全球气候变化研究十篇

发布时间:2024-04-26 02:03:23

全球气候变化研究篇1

【摘要】:近年来,全球经济社会都得到了快速发展,人类活动的增多对自然环境产生了较大的影响。在全球气候变化的大背景下,全球水文与水资源也出现了变化。基于此,研究全球气候变化对水文与水资源的影响,对维护生态平衡与水资源保护,都具有至关重要的作用。本文立足全球气候变化实际,探析水文与水资源的发展变化趋势,并提出行之有效的保护策略。

【关键词】:气候变化;水文;水资源;气象研究

自从工业革命以来,人类活动对于自然环境产生了深刻的影响。以全球气候变暖为最主要特征,全球气候呈现出深刻的变化,并突破了传统的地域性限制,演化为全球共同的问题[1]。全球气候变化对水文和水资源产生了巨大的影响,在不同地域,水文和水资源分布受到全球气候变化的巨大影响,进而影响到人类经济社会的发展。在全球气候变化背景下,水文和水资源问题是重要的科研问题,同时也是重要的社会问题,探寻有效的保护路径,是现代环保领域的重要课题。

1、全球气候变化对水文和水资源的影响

1.1对水循环产生的影响

水是地球生命诞生的基础,也是人类赖以生存的基础。在全球生态系统中,水资源系统是最为重要的组成部分,对全球气候和人类活动都产生直接的影响。水资源是一个体系性的系统,对气温、大气环境等都会产生直接的影响。随着全球气候变化的深入,水资源变化也反作用于人类,并直接影响到水循环系统。基于此,全球气候变化对水文和水资源产生了深刻影响,并制约了人类水资源的利用情况。

1.2对水资源的影响

作为一种循环资源,水资源是一种重要的生存资源。在资源分布上,水资源分布具有不平衡性,全球气候变化的深入推进,更是加剧了这种不平衡性[2]。从人类利用角度来看,水资源具有循环性特征,但是全球气候变化可能打破这种循环平衡,当水资源平衡遭到破坏以后,对于人类生产、生活都将产生重要的影响。水资源通过蒸发、降水等方式,实现水资源的平衡与再利用,但是全球气候变化却打乱了这种平衡,对水资源的管理与开发产生深刻的影响。

2.3对供水的影响

全球气候变化对于供水产生深刻的影响。举例来说,随着全球气候变暖的加剧,全球降水分布会发生变化,导致洪涝灾害产生,同时干旱地区将更加炎热缺水,造成水资源的不平衡性,进而对于供水也将产生更强烈的影响。在这样的背景下,探寻全球气候变化对于供水的影响,是现代环保领域研究的重要课题,也是关系到人类生存和发展的重要课题。探寻全球气候变化对供水的影响,并探索其中的规律,可以总结出科学策略,指导水库、水电、水质等工作,提升水资源利用水平。

2、减小全球气候变化对水文和水资源的影响策略

2.1强化水资源供需与管理

在全球气候变化的大背景下,强化水资源的利用与管理水平,对于维护生态平衡具有至关重要的意义。随着全球气候的不断变化,水文和水资源特征也产生了较大变化,在这样的情况下,有针对性的分析水文和水资源分布特征,并根据不同地区气候变化特点,总结出相应的管理和利用方式,对于维护全球水平衡具有十分重要的意义[3]。强化水Y源的利用与管理,要建立水资源利用与管理体系,通过全球化的制度构建,提升水资源的利用效率,保护水资源在全球范围内的稳定,避免水文和水资源的系统性风险,进而应对全球气候变化对于水文和水资源产生的不利影响,适应当代环境和经济社会的发展需求。

2.2加强节水高效利用

在全球气候变化背景下,要应对全球气候变化带来的不利影响,必须加强节水工作,通过水资源的高效利用,保护水资源,提升水资源的利用水平和效率,实现水资源保护目标。保护水资源主要由于两条路径,一是保护并提升水资源的利用率,主要是通过节约用水、采用节水型用水方式等方式实现;二是减小污染物排放,加强污水处理及排放的监管,特别是对水资源污染严重的能源行业,减小水资源的污染。强化提升水资源利用效率,寻求有效的水资源保护方式,对于人类的可持续发展,具有至关重要的作用[4]。相关水文和水资源保护部门,要加大宣传力度,鼓励全社会参与到水资源保护工作中来,让社会公众养成环保意识,通过深入的宣传教育,提升水资源保护的科学性和规范性,实现水资源保护目标。

2.3完善相应的法律法规

在全球气候背景下,强化水文和水资源保护水平,要完善相应的法律法规,建立相应的制度保护体系,提升水文和水资源保护的总体水平,提升水资源保护效率。随着全球气候变化的深入,水文和水资源保护问题已经成为重要的社会问题,要不断加强体制改革,提升水资源管理的规范化和科学化,推动水资源保护工作不断提档升级,通过制度的有效约束,形成相应的保护体系,进而减小全球气候变化对于水文与水资源的影响,并为相应保护工作提供法律依据和法律武器[5]。

