氣候變化科學(xué)復(fù)習(xí)題

1、第一章：全球變化Summary人類影響氣候的方式/全球環(huán)境問題：1 .溫室氣體排放增長的溫室氣體濃度,包括二氧化碳C02、甲烷CH4、亞硝酸氧化物N20和氯氟碳化合物CFC5可歸因于人類活動(dòng).這些氣體預(yù)計(jì)將溫暖地球的氣候.在過去的一個(gè)世紀(jì)里,氣溫上升了大約0.8攝氏度.有爭議,溫室氣體增多造成or氣候系統(tǒng)自然波動(dòng).2 .CFC的排放,臭氧層空洞蓋婭假說在某種程度上是正確的：生物體在地球系統(tǒng)的整體功能中起著重要作用,地球體系的某種形式的自我調(diào)節(jié)必須存在使地球的長期氣候保持穩(wěn)定.3 .人類砍伐森林,增加二氧化碳,減少生物多樣性過去氣候系統(tǒng)的變化指引未來氣候系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)1 .過去冰芯記錄CO

2、2和溫度變化關(guān)系-全球變暖2 .生物大滅絕一一人類砍伐造成的生物多樣性減少3 .地球?qū)μ柮髁炼茸兓捻憫?yīng)模型研究-一氣候系統(tǒng)如何在外界因素變化下保持穩(wěn)定Key words:Ipcc:聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)潛熱：相的變化引起的吸收或放出的熱量K-T界線K-T boundary ,是介于白堊紀(jì)和第三紀(jì)之間的界線,大約出現(xiàn)在六千五百萬年 前.這段期間發(fā)生大規(guī)模的絕種,包括恐龍和其他的動(dòng)物族群,都遭受滅絕的命運(yùn).Questions:1 .地球體系的四個(gè)組成局部：大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈2 .地球現(xiàn)在的二氧化碳濃度為400ppm,比1800年增加100Ppm以上,溫度增加 0.8攝氏度,最

3、早的氣象站在 150年前.3 .氫同位素是如何推斷極性溫度的記錄？股東分紅主要通過重力分流作用.冰期時(shí),海水大量結(jié)冰,大陸冰蓋貧18O,海水富集18O ;暖期時(shí),冰蓋大量融化,海水富集 160,冰蓋富集180.4 .太度在過去46億年是如何變化的？當(dāng)太陽46億年前首次形成時(shí),它本來應(yīng)該比現(xiàn)在少30%.太陽的光度先緩慢增加,然后迅速增加.當(dāng)太陽結(jié)束它的生命時(shí),從現(xiàn)在開始大約 5Br,與今天相比,它的亮度將被提升2到3倍.5 .長時(shí)間尺度的全球變化？冰期間冰期、生物大滅絕、太陽明亮度變化6 .氣溶膠的作用？陽傘作用、成云致雨的凝結(jié)核7 .全球變暖與溫室效應(yīng)的區(qū)別 現(xiàn)象和原因的區(qū)別.第二章：雛菊世界

4、summary:1 .系統(tǒng)的組成局部物質(zhì)、能量、屬性、子系統(tǒng)間可以相互作用,這些組成局部是通過耦 合聯(lián)系在一起的,耦合可以是正的也可以是負(fù)的.當(dāng)耦合被布置串聯(lián),形成反應(yīng)循環(huán)回路, 反應(yīng)可以是正反應(yīng)也可以是負(fù)反應(yīng).正反應(yīng)會(huì)放大外界的擾動(dòng),負(fù)反應(yīng)會(huì)減小.負(fù)反應(yīng)導(dǎo)致 建立穩(wěn)定的平衡態(tài),面對稍微擾動(dòng)可恢復(fù).正反應(yīng)建立不穩(wěn)定的平衡態(tài),稍微的擾動(dòng)將系統(tǒng) 帶進(jìn)一個(gè)新系統(tǒng).2 .雛菊世界可以抵擋由于太陽明亮度增加而帶來的變暖趨勢.這種水平是負(fù)反應(yīng)的結(jié)果.溫度升高,雛菊覆蓋度上升,反照率增加,溫度下降.3 . Daisyworld具有兩個(gè)平衡態(tài),但僅有一個(gè)是穩(wěn)定的.4 .溫度對太明度增加的響應(yīng)可以看作是從一個(gè)穩(wěn)

