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研究气候变化的经典作品

发布时间:2021-06-22 03:00:43

1、谁是著名的气象学家地理学家教育学家也是气候变化研究的七先驱者?

竺可桢是中国近代气象学家、地理学家、教育家。中国近代地理学和气象学的奠基者。

2、哪个大学有“研究气候变化”这门学科

南京信息工程大学(原南京气象学院)、成都信息工程学院(成都气象学院)有气候学专业。

气候学(climatology)

气候学是研究气候的特征、形成和演变,及其与人类活动的相互关系的一门学科。它既是大气科学的分支,又是地理学的组成部分。
随着生产规模的日益扩大,气候和人类社会的关系越来越密切。为了合理地开发和利用气候资源,减轻气候灾害的影响,避免人类活动对大气环境造成的不良后果,无论是大规模的开垦、重大工程的设计和管理,还是制订各种发展规划和研究工农业的布局,都需要了解所在地区的气候特征及其演变规律。气候学的研究成果及其应用,正日益受到各方面的重视。
气候学发展简史
气候学成为一门科学是有了气象仪器观测以后的事。但是,有关气候现象的记载和气候知识的积累却可追溯到三千年前。
中国在殷代就已知一年四季和某些农事季节的划分。到春秋时代,更创造了利用圭表测日影以定气候季节的方法。秦汉时期,二十四节气已成为农事活动的主要依据。《逸周书·时训解》系统地记载了反映气候年变化规律的七十二候的自然物候历。《吕氏春秋·十二纪》更对12个月的气候特点及其异常现象作了概括的记述。
古希腊学者发现,从希腊往北,太阳光倾斜加剧,气候转寒;往南,太阳倾斜减缓,气候转暖。这反映出气候的冷暖与太阳光线的倾斜程度有关。据此,他们将地球气候划分为五带,即:北寒带、北温带、热带、南温带和南寒带。
随着人类活动范围的扩大,古代学者还进一步认识到,气候除与纬度密切有关外,还与地势高低,海陆分布和气流方向等许多因素有关。在占埃及、巴比伦和印度等地,在这个时期也有许多关于气候的记载。
到了16~18世纪,随着气象观测仪器的出现和气象观测网的建立,气象观测资料大量积累。这些为气候学的形成准备了条件。1817年,德国的洪堡首先绘制了全球等温线图,成为近代气候学研究的开端。
1883年,奥地利的汉恩编著了《气候学手册》一书,不仅为研究全球气候提供了宝贵的资料,更重要的是提出了较完整的研究气候学的方法体系。1884年俄国的沃耶伊科夫发裹了《全球气候及俄国气候》一书,分析了太阳辐射、水分循环、下垫面等对气候的作用。同年,德国的柯本对世界气候进行了分类。这些成果奠定了气候学的基础。
20世纪初,随着气团概念、气旋模式和锋面理论的出现,天气图资料的积累,人们进一步研究气候的形成原因。特别是1930年瑞典气象学家伯杰龙提出的天气气候学,影响很大。从此,气候学便从以描述性为主转而向理论方面的研究发展。这个时期气候学在各方面的应用也开始受到重视。
第二次世界大战以后,随着高空气象观测、气象卫星和电子计算机的广泛应用,气候学进入了蓬勃发展的新时期。尤其是20世纪70年代以来,在世界上出现大范围灾害性气候异常,气候问题成为世界瞩目的中心问题之一。
气候学的研究内容
由于太阳辐射,大气环流和下垫面的特征不同,各地的气候特征有显著的差异。如大陆东岸和西岸的气候特征各异;即使同属东岸,欧亚大陆东岸和北美大陆东岸的气候也不相同。这种地域性的特点,正是气候学成为地理学分支的重要原因,也是气候学中进行气候分类研究的基础。只有在广阔的范围内进行观测和调查研究,才能得出具有同类气候特征的区域和界限。