2.4践行环境保护理念

人类活动的加剧,造成了全球气候变化的局面,在这样的背景下,要强化水文和水资源的保护利用水平,必须践行环境保护理念,对于自然环境心存敬畏,通过自身的实际行动,提升环境保护水平。在实践工作中,要注重日常环保工作,提升防灾减灾能力,科学应对水文和水资源问题。水文和水资源系统具有体系性特征,发挥着“牵一发而动全身”的作用。因此,要形成全局化的环保理念,提升水文和水资源保护工作总体水平。

结语:

综上所述,在全球气候变化的大背景下,水文状况与水资源分布也发生了变化,探寻水文和水资源变化的规律,对于环境保护、水资源开发利用乃至社会经济的发展,具有至关重要的意义。在全球气候变化的大背景下,寻找并落实保护水资源的有效方式,是当代水文水资源工作长期面临的重要课题,需要政府部门、水文与水资源专家和社会公众的长期共同努力。

【参考文献】:

[1]李康宁.全球气候变化对水文与水资源的影响[J].建筑工程技术与设计,2015(32):1458-1458.

[2]胡洋洋,李晓宏.全球气候变化对水文与水资源的影响[J].环球人文地理,2015(22):260.

[3]张永勇,张士锋,翟晓燕等.气候变化下石羊河流域径流模拟与影响量化[J].资源科学,2013,35(3):601-609.

全球气候变化研究篇2

随着国际全球变化研究计划从规划阶段过渡到实施阶段,研究工作与框架活动的持续深入,数据政策愈来愈成为全球变化研究中的重要问题。其中在三个方面全球变化数据与信息对国际全球变化研究iGBp、wCRp、iHDp和DiVeRSitaS等计划以及各国国家计划的实施提出了挑战。一是由这些全球变化研究计划相关活动产生的数据与信息量非常巨大;二是这些数据与信息多种多样,包括了物理与自然科学到社会与经济科学的众多学科;三是全球变化数据与信息的潜在用户群十分广泛,包括了研究人员、决策者、教育者、私营企业以及一般公众。为了解决这三个问题,国际社会普遍把建立全球变化数据与信息系统作为一条有效途径。因此,调研国际上作为其指导思想的数据政策无疑就成了重要的任务。

对我国开展的全球变化研究来说,进行国际全球变化研究数据政策的调研还有十分现实的意义:①有利于科研人员利用国际数据资源深化研究。根据对我国已开展的全球变化研究项目的调查(孙成权,1994),我国许多科研人员尚不能全面了解国际研究现状,研究时没有充分利用国际现有的数据库(集)及其它数据资源,数据支持程度差。因此向他们介绍国际数据政策,指出关于数据获取、贮存与管理及费用方面的规定,可大大提高其研究在国际上的竞争力;②有利于我国在建立数据与信息系统及网络化方面同国际接轨。数据与信息系统的建设及其网络化是全球变化研究的重要组成部分,但由于仪器校正、数据采集与处理技术以及数据精度限制等方面的不同常常影响数据共享与相互比较,为了考虑系统的兼容性与比较研究的需要,我国建立数据与信息系统时,可以借鉴国际数据政策,开发与国际数据集相匹配的数据规范;③有利于借鉴国际经验来推动中国有关数据共享政策的制定与实施。我国许多具有良好研究基础的工作,如中国生态系统研究网络(CeRn),以及森林生态定位站网络、中国环境保护监测网、水文与气象等观测网络,尚未纳入到全球变化研究领域来,如何协调这些观测数据的共享与管理是十分困难而又急需解决的问题。荔?/font>

2国际全球变化研究数据政策的发展概况

2.1国际全球变化研究计划的数据政策发展概要

2.1.1国际科学联合会理事会(iCSU)的iGBp计划

国际科学联合会理事会(iCSU)于1986年组织了以研究全球变化为目的的国际地圈生物圈计划(iGBp),该计划共包括八个核心计划和两个技术支撑计划,即:国际全球大气化学计划(iGaC),全球海洋通量联合研究计划(JGoFS),过去的全球变化计划(paGeS),全球变化与陆地生态系统(GCte),水循环的生物圈方面(BaHC),海岸带陆-海相互作用(LoiCZ),全球分析、解释和建模(Gaim),全球海洋生态系统动力学研究计划(GLoBeC),以及数据信息系统(DiS)和全球变化的分析、研究和培训系统(StaRt)。该计划的科学目标是:描述和了解控制整个地球系统的关键的、相互作用的物理、化学和生物学过程;描述和了解支持生命的独特环境;描述和了解发生在地球系统中的变化以及人类活动对它们的影响方式。

为了实现这个科学目标,iGBp十分重视数据与信息管理。iGBp报告no.8(1989年)和no.12(1990年)就已认可了遥感与数据管理的先行性实验,并在iGBp报告no.30中详细阐述了1993~1998年的实施计划。同年12月,在澳大利亚举行的科学委员会会议上对no.12中的数据政策进行了完善补充。1996年10月,iGBpDiS的科学委员会主席Johntownshend专门就iGBp的数据政策在iGBpnewsletterno.2进行了阐述(详见附录1)。

