地球气候的演变——过去、现在和未来

    本书为“当代中国科普精品书系·应对自然灾害卷丛书”之一，由丁一汇院士主编。通过阅读本书，您会对整个地球气候的演变历史、变化趋势、变化原因、相关影响以及其间的有关重大争论有比较清晰的了解，从而正确认识全球气候的规律与未来变化。 

    作为《当代中国科普精品书系》的组成部分，本系列《应对自然灾害卷》包含了《当大地发怒的时候》《地球大气中的涡旋》《山崩地裂》《水多水少话祸福》和《地球气候的演变—过去、现在和未来》5 册，分别讲述有关地震和火山喷发、热带气旋（如台风）、地质灾害（崩塌、滑坡、泥石流）、洪涝与干旱灾害以及全球气候变化等方面的科学内容。编者希望通过这些小册子向读者传递相关的知识，增强读者的防灾减灾意识，提高社会的防灾减灾能力。

丁一汇，出生于安徽，原籍山东省曹县，中国工程院院士。先后任中科院大气物理研究所副研究员，国家海洋局海洋环境预报中心副主任兼国家海洋预报总台台长，中国气象科学研究院副院长、研究员、博士生导师，中国科学院研究生院和一些高校兼职教授，国家气候中心主任；世界气象组织东亚季风研究委员会主席，东京大学客座教授；政府间气候变化委员会（IPCC）工作组联合主席，世界气候研究计划（WCRP）联合科学委员会执行理事，英国皇家气象学会国际气候杂志编委，中国气象学会与中国海洋学会常务理事。2001年至今，担任中国气象局气候变化特别顾问。曾获国家科技进步一等奖和二等奖，国家自然科学二等奖、三等奖。2002年获何梁何利科学进步奖。参与和主持编写IPCC、二、三、四次气候变化评估报告，是国际上气候变化研究领域中有影响、有贡献的科学家之一。

章
地质历史时期气候变化

节
隐生宙：疑云重重

1 混沌初开

2 生命之源

3 氧的革命

4 雪球地球

5 太阳的力量

第二节
显生宙：生命与气候

1 冷暖有常

2 造山运动

3 物种大灭绝：地球上的生与死

4 “始新世初极热期”的启示

5 渐新的世界

6 盖娅理论：地球是“活的”

第三节
第四纪：冰冷与人类作伴

1 地史上的“温度计”

2 轨道中的秘密

3 冰期- 间冰期大气CO2 浓度

4 喜马拉雅之风

5 冰的消长

6 新仙女木事件

7 巨兽的迁徙

第四节
全新世：开启人类新纪元

1 气候环境

2 北欧海盗的兴衰

3 气候变化与王朝更迭

4 驱动历史气候变化的因素

参考文献

第二章
现代气候

节
全球气候变暖

1 追溯历史—“气候变暖”的提出

2 地球是如何保温的？—温室效应理论

3 全球变暖的事实—孰是孰非

4 全球变暖的新证据

第二节　全球变暖的原因

1 太阳活动

2 火山喷发

3 人类活动

第三节　气象灾害无时不在—盘点国内外著名的

事件

1 1998 年洪魔肆虐，席卷全国

2 2003 年地球发“高烧”

3 2005 年和2012 年飓风“卡特里娜”和

“桑迪”袭击美国

4 2008 年历史罕见的暴风雪和严寒“冻僵”

欧亚多国

5 2009 — 2010 年中国西南特大干旱刷新

气象记录

6 2010 年罕见高温干旱引发俄罗斯森林大火

7 2010 年新疆遭受破纪录的雪灾

8 2011 年春末夏初长江中下游地区旱涝急转

9 2011 年雾霾天气何时休

10 2012 年“7.21”特大暴雨袭华北

11 2013 年夏季中国南方持续受高温“烤验”

