氣候變化科學(xué)概論（修訂版）

目錄
序一
序二
修訂版前言
前言
第 1章氣候變化科學(xué)的發(fā)展 1
1.1天氣、氣候、氣候系統(tǒng)和氣候系統(tǒng)變化 1
1.2 IPCC和氣候變化科學(xué) 2
1.2.1 IPCC的組成2
1.2.2 IPCC的工作規(guī)則、程序和機(jī)制2
1.2.3 IPCC評(píng)估報(bào)告和系列報(bào)告3
1.2.4 IPCC評(píng)估報(bào)告的意義和作用3
1.2.5 IPCC AR5及其主要結(jié)論 4
1.2.6 IPCC特別報(bào)告和方法學(xué)報(bào)告6
1.2.7 IPCC工作的綜合交叉與人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展之路8
1.2.8 IPCC的未來(lái)發(fā)展8
1.3氣候系統(tǒng)變暖和極端事件 9
1.3.1 獨(dú)立觀測(cè)到的氣候系統(tǒng)各個(gè)分量在不同的時(shí)空尺度的變化顯示，整個(gè)氣候系統(tǒng)都在變暖 9
1.3.2 極端天氣和氣候事件10
1.4自然和人類(lèi)活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的氣候變化 11
1.4.1 氣候的自然變率 11
1.4.2 人類(lèi)活動(dòng)對(duì)氣候的影響12
1.4.3 1750年以來(lái)的人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和排放13
1.5 IPCC社會(huì)經(jīng)濟(jì)情景沿革 13
1.6氣候模式的發(fā)展 14
1.6.1 氣候模式的產(chǎn)生和發(fā)展14
1.6.2 從大氣環(huán)流模式到地球系統(tǒng)模式15
1.7適應(yīng)、減緩和可持續(xù)發(fā)展相協(xié)調(diào)的路徑 15
1.7.1 氣候變化的決策基礎(chǔ)15
1.7.2 通過(guò)適應(yīng)和減排措施等減少氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)16
1.7.3 適應(yīng)路徑和減緩路徑的特征17
1.7.4 適應(yīng)、減緩和可持續(xù)發(fā)展之間的交互關(guān)系等17
1.8發(fā)展中國(guó)家在 IPCC活動(dòng)中的作用17
1.8.1 發(fā)展中國(guó)家參與的重要性和 IPCC獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃 17
1.8.2 中國(guó)的作用和貢獻(xiàn)18
思考題 19
名詞解釋 19
延伸閱讀 20
參考文獻(xiàn) 22
附件 22
第 2章觀測(cè)到的氣候系統(tǒng)變化 27
2.1氣候觀測(cè)系統(tǒng) 27
2.1.1 當(dāng)代氣候觀測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展27
2.1.2 氣候系統(tǒng)觀測(cè)要素與數(shù)據(jù)集30
2.2氣候變化長(zhǎng)期序列的構(gòu)建 31
2.2.1 全球地表溫度變化序列的構(gòu)建31
2.2.2 影響氣候變化檢測(cè)的非均一性32
2.2.3 大氣再分析32
2.3觀測(cè)到的大氣圈變化 33
2.3.1 大氣成分的變化33
2.3.2 輻射收支變化35
2.3.3 溫度變化 36
2.3.4 水循環(huán)變化39
2.3.5 大氣環(huán)流 42
2.3.6 急流、風(fēng)暴軸、天氣型43
2.4觀測(cè)到的冰凍圈的變化 44
2.4.1 全球山地冰川變化44
2.4.2 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋變化47
2.4.3 海冰變化 48
2.4.4 積雪變化 49
2.4.5 北半球多年凍土溫度及活動(dòng)層厚度變化49
2.4.6 冰凍圈其他要素（河湖冰等）的變化50
2.5觀測(cè)到的海洋變化 51
2.5.1 主要海洋參數(shù)的變化51
