间延长，改变全球贸易格局和地缘政治全球气温变化的历史趋势全球降水格局的变化趋势湿润地区更湿干旱地区更干热带和高纬度地区降水量普遍增亚热带干旱区降水量持续减少，加，洪涝风险上升亚马逊雨干旱范围扩大地中海、澳大利林、东南亚等地区年降水量增长亚南部、非洲萨赫勒地区面临更，但暴雨集中程度加严峻的水资源挑战10-20%剧季节分布不均降水的季节性差异加大，旱涝急转现象增多极端降水事件频发，而长期无降水的情况也更加常见大气污染对区域气候的影响臭氧污染工业排放近地面臭氧浓度上升影响空气质量二氧化硫等污染物形成酸雨•形成光化学烟雾•腐蚀建筑物颗粒物影响•危害植物生长•破坏森林生态治理措施等细颗粒物改变云的形成过PM

2.5•加剧温室效应•污染水源程清洁能源和污染控制技术推广•散射太阳辐射•减少化石燃料使用•改变降水模式•发展可再生能源•影响能见度•强化环保监管海平面上升的全球影响21cm世纪上升幅度20卫星观测显示过去百年海平面上升速率

3.4mm年均上升速度当前海平面每年上升速度持续加快630M威胁人口全球低海拔沿海地区居住人口数量$14T资产风险面临海平面上升威胁的沿海资产价值海平面上升主要由热膨胀和冰川融化两个因素驱动小岛屿国家如马尔代夫、图瓦卢面临沉没威胁，而沿海大城市如威尼斯、迈阿密、上海等也需要加强防洪基础设施建设冰川消融的惊人速度喜马拉雅冰川格陵兰冰盖南极冰架被称为亚洲水塔的喜马拉雅冰川正以每格陵兰冰盖每年损失约亿吨冰，融西南极冰盖出现加速融化趋势，拉森冰架2800年米的速度退缩这些冰川为亚洲化速度比年代快倍如果完全融等大型冰架相继崩塌科学家担心这一过

0.5-219906亿人口提供淡水资源，其融化将严重影化，将使全球海平面上升米，重塑世界程可能已经不可逆转，将对全球海平面产

207.2响恒河、印度河等主要河流的水量地图生重大影响生物多样性与气候变化的关联珊瑚白化海水温度上升导致珊瑚大规模白化，澳大利亚大堡礁已有50%珊瑚死亡极地物种北极熊、帝企鹅等极地动物栖息地缩小，种群数量急剧下降迁徙模式鸟类、蝴蝶等动物迁徙时间和路线发生改变，破坏生态平衡植被分布森林线上移，植物开花期提前，生态系统结构发生根本性变化森林碳汇与气候调节城市化与热岛效应热岛形成机制缓解策略措施城市建筑材料吸热性强，绿地减少，人工热源增多，导致城市温通过增加城市绿地、推广绿色建筑、改善城市通风等方式缓解热度比郊区高°混凝土和沥青大量储存热量，夜间缓慢释岛效应屋顶绿化、垂直绿化和城市森林建设可以有效降低城市2-8C放，形成持续的高温环境温度，改善居住环境质量建筑密度高•屋顶花园建设••绿化覆盖少•透水路面铺设交通排放多•城市风道规划•地表反射率低反射性建材使用••农业生产与气候变化互动粮食安全极端天气威胁全球粮食产量稳定性适宜区域2农作物种植区域随气候变化而北移病虫害温度升高加剧农业病虫害传播风险适应措施培育抗逆性品种，调整种植结构和时间气候变化对全球农业生产产生深远影响预计到年，气候变化将使全球主要粮食作物产量下降同时，农业活动也是温室气体205010-25%的重要排放源，占全球排放量的24%全球水资源分布与气候压力水资源不均全球淡水资源分布极不均匀，影响亿人生活20蒸发加剧2气温升高导致水体蒸发量增加，加剧干旱降水变化3降水时空分布改变，旱涝灾害频发冰川退缩冰川融化影响河流径流量和季节性分配气候变化的社会经济后果经济损失加剧极端天气事件造成的全球年均经济损失超过亿美元，基础设施破3000坏、农业减产、保险赔付等成本不断攀升，严重影响经济可持续发展人口迁移压力气候变化导致的环境难民数量急剧增加，预计到年将达到亿20502人海平面上升、荒漠化扩展和极端天气迫使人们离开家园，引发社会不稳定社会公平挑战气候变化对贫困人口和脆弱群体冲击最大，加剧社会不平等发展中国家承受更大损失，但适应能力有限，国际援助和技术转移成为关键需求国际气候治理体系联合国气候大会国家自主贡献每年召开的会议是全球气候治理最重要平台各国制定减排目标，每年更新加强力度COP5巴黎协定气候资金年达成，目标控制升温在°以内发达国家承诺每年提供亿美元气候资金

