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日志

全球变化研究的历史,现状和趋势

已有 509 次阅读2020-2-6 21:28 |系统分类:地理新闻

一、早期的认识

人类很早就认识到环境是变化的。这种认识主要来源于两个方面。其中之一是来自有关远古的神话或宗教信仰之中。人类对环境演变的认识更多地是来自于对周围自然环境的观察与总结。

我国科技的发展没有经历西方中世纪的黑暗时期。在相当于西方希腊罗马时期之后就开始了漫长的向近代科学转变的过程,尽管一直没有产生现代概念下的科学,但许多思想在当时都处于世界先进水平。追求天人和谐、与自然共生、主动地适应环境为特色的人地关系思想是中国古代地理学思想的精髓。在环境演变方面,我国古代学者做过多方面的观察与研究,有些方面对现今的研究仍具有借鉴意义。

在研究方法上,北魏的郦道元在《水经注》中采用史料记载与实地考察相结合的方法,系统地研究了我国河湖水系演变的历史及原因;北宋的沈括通过古地图上的水系与水系现状的对比研究水系变化;元代的于钦利用古河堤推断古河道的位置;明代的杨慎和清代的刘献庭分别从古今物候的差异推断气候变化。这些工作

二、科学的全球变化研究的起步

全球变化的概念是20世纪80年代才提出的,但与全球变化有关的某些科学思想及全球变化的某些研究内容却可以追溯到19世纪早期至20世纪初期,与地质学和自然地理学等学科的发展同步。最初的全球变化研究是从已发生的环境状态变化入手的,主要是依据地质时期全球变化所形成的残余信息推断过去全球环境变化的历史,对导致全球变化的具体过程很少涉及,有关成因机制的解释多带有假说的性质。

科学的全球变化研究的开始首先表现在一系列研究原理与方法的建立方面。

若干重要发现证明了过去全球变化的客观存在。

在环境演变的成因方面,米兰柯维奇、达尔文、魏格纳的理论或假说对发生在地球上的全球变化的可能原因给予解释,但未能说明全球变化发生的具体过程。

有许多研究开始涉及人类活动所导致的环境变化,以及环境变化对人类的影响。

均充分地体现了作为重建环境演变历史基本方法的“将今论古”思想,至今仍有重要的科学价值。

三、科学的全球变化研究的发展

20世纪30年代以后,大陆漂移说、米兰柯维奇假说、地理环境决定论等许多思想因缺乏证据等原因而遭到冷落或批判,长期处于沉寂的状态。直到二次大战以后,随着放射性同位素、古地磁、稳定同位素和深海钻探、冰芯获取等技术应用于过去环境演变研究之中,解决了绝对年代测定、连续沉积序列的获取以及环境定量标定等一系列问题,并获得了一系列革命性的重大发现,传统的理论与假说重新复活,对长尺度全球变化的认识得到进一步深入。

与地质尺度的长期变化相比,对短尺度的变化长期认识不足,甚至认为在短尺度上的自然地理环境并不存在变化,20世纪60年代末、70年代初全球性的气候异常及其所造成的严重社会后果,促使人们关注短尺度气候变化问题的研究。对短尺度变化问题认识的深入是60年代以后全球变化研究的另一个重要进步。

长尺度变化规律和成因机制的认识更加深入,短尺度变化及影响受到特别重视,以及人类活动在全球变化中的作用受到特别关注,构成了

1960年代以后全球变化问题研究的主要特点,并最终导致全球变化研究的兴起。

四、全球变化研究的兴起

从二十世纪七十年代到八十年代,国际上对全球问题的关注从环境污染扩大到更为广泛的领域。

科学的发展为全球变化研究提供了原理与技术上的保障。

人类的需要与科学发展的可能相结合,极大地促进了全球变化研究的发展。与以往的研究相比,当前全球变化研究呈现以下特点:

1、以系统的和动态的地球观为指导,区别于以圈层为核心的旧的地球科学体系。

2、时间尺度上,研究的重点由长时间尺度转向短时间尺度,特别关注101~102年尺度上的全球变化,在此时间尺度上人类活动的影响最为显著,对人类生存与发展的意义也最为重大。

3、空间尺度上区域尺度与全球尺度一同考虑,既研究全球变化过程,同时关注全球变化的区域表现形式,以及区域变化对全球变化的影响。

4、由注重过去变化的事实与表现,发展为注重全球变化的过程与机制研究,强调对变化过程的定量化、模型化描述,现代环境的动态监测和未来环境的预测研究也倍受重视。

5、由主要研究自然变化转变为关注人类活动引起的全球变化,如温室气体增加所导致的温室效应增强、土地利用与土地覆盖变化等。

6、由主要揭示自然规律转变为注重全球变化对人类的影响及人类响应的研究。

五、全球变化的国际研究计划

目前正在进行的全球变化研究是一个庞大的计划体系,主要由四个内容上密切联系又彼此相对独立的国际研究计划构成,它们是:国际地圈生物圈计划(IGBP),全球变化人文计划(IHDP),世界气候研究计划(WCRP),以及生物多样性计划(DIVERSITAS)(图1-4)。