第四节　气候变暖的主要影响—利或弊

1 冰川融化

2 海平面上升

3 粮食危机

4 珊瑚礁白化

5 人体健康

参考文献

第三章
地球气候变化的未来

节
科学家如何预测未来气候

1 全球气候模式

2 降尺度技术

3 气候模式的验证

第二节
迈向一个变暖的世界

1 未来全球的气候变化

2 未来中国的气候变化

第三节
未来气候变化的影响

1 未来全球气候变化的影响

2 未来中国气候变化的影响

第四节
模拟的不确定性与混沌现象

参考文献

第四章
地球气候突变

节
气候突变及其影响

1 气候突变

2 气候突变的影响

第二节
气候突变的证据—新仙女木事件

1 新仙女木冰芯证据

2 新仙女木事件的陆地证据

3 新仙女木事件的海洋证据

第三节
全新世气候的迅速变化

第四节
气候突变和翻转点

1 地球气候系统的翻转点

2 翻转点和气候变化增幅的反馈关系

3 是否存在一种全球性翻转点

4 翻转点或阈值可能导致不可逆事件的出现吗

第五节
引起气候突变的主要过程

1 海洋

2 冰冻圈

3 大气

4 陆面过程

5 外强迫

6 其他异常现象

第六节
全球变暖与气候突变

1 未来北大西洋热盐环流的变化

2 热盐环流不稳定性与有限的可预测性

3 未来主要气候模态的变化

4 未来水循环突变的可能性

5 未来冰盖的变化

6 未来展望

参考文献

第五章
我们应该做什么

节
国际行动：共同但有区别的责任

第二节
适应气候变化：改变与重建

1 中国的防灾减灾工程建设：工程庞大，体系完整

2 农业：改变传统的农业事宜

3 森林和其他生态系统：重现往日的美丽

4 水资源：从南水北调到海冰淡化

第三节
减缓气候变化：绿色的抉择

1 绿色能源：取之不尽，前景诱人

2 中国的节能减排工程: 向世界昭示中国的努力

3 做出你的贡献: 别小看生活中小小的努力

第四节
绿色经济：机遇和财富

第五节
地球工程：后的手段

1 捕获利用与封存：二氧化碳的归宿

2 太阳辐射管理技术：给地球降温

第六节
结束语：希望与信心

参考文献

前言

    全球气候变化问题是各国政府和公众关心的一个重大问题，因为它关系到人类生存的地球环境的变化和经济社会的可持续发展。一般来讲，全球气候变化问题包括三个方面：
气候变化的科学问题、影响与适应问题、减缓问题，其中科学问题是后两个问题的前提和基础。气候变化科学是典型的发展中学科，这是因为所研究的气候系统极其复杂。目前人们的认知

    水平十分有限，还不足以回答涉及气候变化的所有重要科学问题，并且随着时间的推移，气候变化还不断出现新的现象和变化，这是科学界面临的一个重大挑战。例如近10~15 年全球气候变暖趋缓就是一个明显的例子。只有继续加大气候变化科学研究的广度和深度，不断改进和提高认知水平，才能从根本上认识气候变化的规律，从复杂的现象中理解其本质。

    从科学上讲，要回答气候变化的问题至少应包括下面四个层面的问题：①过去、现在和将来全球和区域气候变化的总体趋势是什么？②在此趋势下，气候变化在不同时间和空间的变率是什么？其变幅有多大？③气候变化的原因是什么？除了自然的原因外，有什么事实和证据表明人类活动是气候变化的重要原因或主要原因？④气候变化的影响有多大，会不会超过阈值或危险水平，尤其是气候事件会不会加剧？有没有急剧变化的突变点，将导致人类社会的重大风险或危机？

    由于气候资料长度和研究能力所限，目前要回答上述四个问题是十分前
言P R E F A C E

困难的。本书希望为读者了解地球气候的变化尽绵薄之力。由于现代全球气候的观测资料只有百年左右，要想正确认识现代气候的特征和本质，必须从整个地球气候的演变历史中来审视和分析，要把地质年代与历史时期和现代气候的变化贯穿与结合起来, 才能真正深入和正确认识全球气候的规律与未来变化。这也是本书编写的初衷。

    另一个问题是，要想把如此复杂和深刻的气候变化事实与理论以及发生的重大争论用通俗的语言和文字表达出来实属不易，但我们尽力而为。为此本书在编写中经多次讨论，试图把一些艰深的气候变化理论用浅显而科学的道理表达出来，并且辅以生动和直观的插图，以达到更好的效果。在此，要感谢丁毅和黎晨协助编写组改绘或重绘了不少彩图，使本书更为生动和增色，从而更易于读者理解。

    参加本书编写的大部分同志是在气候变化领域中工作和研究多年的科技人员。没有他们的积极努力和奉献是不可能完成此书的。我们也感谢徐祥德院士积极推动本书的编写工作。本书参阅了不少文献、资料和图表。由于本书是一本科普著作，除插图标示了出处外，其他皆略去了相关引文，敬请读者理解和见谅。

          
丁一汇

         
2015年3月