2.5.2 影響海平面變化的關(guān)鍵因子及其觀測(cè)到的變化52
2.6觀測(cè)到的陸地表面的變化 53
2.6.1 植被綠度變化53
2.6.2 生長(zhǎng)季變化54
2.6.3 土地退化和荒漠化55
2.6.4 地表反照率變化55
2.7地球能量收支變化及其在氣候系統(tǒng)中的分配 56
思考題 57
名詞解釋 57
延伸閱讀 58
參考文獻(xiàn) 59
第 3章全新世氣候變化 60
3.1過(guò)去氣候變化研究的原理和假設(shè) 60
3.1.1 均一性 60
3.1.2 協(xié)同性 60
3.1.3 全息性 61
3.1.4 過(guò)去氣候重建中不確定性61
3.2氣候變化的形式、多時(shí)間尺度變化及可能驅(qū)動(dòng) 61
3.2.1 氣候變化的形式61
3.2.2 氣候的多時(shí)間尺度變化62
3.2.3 氣候變化的可能驅(qū)動(dòng)63
3.3研究全新世氣候變化的定年方法 65
3.3.1 14C測(cè)年法 65
3.3.2 210Pb測(cè)年法 66
3.3.3 137Cs測(cè)年法 66
3.4代用資料的特征及物理意義 66
3.4.1 冰芯 66
3.4.2 湖芯 67
3.4.3 海洋沉積 67
3.4.4 石筍 68
3.4.5 珊瑚 68
3.4.6 歷史文獻(xiàn) 69
3.4.7 樹(shù)輪 69
3.5氣候歷史及全新世重大氣候事件 69
3.5.1 重建的不同時(shí)間長(zhǎng)度過(guò)去氣候變化69
3.5.2 全新世重大氣候事件72
3.5.3 現(xiàn)代暖期的歷史地位74
思考題 74
名詞解釋 75
延伸閱讀 75
參考文獻(xiàn) 76
第 4章生物地球化學(xué)循環(huán) 77
4.1短壽命化學(xué)物質(zhì)的循環(huán) 77
4.1.1 臭氧和氣溶膠的源匯77
4.1.2 臭氧和氣溶膠的濃度和分布特點(diǎn)79
4.1.3 不同 RCP情景下未來(lái)變化特點(diǎn) 81
4.1.4 臭氧和氣溶膠對(duì)氣候變化的響應(yīng)及反饋82
4.1.5 耦合模式比較計(jì)劃中全球大氣化學(xué)過(guò)程的表達(dá)83
4.1.6 大氣環(huán)境和氣候雙贏的減排策略85
4.2全球碳循環(huán) 85
4.2.1 碳循環(huán)及相關(guān)過(guò)程85
4.2.2 研究方法 87
4.2.3 工業(yè)革命以來(lái)全球碳收支90
4.2.4 未來(lái)全球碳源匯變化94
思考題 95
名詞解釋 95
延伸閱讀 95
參考文獻(xiàn) 97
第 5章氣溶膠和云 98
5.1氣溶膠 98
5.1.1 氣溶膠的種類(lèi)和來(lái)源98
5.1.2 氣溶膠形成與變化過(guò)程99
5.1.3 氣溶膠化學(xué)成分的氣候?qū)W濃度100
5.2云 101
5.2.1 氣候系統(tǒng)中的云101
5.2.2 云的輻射氣候效應(yīng)和云的數(shù)值模擬103
5.2.3 霧和霾 103
5.3氣候變化中氣溶膠和云的作用 106
5.3.1 氣溶膠與輻射的相互作用106
5.3.2 氣溶膠-云相互作用 107
5.3.3 氣候變化一些重要議題中涉及的氣溶膠和云問(wèn)題109
5.3.4 大氣氣溶膠污染與氣候變化相互作用 110
思考題 116
名詞解釋 116
延伸閱讀 116
參考文獻(xiàn) 116
第 6章人為和自然輻射強(qiáng)迫及氣候反饋 118
6.1輻射強(qiáng)迫 118
6.1.1 輻射強(qiáng)迫的概念 118
6.1.2 快速調(diào)整概述120
6.1.3 ERF兩種計(jì)算方法及其優(yōu)缺點(diǎn) 120
6.1.4 溫室氣體的光譜性質(zhì)和輻射傳輸模式121
6.2當(dāng)前的人為輻射強(qiáng)迫 122
6.2.1 均勻混合的溫室氣體122
6.2.2 大氣 O3和平流層水汽123
6.2.3 短壽命氣候強(qiáng)迫因子124
6.2.4 氣溶膠與輻射和云相互作用124
6.2.5 土地利用 126
6.3全球平均輻射強(qiáng)迫 126
6.3.1 不同種類(lèi)物質(zhì)的輻射強(qiáng)迫126
6.3.2 輻射強(qiáng)迫歷史變化129