(一)世界气候研究计划WCRP)

世界气候研究计划(WCRP)由国际气象组织与国际科学联合会联合主持,以物理气候系统为主要研究对象。WCRP主要研究地球系统中有关气候的物理过程,涉及整个气候系统。其主要部分是大气、海洋、低温层(冰雪圈)和陆地以及这些组成部分之间的相互作用和反馈。它主要关心的是时间尺度为数周的到数十年的气候变化。

WCRP的目标有两个方面,一是气候的可预报程度,二是人类活动对气候的影响。

WCRP研究有三个方向:为期数周的长期天气预报、全球大气年际变率以及为期数年的热带海洋的年际变率、长期变化。包括两大试验:热带海洋和全球大气试验和世界海洋环流试验,以作为第二和第三研究方向的中心。1993年,WCRP科学委员会又在热带海洋和全球大气计划(TOGA)的成果的基础上提出了气候变率和可预报性研究(CLIVAR)计划,旨在对百年尺度的气候变率进行描述、分析、模拟和预测。

(二)国际地圈—生物圈计划(IGBP)

国际地圈生物圈计划(IGBP)是近年来国际科学联合会(ICSU)发起和组织的重大国际科学计划。该计划于20世纪80年代初开始酝酿,1986年正式提出,1990年进入执行阶段。IGBP主要以生物地球化学循环子系统及其与物理气候子系统的相互作用为主要研究对象,其科学目标是:了解和阐述控制整个地球系统的关键的物理、化学和生物相互作用过程;了解和阐述支持生命的独特环境;了解和阐述出现在地球系统中受人类活动影响的重大全球变化。特别是那些时间尺度为几十年至几百年,对生物圈影响最大,对人类活动最为敏感,具有可预测性的重大全球变化问题。

IGBP由若干个核心计划和支撑计划构成。

1、核心计划

国际全球大气化学计划(IGAC);全球海洋通量联合研究(JGOFS);过去的全球变化(PAGES);全球变化与陆地生态系统(GCTE);水循环的生物学方面(BAHC);海岸带海陆相互作用(LOICZ);全球海洋生态系统动力学(GLOBEC);土地利用/土地覆盖变化(LUCC)。

2、三个支撑计划

全球分析、解释与建模(GAIM);数据与信息系统(IGBP-DIS);全球变化的分析、研究和培训系统(START)。

在总结前期研究经验与教训的基础上,IGBP于1998年提出了集成

Synthesis)研究的新概念

(三)全球变化人文计划(IHDP)

1、目标

第一,促进对左右人与地球总体系统相互作用的复杂原因的科学理解和认识;第二,不断努力探索预测全球环境下的社会变化;第三,确定宏观的社会战略,以预防或减轻全球变化的不利影响,以适应那些无法避免的变化;第四,分析对付全球环境变化、促进实现可持续发展的政策与方案。

2、IHDP研究的主要内容

第一,全球变化的根源,主要是人为根源;仔细区分自然趋势和由人类活动所造成的两类变化;第二,由于自然和直接由于人类作用所引起的变化的后果;第三,对全球变化的管理。

除与IGBP联合组织实施的土地利用/土地覆盖变化(LUCC)研究计划之外,IHDP已启动或正在设计中的计划还有全球环境变化与人类安全(GECHS)、全球环境变化的制度方面(IDGEC)、工业新陈代谢(IT)、全球环境调查(GOES)。

除以上三个国际研究项目外,由

ISCU下属的国际生物科学联合会和环境科学委员会(SCOPE)联合制定并于1991年开始实施的生物多样性计划(DIVERSITAS)也被作为全球变化国际项目之一,该计划旨在研究地球上生物多样性。

六、我国的全球变化研究

我国的全球变化研究是随着近代地质学、近代自然地理学、近代气候学等地球科学的出现而起步的,主要成就偏重在过去变化的研究。

20世纪70年代以来,随着国际上全球变化研究的不断深入,以及大量新的分析技术手段的引进,我国对过去全球变化的研究获得了重大进展。

20世纪80年代以来,我国积极参与了国际全球变化研究计划的酝酿、组织和实施全过程,并针对我国特点组织实施了与国际全球变化研究计划相对应的全球变化研究。我国的全球变化研究着重在下列两个方面的科学问题:首先是具有全球意义的、同时又是我国急需解决的区域性生存环境问题;其次是全球变化对我国的气候、环境和经济发展的影响。我国科学家近一二十年在古季风环境变化、大气温室气体排放监测、全球气候变化对我国和陆地生态系统的可能影响、中国土地利用和土地覆盖变化历史、区域气候变化的模拟和预报、全球气候变化问题对策研究等许多方面所开展的工作和成就都对国际全球变化研究作出了贡献。

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