按气候学研究的空间尺度划分,有全球气候、北半球气候、大区域气候和地方气候等不同尺度的气候。按时间尺度划分,有年际气候变化、几十年以上的气候变化和万年以上变化周期的气候变迁等。要研究年际气候变化和较短时期的气候变化,至少需要有连续三十年的观测资料。而要研究几十年周期的变化,就需要有至少十倍于该周期时间长度的资料,所以,除现代气象资料外,还需要利用历史记载和树木年轮等进行分析,以延长资料年限。对于万年以上的变化,常利用地质岩心、冰心、化石等资料进行分析推测。
气候学是应用性很强的学科。从工农业生产、交通、通信、能源、军事以至人类的一切活动,都和气候有密切的关系,大量的边缘学科,如城市气候、建筑气候、军事气候、农业气候、森林气候、海洋气候以及旅游气候等逐渐形成。
太阳辐射、大气环流,下垫面状况(如海、陆、植被)是气候形成的几个主要因子,然而,这些因子之间如何互相作用而形成一个地方的气候特征,尚待进一步研究;还有,由于人类活动使大气中的微量元素和污染物质含量的增加而对气候变化的影响,以及各种地球天文参数对气候的影响等。这些都使气候形成理论的研究变得极其复杂,至今还缺乏精确有效的理论模式。
气候学概论包括气候学一般原理、气候特征的时间和空间分布、演变及其分类等。人们常以气候要素的空间分布图和时间分布图、气候要素的综合关系图和各种气候统计图等记述某地点、某区域或全球范围的基本气候特征。某个地方的气候志是对该地多年气象资料整理和分析概括出的基本气候状况的资料。
物理气候学与动力气候学主要以动力学的理论和方法研究气候形成和气候变化的原因。主要内容包括:辐射平衡、热量平衡、水分循环以及大气中各种污染物质和微量元素等的变化与气候的关系。运用大型电子计算机进行气候模拟,是研究物理动力气候学的重要方法,这一新分支的出现,为气候学的理论研究开辟了新的前景。
天气气候学是研究多年间大气环流的一般状态及其变动的规律性。如:环流的分型及其出现的频率,天气系统的频率、强度和路径,大范围气候异常与大气环流的关系等问题。
应用气候学根据工农业生产和生活等各方面的特殊需要,研究它们同气候的相互关系,以及如何将气候知识广泛应用于各个方面。主要研究内容为:气候资源的利用,气候灾害的防御,大气环境的分析、评定和区划,以及各有关专业相应的气候问题。
此外,气候学还可按大气的分层分为:近地层气候学和平流层气候学等。
气候学同各门基础科学、技术科学及至社会科学间有着广泛的联系。无论是从理论还是从方法看,气候学和数学、物理学、化学、天文学、地学等基本学科以及大气科学各分支都有密切的关系。气候监测更需要应用各种技术科学。所以,气候学是同其他多种学科广泛联系的一门学科。
由于气候涉及到人类生活和生产的各个方面,从1972年以来,在国际上关于环境、粮食、水资源、沙漠化等一系列重要会议上,气候问题都占有显著地位。1979年世界气候大会提出了世界气候计划,使气候问题成为国际协作的重大课题,气候学成了日益活跃的学科,气候学的含义也正在不断发展,包括大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈在内的气候系统的概念也正在形成。
虽然,当前气候学仍以大气为其主要研究对象,但其内容正在不断地丰富和充实,从大气科学的一个分支向着综合性的气候系统的学科发展。
其它大气科学分支学科
大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学