20151.5-2C1000中国气候行动的重大承诺碳达峰2030碳中和2060二氧化碳排放力争于年前达到峰2030力争年前实现碳中和，建设清洁2060值，单位二氧化碳排放比年GDP2005低碳安全高效的能源体系下降以上65%能源结构调整生态建设非化石能源占一次能源消费比重达到森林蓄积量比年增加亿立方200560左右，风电太阳能发电总装机容量25%米，提升生态系统碳汇能力达到亿千瓦以上12双碳战略的实施路径工业减排交通电动化建筑节能推进钢铁、水泥、化工大力发展新能源汽车，推广绿色建筑标准，提等高耗能行业绿色转到年新能源汽车升建筑能效水平，发展2030型，提高能源利用效新车销售量达到汽车新装配式建筑和超低能耗率，发展循环经济模式车销售总量的左右建筑40%碳市场机制完善全国碳排放权交易市场，通过市场机制引导资源优化配置，降低减排成本可再生能源发展成就低碳生活方式实践指南绿色出行选择优先选择公共交通、骑行或步行，减少私家车使用频率选购新能源汽车，合理规划出行路线，减少不必要的长途旅行节能减排行动使用节能电器，及时关闭不必要的电源设备夏季空调温度设定在°以26C上，冬季暖气温度控制在°以下20C循环利用习惯垃圾分类投放，减少一次性用品使用购买可循环包装商品，延长物品使用寿命，参与闲置物品交换活动绿色消费理念选择本地季节性食品，减少食物浪费购买环保认证产品，支持可持续发展企业，践行简约适度的生活方式前沿绿色技术创新碳捕集与封存技术从工业排放源捕获二氧化碳，压缩后运输到地下储存，防止其CCS进入大气智能电网系统整合可再生能源，实现电力供需智能匹配，提高能源利用效率和系统稳定性储能技术突破锂电池、氢能、抽水蓄能等技术快速发展，解决可再生能源间歇性问题核聚变能源清洁无限的未来能源，国际热核聚变实验堆项目取得重要进展人工智能赋能气象预测预报精度提升气候模拟革新机器学习算法分析海量气象数据，识别复杂的天气模式，将天技术加速全球气候模型运算，提高气候变化情景模拟的分辨率7AI预报准确率提升到以上深度学习模型能够捕捉传统数值和可靠性神经网络模型能够快速处理地球系统复杂的相互作用85%模式难以识别的非线性关系过程•台风路径预报误差减少•计算效率提升倍30%100•降水预报精度提高•模拟分辨率提高至公里25%1•极端天气预警提前时间延长•长期气候预测更加准确气候科学的跨学科融合生态学地理学研究气候变化对生态系统的影响分析地理环境与气候的相互作用•物种分布变化•地形气候效应•生态系统服务功能•土地利用变化•生物多样性保护•区域气候差异社会学经济学探讨气候变化的社会影响评估气候变化的经济成本效益•环境正义•碳定价机制•公众认知•适应成本分析•行为改变机制•绿色金融发展青少年气候教育行动校园气象观测环保宣传活动志愿服务实践学校建立小型气象站，学生每日观测记录学生组织气候变化主题演讲、绘画比赛和参与植树造林、湿地保护、垃圾清理等环温度、湿度、降水等数据，培养科学观察科普展览，向同龄人传播环保理念通过保志愿活动，将理论知识转化为实际行习惯通过长期数据积累，学生能够直观同伴教育，扩大气候意识影响范围，形成动培养环境责任感和可持续发展意识感受气候变化趋势校园绿色文化全球气象观测网络系统卫星遥感极轨和静止气象卫星实时监测全球大气地面观测站全球个地面气象站提供高精度数据11000海洋观测漂流浮标和海洋调查船监测海洋气象要素高空探测探空气球和飞机观测大气垂直结构变化世界气象组织协调全球观测网络，每天收集数百万个观测数据点，通过全球电信系统实时共享，为数值天气预报和气候监测提供基础数据支撑提升气候灾害应急能力预警系统完善建立多灾种早期预警系统，整合气象、水文、地质等多部门信息通过手机短信、广播电视、网络平台等多渠道发布预警信息，确保预警信息及时准确传达到每个人应急预案制定针对不同类型气候灾害制定详细应急预案，明确各部门职责分工和响应流程定期开展应急演练，提高应急响应效率和公众自救互救能力基础设施加固提升城市基础设施的气候韧性，加强防洪排涝、防风抗震能力建设推进海绵城市建设，增强城市应对极端降水的能力优秀气候科普作品推荐《难以忽视的真相》深入浅出地解释了全球变暖的科学原理，《我们的星球》用震撼影像展现气候变化对自然界的影响《气候变化科学评估》提供权威科学数据，而各类气候教育应用让学习更加生动有趣这些作品帮助公众更好地理解气候科学，激发环保行动意识气象学家的科研精神野外观测坚守数值模拟创新国际合作交流气象学家常年驻守在高山、极地、海利用超级计算机构建复杂的大气模气候无国界，全球气象学家携手合岛等恶劣环境中，获取第一手观测数型，模拟地球气候系统的演变过程作，共享观测数据和研究成果通过据他们冒着生命危险深入台风眼、通过不断改进算法和提高分辨率，使国际科研项目，推动气候科学理论创登上珠峰气象站，为人类认识大气规天气预报精度显著提升新和技术进步律贡献宝贵数据。