气候变化与生态环境

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1、气候变化与生态环境〈——————————1——————————〉气候学与气候变化学1.气候学：是研究气候形成及气候特征在空间分布和时间演变的学科，它是大气科学的一个分支，也是气象学与自然地理学间的边缘学科。研究内容：主要研究气候要素在地球上的分布、区域气候特征、过去气候变化规律、太阳辐射、大气环流、地表及人类活动制约地球气候等问题，以期利用气候资源、改善气候条件，并避免气候不利影响。分支：1)按研究尺度：①大气候学：较大空间尺度的气候状况。其水平范围在200km以上，垂直高度在1-12km之间。②中气候学：中等空间尺度的气候状况。其水平范围在100-20

2、0km以上，垂直高度在1-6km之间。③小（微）气候学：由于下垫面性质以及人类和生物活动的影响而形成的小范围的特殊气候。2)按研究所用原理和方法：①天气气候学：借气流场型式与天气系统的关系，以研究地区气候特征的学科。研究内容：长时期内平均环流、环流型式与天气系统相互作用，以及大气环流与大范围气候异常的关系等问题，从而为提高该地区天气预报准确率和阐明气候形成理论提供重要材料和理论分析。②物理动力气候学：用物理学方法分析、研究气候形成及其现象的学科。研究内容：大气中的声、光、电、辐射、蒸发、凝结、云雾等物理现象产生的原因，演变的过程与规律。③自然气候学3)按

3、研究时段和所用资料：①古（地质时期）气候学：分析、研究史前地质时期气候状况及气候变迁的学科。研究方法：依据古生物学、地史学等得出的化石、深海沉积、孢粉等资料，分析地质时期气候的演变规律。②历史时期气候学：研究人类进入文明，但尚无仪器观测大气现象时期的气候的学科。研究方法：主要依据考古发掘所得植物遗骸及古代墓葬等提供气候信息和各种历史文献记载来研究数千年来冷暖气候演变的概貌。③近代气候学2.气候变化学：研究区域气候变化、历史时期气候变化、近代气候变化、气候系统年际变化预报、地球物理因子对气候的影响及气候变化预测方法的科学。气候变化与社会生活、经济发展之间的

4、关系1.气候变化与社会生活之间的关系：1)气候变化导致发热、哮喘、白内障、皮肤癌和其他皮肤病的增加。2)由于自然灾害增加和农业品改变引起饮食和营养的变化。3)传染病发病率增加，进而导致了死亡率、致命性伤病增加，媒介传染病在较暖湿的气候中影响范围及程度均会扩大。2.与社会经济发展之间的关系：1)气候变化导致自然灾害增加，从而影响经济发展。2)反复曝露在气候变化引发疾病或压力下的个人，身体或精神病发病率均增加，从而导致暴力、自杀和犯罪率上升，影响社会的稳定，不利于经济的发展。气候变化研究的主要方法及意义1.研究的主要方法：10-100年时间尺度的气候变化预测

5、方法主要有：经验性气候预测方法、气候数理统计预测方法和气候动力学模式预测方法。1)经验性气候预测方法主要原理：建立在观测资料基础上，经过气候诊断分析，找到一些与预报对象有联系的物理因子，从而做出预报。特点：计算简便、定性，物理机制不够明确，取决于是否有观测资料。2)数理统计预测方法主要原理：建立在观测资料基础上，利用统计方法建立预测模型，做出预报。特点：计算简便、定性，物理机制不够明确，取决于是否有观测资料。3)气候动力学模式预测方法主要原理：根据数学物理方程建立描述全球气候系统的气候模式，利用模式做出预报。特点：计算复杂、定量，物理机制较明确，尚有不确

6、定性，尤其在局域范围。2.方法介绍1)经验性气候预测方法主要依赖于影响气候变化的物理因子，特别是具有年代际时间尺度变化的因子。10-100年时间尺度气候预测的主要物理因子有：①外部因子：太阳活动（太阳辐射、太阳黑子活动等）、火山活动、地球轨道参数（倾斜率、黄赤交角等）、月亮（阴阳历与节气、潮汐等）、行星（位置、相互关系等），以及人类活动（经济活动的排放、能源排放、土地利用、人口变化）。②内部因子：气候系统的五个组成成分a.大气圈：大气环流型、环流特征量、年代际变率、遥相关等。b.水圈：海洋环流、冷暖洋流、热盐环流、海温、厄尔尼诺/拉尼娜事件等。c.冰雪圈

7、：冰雪面积、强度、流冰、融化等。d.陆地岩石圈：地形、地热、反射率、粗糙度等。e.生物圈：植被覆盖变化等。2)气候数理统计预测方法①时间序列分析基本原理是计算预报对象本身的前后关系。常用的方法有：趋势法、平稳时间序列分析、方差分析、譜分析、小波分析等。②相关与回归分析9/9基本原理是根据最小二乘法，建立预报对象与预报因子之间的回归方程，再根据建立的回归方程，结合预测因子的未来变化进行气候预报。如：一元回归分析、逐步回归分析等③相似聚类分析基本原理是根据空间距离最小原则，建立预报对象与预报因子之间的相似方程，再根据建立的方程，结合预测因子的未来变化进行预测

8、。如：一元相似聚类、多元相似聚类、场相似聚类等。④空间场分析基本原理是计算空间场