6.4自然輻射強(qiáng)迫的變化 130
6.4.1 太陽(yáng)活動(dòng) 130
6.4.2 火山活動(dòng) 130
6.5云和云反饋 131
6.5.1 云反饋的概念131
6.5.2 熱帶云反饋132
6.5.3 中高緯度云反饋133
6.5.4 凈云反饋的總結(jié)133
思考題 134
名詞解釋 134
延伸閱讀 134
參考文獻(xiàn) 135
第 7章氣候變化的檢測(cè)和歸因 137
7.1氣候變化檢測(cè)和歸因研究的意義 137
7.2氣候變化檢測(cè)和歸因的相關(guān)統(tǒng)計(jì)概念 137
7.2.1 基本概念 137
7.2.2 常用的檢測(cè)和歸因方法139
7.2.3 氣候模式在氣候變化歸因研究中的作用140
7.2.4 檢測(cè)和歸因研究的不確定性140
7.3對(duì)大氣中氣候變化現(xiàn)象的歸因 141
7.3.1 溫度變化 141
7.3.2 降水變化 148
7.3.3 大氣環(huán)流和大氣濤動(dòng)變化148
7.4對(duì)海洋中的氣候變化現(xiàn)象的歸因 151
7.4.1 海洋溫度和熱容量151
7.4.2 海表面高度的變化152
7.5極端事件的歸因 153
7.5.1 極端溫度 153
7.5.2 極端降水 154
7.5.3 干旱 154
7.6中國(guó)氣候變化的檢測(cè)與歸因 157
思考題 162
名詞解釋 162
延伸閱讀 163
參考文獻(xiàn) 164
第 8章全球和區(qū)域尺度的氣候系統(tǒng)模式 165
8.1氣候模式簡(jiǎn)介 165
8.2模式比較計(jì)劃及結(jié)果在 IPCC評(píng)估報(bào)告中的應(yīng)用168
8.2.1 不同全球模式比較計(jì)劃168
8.2.2 CORDEX計(jì)劃 171
8.2.3 在歷次 IPCC報(bào)告評(píng)估報(bào)告中的應(yīng)用172
8.3氣候模式的評(píng)估 173
8.3.1 評(píng)估方法 173
8.3.2 應(yīng)用于氣候模式評(píng)估的觀測(cè)數(shù)據(jù)175
8.3.3 評(píng)估中需要注意的問(wèn)題175
8.4 CMIP5全球模式結(jié)果的綜合評(píng)估176
8.4.1 大氣 176
8.4.2 海洋 177
8.4.3 碳循環(huán)和冰雪圈等的變化177
8.4.4 變率和極端事件178
8.4.5 在中國(guó)區(qū)域的評(píng)估179
8.5區(qū)域氣候模式及降尺度 180
8.5.1 基本原理 180
8.5.2 發(fā)展歷史 180
8.5.3 在氣候科學(xué)和氣候變化預(yù)估中的應(yīng)用181
8.5.4 誤差訂正簡(jiǎn)介182
思考題 183
名詞解釋 183
延伸閱讀 184
參考文獻(xiàn) 185
第 9章氣候變化的預(yù)估 186
9.1氣候變化預(yù)估的主要方法 186
9.1.1 年代際氣候變化預(yù)測(cè)及其初始化方法187
9.1.2 百年氣候預(yù)估與典型濃度路徑190
9.1.3 年代際尺度統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)192
9.2近期氣候變化預(yù)估 195
9.2.1 預(yù)估的近期大氣和地表的變化195
9.2.2 水循環(huán) 197
9.2.3 預(yù)估的近期大氣環(huán)流變化199
9.2.4 大氣極端事件200
9.2.5 預(yù)估的近期海洋變化201
9.2.6 預(yù)估的近期冰凍圈變化203
9.3長(zhǎng)期氣候變化 204
9.3.1 預(yù)估的長(zhǎng)期大氣和地表的變化204
9.3.2 預(yù)估的長(zhǎng)期水循環(huán)變化205
9.3.3 預(yù)估的空氣質(zhì)量變化206
9.3.4 預(yù)估的長(zhǎng)期冰凍圈變化206
9.3.5 預(yù)估的海平面變化206
9.3.6 碳循環(huán)和其他生物地球化學(xué)循環(huán)的長(zhǎng)期預(yù)估209
9.3.7 減排與氣候變化預(yù)估210
9.4中國(guó)區(qū)域氣候變化的預(yù)估 211
9.4