5、定平衡態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)定平衡態(tài)的過程.這種響應(yīng)是沒有反應(yīng)機(jī)制時(shí)的響應(yīng)加上反應(yīng)效果本身.在DaiSyWord的情況下,溫度 沒有反應(yīng)的變化大于從一個(gè)平衡狀態(tài)到下一個(gè)平衡狀態(tài)：反應(yīng)效果是負(fù)面的,減緩了變暖.Key words:Perturbation:攝動(dòng),長期影響Forcing :強(qiáng)制,短期影響正反應(yīng)循環(huán)：放大外界擾動(dòng) 負(fù)反應(yīng)循環(huán)：縮小外界擾動(dòng)第三章：全球能量平衡Summary :地球外表溫度依賴于：入射的太陽能、行星反照率云、地表等、溫室效應(yīng)1 .地球發(fā)射的大局部紅外線輻射被大氣氣體吸收和再發(fā)射.結(jié)果是溫室效應(yīng)使外表變暖大約33.C,沒有這個(gè)自然溫室效果,地球太冷無法支撐生命.2 .云影響大氣輻射

6、收支底層的厚云 反射入射的太陽輻射,冷卻地表高層的薄云對溫室效應(yīng)做奉獻(xiàn),加熱地表3 .調(diào)節(jié)氣候的重要反應(yīng)循環(huán)負(fù)反應(yīng)：地表溫度升高一輸出的紅外輻射通量增加一溫度下降正反應(yīng)：溫度-大氣水汽一溫室效應(yīng)短時(shí)間尺度,在當(dāng)代全球變暖中扮演重要作用,溫度-冰雪覆蓋一地表反照率云對氣候的反應(yīng)尚不清楚.Key terms:黑體：在所有波長圍吸收和輻射能量效率是一樣的100%水汽旋轉(zhuǎn)帶：因入射波頻率在水汽分子旋轉(zhuǎn)頻率之間 時(shí)產(chǎn)生吸收,對某一頻率12微米以上的紅外輻射可以吸收CO2吸收帶：因CO2振蕩頻率 與波的頻率相同時(shí)吸收強(qiáng)烈,對15微米的輻射可以吸收傳導(dǎo)：直接接觸產(chǎn)生的熱量傳輸對流：由于液態(tài)物質(zhì)流動(dòng)引起的熱量

7、傳輸通量：單位時(shí)間在單位面積上垂直通過的能量斯蒂芬-玻爾茲曼定律Stefan-Boltzmann law : 一個(gè)黑體外表單位面積在單位時(shí)間輻射 出的總能量稱為物體的輻射度或能量通量密度j*與黑體本身的熱力學(xué)溫度 T 又稱絕對溫度的四次方成正比.維恩定律：在一定溫度下,絕對黑體的溫度與輻射本領(lǐng)最大值相對應(yīng)的波長入的乘積為一常數(shù).溫度升高,輻射本領(lǐng)最大值對應(yīng)的波長向短波方向移動(dòng).解釋太陽的主光區(qū)在 0.5微米,地表在10微米. 光子：光量子,簡稱光子,是傳遞電磁相互作用的根本粒子,在 1905年由愛因斯坦提出.Questions :地球的反照率的主要奉獻(xiàn)者是誰？云大氣中最豐富的三種氣體 ？-氮?dú)?/p>

8、,氧氣,二氧化碳第四章.大氣環(huán)流Summary :1 .大氣環(huán)流驅(qū)動(dòng)力： 全球能量分布太陽照射地球的角度問題 一一太陽輻射的緯度差異 一-緯向溫度梯度 -密度差異引起氣壓 梯度-空氣從高壓向低壓運(yùn)動(dòng)-產(chǎn)生全球風(fēng)帶-風(fēng)帶被科里奧利力調(diào)整注：長時(shí)間尺度上的動(dòng)力源：太陽輻射、海洋深層環(huán)流、地球部能量2 .大氣環(huán)流對全球溫度模式有重要的限制作用： 熱量傳輸,熱量再分配負(fù)反應(yīng) 水汽傳輸,降水的重分配：氣流上升區(qū)-降水增加、氣流下降區(qū)-降水受抑降水也受到距離海洋遠(yuǎn)近和大陸性的影響海陸分布影響地表溫度的分布和變化：溫度變化性隨距海洋距離增大變大 環(huán)流、溫度、降水分布被太陽輻射角度所引起的入射太陽能季節(jié)變化所

9、調(diào)整.3 .降水通常隨溫度降低而降低,由于溫度降低,水汽的飽和蒸汽壓降低,環(huán)境壓強(qiáng)高于飽和蒸汽壓不產(chǎn)生降雨.4 .中高緯度的降水多發(fā)生在沿著極鋒區(qū)的溫帶風(fēng)暴系統(tǒng)中,極鋒區(qū)是位于溫度梯度最大的緯度.Key words波義爾定律等溫：溫度和氣體量不變,氣體壓強(qiáng)與體積成反比.查理定律等壓：氣體量和壓強(qiáng)不變,氣體體積與熱力學(xué)溫度成正比.蓋一呂薩克定律等體積：體積和氣體量不變,氣體壓強(qiáng)與溫度成正比.哈德里環(huán)流：三圈環(huán)流的低緯度環(huán)流熱帶輻合帶ITCZ:它是南、北半球兩個(gè)副熱帶高壓之間氣壓最低、氣流集合的地帶,也是熱帶地區(qū)主要的、持久的大尺度天氣系統(tǒng),有時(shí)甚至可以環(huán)繞地球一圈.Questions :1 .為

