11.1 全球变化的观点与尺度

第十一章　全球变化

全球变化是一门系统科学

全球变化运用地球系统科学的观点，强调从整体出发，将地球的大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈看作是一个有机联系的地球系统，发生在该系统中的各种时间尺度的全球变化是地球系统各子系统（圈层）相互作用的结果，三大基本过程（物理、化学和生物学过程）相互作用的结果。首次提出将人类活动作为与太阳和地核并列的、能引发地球系统变化的驱动力——第三驱动因素。

全球变化的科学内涵

首次出现于70年代，为人类学家所使用。主要表达人类社会、经济和政治系统愈来愈不稳定，特别是国际安全和生活质量逐渐降低这一特定意义的。

80年代，自然科学家借用并拓展了“全球变化”概念，将其定义延伸至全球环境，即将地球的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的变化纳入“全球变化”范畴，并突出地强调地球环境系统及其变化。

地球环境系统的变化是指表征这一系统的某些关于人类生存的要素出现了异常变化，并且由于某一要素的变化，造成了其它相关要素的变化，进而使得全球尺度的环境恶化。

全球变化的观点与尺度

全球变化的观点：就是从地球系统的思想出发把地球看作一个整体，研究地球系统随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制，而不是孤立地研究地球的不同组分和它的环境。

全球变化的尺度：指过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半径以上，或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达到上述规模，但其影响却是全球性的。

全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。

所有时间范畴：

全球变化研究不仅是为了揭示发生在过去的全球变化规律，更主要地是为认识现代正在进行的及未来将要发生的全球变化。

全球变化过程跨越了不同的时间尺度，地球系统从几秒以下到几十亿年的各个时间尺度上均存在变化，全球环境的变与不变是相对于一定的时间尺度而言的。

尽管当前国际全球变化研究关注的重点是对预报未来世纪全球环境有重要影响的几十至几百年尺度的变化，但认识全球变化规律需要了解所有时间尺度上的过程。 

全球变化的主要时间尺度：

几百万年至几十亿年——受行星演化进程的控制

地球结构的演变、生命的演化、大气化学成分的演变等。

几千年至几十万年——受地球运动规律控制

冰期和间冰期的交替，以及与此相关联的大气成分、海面升降、土壤的发育、生物种类区域分布的相应变化、物种迁移和灭绝、人类文明等。

几十年至几百年

气候变化、大气化学成分变化、火山活动、大气环流、温室效应、厄尔尼诺、地表干燥度或酸度变化，以及地球和海洋生物系统的变化等。 

几天至几个季度

天气现象、洋流中的旋涡，极区海冰覆盖的季节增长和融化，地面径流和风化以及植物生长的年循环等，受制于日射年循环的时间尺度。 

几秒到几小时

陆地、海洋、冰、大气和生物群落之间的质量、动量和能量通量全部由时间尺度小于一天的过程所支配。

分析：

几十年至几百年的中等时间尺度变化是全球变化研究的重点，在此时间尺度内的自然变化对人类有着重要的影响，而人类活动对全球过程的影响也最为显著。

年际尺度的异常扰动也是全球变化研究特别关注的问题。

不同尺度之间存在密切的联系：较长时间尺度的变化是较短尺度变化的背景，较短尺度的变化有时是较长尺度过程的表现。 

人类的作用：

 

由于人类活动影响的加剧，全球变化过程正以前所未有的速度加快进行，人类已经成为导致全球变化的营力之一。开展全球变化研究是人类社会所面临的挑战，狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。

当前的全球变化研究特别关注的是对人类和对生物圈影响最大、对人类活动最为敏感的时间尺度为几十年至几百年的全球变化，以及作为这一尺度变化背景的几千至几万年尺度的变化。 

全球变化的空间尺度

全球变化可以划分为4个特征的空间尺度：

1. 全球尺度——空间范围大于20000km；

2. 区域尺度——空间范围100Km～20000km；

3. 地方尺度——空间范围10Km～100km；

4. 局部尺度——空间范围数千米之下。

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