3、气候变化的地温研究方法

早在1923年,美国地质学家(Lane E C)提出地表温度变化的信息向地下传播以瞬态变化的形式叠加在稳定的地温场上。1934年Hotchkiss W O和Ingersoll L R第一次利用钻孔温度测井数据计算了地表温度。随着全球变化日益突出,1990年美国地球物理学会(AGU)秋季年会专门组织“从钻孔温度推断气候变化”的专题讨论会;1991年国际大地测量及地球物理联合会(IUGG)20届大会上也专门组织了讨论会。国际热流委员会组建了全球变化工作委员会,推动其发展。

长周期的地表温度变化通过岩石的热传导,传入地下一定深度,成为地表气温变化的信息储存库。所以,钻孔地温测井资料是研究地表温度变化历史的理论基础。

如果不考虑地表温度变化,则在时间t=t0时,原始地温随深度变化为一条直线,并有相应的地表温度t0(见图7.1.1),而地温梯度为一常数g0。由于地表气温变化,假定气温升高,由t0变为t1并一直延续至今即t=t1。则在地表层不太深的范围内,原始地温叠加有地表气温,总的温度变化成曲线,如图7.1.1中虚线所示,并可显示出相应的地温梯度。根据这样的原理,现今根据钻孔地温测量,获得地下不同深度处的地温和地温梯度等相关数据,根据热传导微分方程,即可求出该处在t0到t1时间,地表气温上升幅度(即Δt=t1-t0)。

为计算方便,假定地层为无限大水平层状均匀介质,其导热率为k(z);岩石单位体积热容量为ρc(z);岩石放射性生热率为φ(z)。则有地表温度影响的地下任意深度(z)任一时刻(t)的温度为浓度和时间的函数t(z,t),可以认为是地温稳态温度T地(z)和地表气温瞬态变化叠加的函数T表(z,t)两部分组成,即

环境地球物理学概论

式(7.1.1)即为式(2.7.11)热传导微分方程的一个形式。

如果z=0处,T地(0)=t0;由式(2.7.1)地热流密度表达式中,当z→∞时,-k(z)=qb 为背景大地热流密度。则式(7.1.1)和式(2.7.13)相似,变为泊松方程

图7.1.1 地温变化示意图

环境地球物理学概论

表示该温度为稳态场。即为地热背景温度场。

式(7.1.1)中T表(z,t)为热传导的傅里叶微分方程:

环境地球物理学概论

边界条件为

环境地球物理学概论

初始条件为:T表(z,0)=0,式中TS(t)为地表温度的瞬态分量。

总的地表气温随时间变化为

环境地球物理学概论

也就是在钻孔测量资料中去除稳态的大地热流密度,余下的为瞬态地表气温变化温度。

图7.1.2(a)是上海气象台1880~1980年平均气温记录,可以看出有逐年升高趋势。图7.1.2(b)是根据气象模型计算的地表层温度随深度变化曲线,可以清楚看出地表层一定深度范围内有温度变化。理论计算表明,深度500 m左右的地温变化能反映近100 a以来的气温变化。

全球变化研究表明,在过去1个世纪中气温大约增高0.6℃。表明温室气体使全球变暖。许多研究在全球不同地区,得到基本相同数量级的结论。大致在0.3~0.8℃范围,美国Lachenbruch等人,在阿拉斯加北部对大量钻孔温度数据进行研究,结论是该地区过去近100 a来气温增高2~4℃;捷克地球物理研究所所长(Cermak)博士研究古巴30多个钻孔测温资料,指出过去200~300 a间气温增高2~3℃,加拿大魁北克大学教授Mareschal等研究加拿大中东部大量钻孔测温资料报道该区过去100~200 a气温增高1~2℃,此外还报道有加拿大北部极地百年变化(3℃/100 a);美国西部(0.6℃/100 a);中北部(0.5~2℃/100 a);南美[2~3℃/(50~150)a]。

图7.1.2 气温及地表层温度变化

利用四川攀西地区两个钻孔(ZK106,ZK202)测温资料进行反演计算得出该地区古气温变化,与上海气象台记录的气温对比,如图7.1.3所示。因钻孔上部有裂隙水活动,有的数据难以使用(只能剔除)。两个相距200 km的钻孔测温数据表明,该地区在1600~1920年期间地表气温升高1℃,而且这一结果与上海气象台的实际纪录(图中细线)相一致。图7.1.3中内镶图为上海台记录与钻孔资料反演结果对比的放大图。

图7.1.3 四川攀西地区气温变化

理论计算表明,地表气温变化影响地下温度变化,大约每10 a向下深入30~40 m,每百年深入100~150 m。利用地温变化反演古气温变化可达几个世纪。

有些地区的地温资料研究结果的结论是气温降低。经研究在加拿大地区气温增高起始时间大约是1890年,而在500 a前曾经历过气温下降的变冷时期,这与同位素δ18O研究结果相一致。