10、何加熱空氣會(huì)導(dǎo)致空氣上升？加熱氣體,密度降低,氣體變輕上升.2 .為什么哈德里環(huán)流會(huì)季節(jié)性變化？太陽直射點(diǎn)的季節(jié)移動(dòng),赤道輻合帶的季節(jié)移動(dòng),哈德里環(huán)流在夏半球偏弱,冬半球偏強(qiáng).3 .降水發(fā)生的方式不同密度氣團(tuán)的混合、對流運(yùn)動(dòng)、地形機(jī)械降水第五章：大洋環(huán)流1 .與大氣一樣,海洋環(huán)流的驅(qū)動(dòng)力是全球能量的分布.海洋環(huán)流不是直接由溫度差異驅(qū)動(dòng)的,而是由大氣環(huán)流驅(qū)動(dòng)的.由于摩擦,吹過海洋外表的風(fēng)拖拽水面形成洋流.外表洋流的模式被科里奧利力和地球上的海陸分布調(diào)整.2 .深海溫鹽環(huán)流是由海水溫度和鹽度變化引起的,海水的溫度和鹽度限制著海水的密度.在北大西洋和南極洲威德爾海形成 冷而咸的海水.低溫和高鹽度的結(jié)

11、合的稠密的海水 沉到海 底,作為底層水流動(dòng)在世界海洋. 底層水最終在 上升流區(qū)域會(huì)上升到表層, 隨著外表流回到 高緯度源區(qū),完成一次海洋輸送帶.3 .海洋環(huán)流的凈效應(yīng)是能量在上下緯度間的再分配,溫鹽傳輸帶及與上升流下沉流的配合對氣候和海洋營養(yǎng)分布有重要影響.Key words:1 .厄爾尼諾南方濤動(dòng)：厄爾尼諾現(xiàn)象：熱帶太平洋海溫異常增暖的一種氣候現(xiàn)象,會(huì)引發(fā)全球性氣候變化.可能原因：信風(fēng)減弱一向東外表暖流減弱一西太平洋的溫度降低-西太平洋大氣環(huán)流減弱氣流下 沉干旱一-東太平洋氣流上升易雨另向東外表流減弱-南美秘魯上升流停止-漁業(yè)減產(chǎn)2 .Antarctic Bottom Water AABW南

12、極底層水3 .埃克曼螺旋：海洋外表附近的海流由于風(fēng)和科氏力的作用造成海流方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu),又稱為?？寺菥€.4 .?？寺\(yùn)輸：是指由于 科里奧利效應(yīng),在外表風(fēng)驅(qū)動(dòng)的方向上發(fā)生與之垂直90.的流體外表層的凈輸運(yùn).5 .鹽躍層、溫躍層6 .渦度速度場的旋度、絕對渦度絕對速度的渦度、相對渦度 地球大氣流體元在垂直方向上的絕對渦度等于垂直相對渦度與垂直方向上地轉(zhuǎn)渦度分量之 和.7 .地轉(zhuǎn)流：在忽略湍流摩擦力作用的較深的理想海洋里,由海水密度分布不均勻所產(chǎn)生的水平壓強(qiáng)梯度力 與水平地轉(zhuǎn)偏向力 平衡時(shí)的海流.理想化的海流. Questions :1 .東西方邊界海流的不同特點(diǎn)：東部邊界流較淺、寬闊、流動(dòng)緩慢

13、.從較 高緯度向較低緯度輸送冷水 ,沿海上升流常常 將營養(yǎng)豐富的水帶到東部邊界海流區(qū),使之成為海洋的生產(chǎn)區(qū)域.西部邊界流是溫暖的,深的,窄的,流動(dòng)快速的,把熱帶地區(qū)的暖水帶到高緯度地區(qū).例如墨西哥灣流.2 .?？寺\(yùn)輸含義,由于海水受到科里奧利力影響在外表產(chǎn)生與風(fēng)向90度垂直的海水凈輸運(yùn).在赤道地區(qū)是別離區(qū),別離區(qū)水淺,深水上翻,提供營養(yǎng)物質(zhì),生物繁盛.第六章：冰凍圈Summary:冰凍圈代表了地球系統(tǒng)中的冰凍的局部.它包括陸地上的冰川和冰蓋,冰凍的湖泊和河流, 海洋上的海冰,以及凍土.南極洲和格陵蘭冰蓋是全球最大的淡水來源.冰凍圈是地球系統(tǒng)的一個(gè)動(dòng)態(tài)局部,冰川和海冰在不斷地移動(dòng)中.冰川的移動(dòng)

14、：在底部冰JI上滑動(dòng),在冰面坡度上流動(dòng).海冰的移動(dòng)：在海面上被風(fēng)和洋流搬運(yùn) .海冰、積雪和大陸冰蓋在確定高緯度的能量平衡中起重要作用,主要通過冰一反照率反應(yīng),這一反應(yīng)對高緯度氣候系統(tǒng)的響應(yīng)起支配作用.因此,全球變暖的明顯效果最先在高緯度出現(xiàn),在過去的10年我們已經(jīng)看到海冰圍的變化和格陵蘭冰帽的融化. Key words:消融區(qū)：冰川或冰蓋的低海拔地區(qū),由于風(fēng)吹雪、升華、蒸發(fā)等消融過程存在冰的凈損失積聚區(qū)：雪線之上的區(qū)域,積雪累積量超過損失量.活性層：夏季融化,冬季凍結(jié)的頂層凍土.永久凍土：持續(xù)多年凍結(jié)的土石層剪切應(yīng)力和法向應(yīng)力：物體由于外力產(chǎn)生變形, 垂直于截面的應(yīng)力稱法向應(yīng)力,相切于截面的應(yīng)

15、力稱為剪切應(yīng)力.雪晶：大氣中水汽凝結(jié)成的固態(tài)六角形結(jié)晶冰晶：0、水汽在冰核上凝華增長的固態(tài)水合物Questions:1 .積雪如何影響上覆空氣溫度？溫度升高-積雪覆蓋降低-反照率降低-溫度上升2 .積雪對下覆土壤的溫度影響？新雪中氣體空間多,熱傳導(dǎo)性弱,可以預(yù)防熱量散失,對下覆土壤起到保溫作用.積雪 時(shí)間長了,雪的密度增加,降低雪的反照率和絕緣性.3 .凍土融化對未來氣候？；4 .0溫度上升-凍土融化-釋放甲烷-溫室效應(yīng)溫度升高5 .雪是如何變成冰川冰的？通過壓實(shí)作用：冰晶大小形狀的差異 +積雪中的溫度梯度 -蒸汽壓局部差異 一fB分冰 晶升華局部冰晶融化增加積雪密度 -積雪厚度增加,進(jìn)一步壓

16、緊-冰晶融合-外表 融化,融水通過包裹滲透并重新凍結(jié)-加速冰川冰的形成6 .冰川的移動(dòng)：通過重力作用在坡面上流動(dòng),在底部冰川上滑行.7 .海冰影響氣候的兩個(gè)途徑 ：溫度-冰面積-反照率；溫度 -厚度-從海洋向大氣的熱量傳輸影響海冰分布的因素：氣候的冷暖,風(fēng),大洋環(huán)流的影響 第八章：全球變暖Summary:1 .氣候在過去的10000年全新世保持相對穩(wěn)定,但有變化.中全新世5000-6000年前 溫暖,中世紀(jì)暖期1150-1300 ,小冰期1600-1850 非同尋常地冷.小冰期后溫度一直 在增加.2 .小冰期嚴(yán)寒的可能原因：太陽明度的減少,火山爆發(fā)頻率高：火山爆發(fā)形成的二氧化硫進(jìn)入大氣形成硫酸

17、液滴,反射太陽輻射并吸收對流層的長波輻射,結(jié)果是大噴發(fā)后1-2年地表溫度低于正常年份溫度.3 .觀測到的大氣二氧化碳濃度升高, 主要是由化石燃料燃燒和森林破壞造成的.人為排放的二氧化碳遠(yuǎn)小于自然呼吸和腐敗所排放的二氧化碳但是比火山排放的速率高.因此人為排放的碳代表了對碳循環(huán)的一個(gè)實(shí)質(zhì)性擾動(dòng).4 .人類產(chǎn)生的二氧化碳的去除機(jī)制：1光合作用最快的2溶于海洋吸收受限于與深海的混合速率和海水的化學(xué)緩沖水平3海底碳酸鹽和陸地上碳酸巖的溶解時(shí)間尺度是幾百年到幾千年4硅酸鹽風(fēng)化 時(shí)間尺度最長,為一百萬年5 .計(jì)算機(jī)模型預(yù)測如果不限制排放,全球二氧化碳在接下來的50-100年翻倍,在幾個(gè)世紀(jì)到達(dá)2000Ppm.全球溫度到下個(gè)世紀(jì)上升幾個(gè)攝氏度,長期看增加10-15攝氏度.全球變暖分布不均,極地增暖最多,赤道地區(qū)最少.6 .氣候變化對大洋環(huán)流的影響：由于增加的雨水和格