由地温变化推断气温变化是一项难度很大的工作,干扰因素也比较多,需要仔细的研究资料。

4、研究全球气候变化的意义是什么

气候是我们居住的环境的重要特征,了解气候变化既可以就是关心我们所居住的环境我们生活的空间。

5、竺可桢在1972年考古学报发表什么,成为研究中国气候变化的经典作品

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6、请问目前研究气候变化的主要方法有哪些?能详细就详细点~谢谢

研究气候变化影响的方法,通常有三类。(1)实验室模拟或现场观测实验方法;(2)历史相似或类比法;(3)在计算机上进行的数值模拟和预测的方法。以下将分别介绍(1)和(3)两类方法的进展。

3.1实验室及现场观测实验研究

为进行实验研究,首先建立和发展了各种实验模拟装置和技术,其中包括生物遗传控制技术、控制环境装置和技术,开顶式气候室、天然CO2场等,近年来得到迅速发展(刘世荣等,1996)。借助这些装置可以在人工模拟CO2增加的大气环境中对植物或作物的生理、生长的变化进行研究,或者在一定的控制条件下,在实验室或野外进行实验,或观测,以研究种群生长与竞争,群落结构与生产力,甚至生态系统的功能等。比如,在开顶式CO2浓度倍增的培养室中,对植物的生态、生理、生化及形态变化进行研究,分析植物对CO2倍增的反应机理等。

为了在野外进行实验研究,已发展了各种野外观测技术,如用红外分析方法并配置附加气路、电路系统,同步进行农田小气候观测和作物生长发育观测(于沪宁等,1993,于沪宁,1993)。已初步建立了测定土壤—植被系统温室气体排放通量的方法,对中国典型的陆地生态系统(包括农田、森林、草地等)的温室气体排放通量和扩散规律进行了长期的野外定位观测,对CO2通量进行了细致的观测研究。为了探讨CO2浓度增加对作物生产力的直接效应,在不同地力的农田,于冬小麦和夏玉米旺盛生长期放CO2气体,使作用群体冠层中保持空气CO2浓度倍增,用红外CO2分析系统监测CO2浓度,设置CO2释放系统以调节控制试验小区的CO2浓度,同时观测作物生长发育与产量效应。此外,为了解生态系统或生命带对CO2浓度变化的响应,近年来,许多单位还开展了不同波段的遥感观测,正在建立CO2监测网络。

3.2模式研究

使用计算机进行数值模拟和预测研究,近年来得到了迅速发展,这类方法为气候变化及其影响研究的定量化提供了最科学最有效和最理想的方法。目前,研究农业、林业、水资源或自然生态系统对全球气候变化响应的模式可概括为静态的,或经验统计模式,和动态的或过程模式两种类型。

7、竹可桢在气候研究方面有什么成就查阅资料写下来

竺可桢是中国近代气象学家、地理学家、教育家。中国近代地理学和气象学的奠基者。他在1927年创立了气象研究所,次年在南京北极阁建立气象台。这是继1913年北京成立观象台之后,我国自己设置的第二个设备较好的气象观测机构。并先后在国内建立了40多个气象站和100多个雨量测量站的中国气象观测网。
在气候研究方面的成就很多,最负盛誉的有以下两个:
1)1972年在《考古学报》发表题为“中国近五千年来气候变迁的初步研究”的论文,研究了中国5000a的气候冷暖变化,是中国历史气候变化研究的开山之作,成为研究中国气候变化的经典作品。
2)广泛收集历史物候资料,1963年他与宛敏渭合撰的《物候学》一书出版,书中收集有丰富的历史物候资料和研究成果。

8、关于可以预测气候变化的古书籍

古代预测天气的书籍如:《通胜》

另外一些民间童谣,比如:
云彩往东刮大风
云彩往南飘大船
云彩往北发大水
云彩往西披蓑衣

还有近现代的《田家五行》中有关天气的部分。
这些预测书籍有些是人们多年累积的经验有些根据易经等经典哲学书籍加以生活经验编辑而成。

9、研究全球气候变化的意义是什么?

全球气候的重大变化对全球的环境、生态会产生重大影响,可能威胁人类的生存环境,因此对全球气候变化的研究对保护地球生态与人类生存环境有着重大意义。

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