2.12国际社会科学联合会(iSSC)的国际全球环境变化中的人类因素研究计划(iHDp)

iHDp由国际社会科学联合会(iSSC)与国际高级研究机构联合会(iFLaS)、联合国大学(UnU)联合制订、组织和协调。它的目的是在社会科学领域仿效自然科学所特有的大规模合作精神,力求更好地了解导致全球环境变化的人类原因,包括以下四个方面:①促进对左右人与整体地球系统相互作用的复杂动因的科学理解和认识;②不断努力探索和预测全球环境的社会变化;③确定大范围的社会战略及防止或减轻全球变化的不利影响,或适应无法避免的变化;④制定对付全球环境变化、促进可持续发展目标实现的政策方案。

为了实现上述目标,该计划进行以下几个方面的活动:①提倡建立一个由科学家和其他有关方面人士组成的全球网络,鼓励这一网络与其他有关研究活动进行合作,以便探索人与全球社会经济系统相互作用的动因;②承担精选的切合本计划目的的研究项目;③确定能使该项计划付诸实施的适当的情报系统和方法;④探索全球变化中的人类因素的背景和促其形成的道德、文化、法律等传统和框架;⑤提出程序和技术,以便按政策取向整理各种研究成果;⑥针对全球环境有重大影响的人类活动开展教育工作。

iHDp工作计划于1991~1992年度优先考虑了研究工作的数据需求调查、有效数据的编目以及所需数据的鉴别。1991年常务委员会巴塞罗那会议讨论了数据获取问题,决定努力改善发展中国家获取电子数据的条件,由于国际地球科学信息网络集团(CieSin)多次为iSSC数据工作提供支持,iHDp依靠其开发数据信息系统。由Robertworcester领导的专门工作组负责研究并起草了数据获取指导原则的有关声明,并以此形成了以后有关机构关于获取数据集的政策框架。HDp常务委员会于1992年10月29日召开会议讨论并通过了该声明。iSSC执行委员会于同年10月采纳了此声明,并提交1992年12月1日巴黎研讨会讨论得以通过。该项声明全文如下:

HDp关于数据管理与使用原则的声明

全球环境变化的人类因素计划与其在自然科学领域具有可比性的研究计划都要求尽早和持续地致力于高质量、长期数据集的建立、维护、校准、描述、存取和分发。

根本目标是实现全球变化研究者对全球变化的系列数据的全面和公开共享。

长期保存全球变化研究所需的全部数据是十分必要的。对于每个全球变化的数据参数都应至少有一个明确指定的文档。确定数据采集、保留及删除重点的过程和标准将由参加到此项计划中的国内和国际机构共同完成。应当建立起信息交换中心的工作程序,以防止删除和损失重要数据。

数据文档中应当存有关于数据储备的易于获取的信息,包括数据质量评价、支持性辅助信息,指导与辅助数据定位和获取的有关信息。

在全球变化数据集的存储介质、加工过程和信息交流中应最大限度地采用国家和国际标准。

为实现数据的全面和公开共享,应以尽可能低的价格向全球变化研究人员提供数据。其费用不得超过满足特定用户需求的最低成本。有关机构应行动起来合理安排研究人员间的数据交换。

对于那些在开始时数据仅供选定的研究资助机构人员独享的科学研究计划,数据一旦能够广泛使用,就应尽早公开数据。在各种情况下,资助机构将负责确定数据独享的明确期限。学者们根据数据发表论著的权利应当受到保护,多数情况下,从数据收集到数据提供使用的一年标准时期内,对上述权利的保护是完全可以做到的,因此,如果数据独享的期限超过一年,就必须说明原因。

研究人员的个人研究保密权受到保护,不能对原始调查或对数据向其他研究人员的传递进行干预,因为这构成了对个人研究保密权的侵害。应尊重有关数据机密的国家法律。

本国研究人员有权使用其他研究人员在本国收集的数据,而且至少应当同时有权使用相应的出版物。如果可能,这些数据一旦由原研究人员公开,这一权利就应生效。

所有研究人员,不论是研究的发起人、数据的建档人员、数据编辑人员,还是数据用户,都应当力求最大限度地获得和使用数据。由于全球变化提出的问题需要用多国的和跨学科的研究方法来解决,应当向开展全球环境变化任一方面问题研究的研究人员公开从这些计划得来的数据。

2.13世界气候研究计划的数据信息管理政策

世界气候研究计划(wCRp),是1967~1980年执行的世界气候计划(wCp)的子计划之一。世界气候计划(wCp)由世界气候资料计划(wCDp)、世界气候应用计划(wCap)、世界气候影响计划(wCip)和世界气候研究计划(wCRp)四个子计划组成,而wCRp是其最主要的组成部分。wCRp从70年代中期开始酝酿,1980年开始实施,由世界气象组织(wmo)和国际科学联合会理事会(iCSU)共同组织。近年来,随着全球变化研究的酝酿和深入,wCRp、iGBp(国际地圈生物圈计划)和iHDp(国际全球环境变化的人类因素计划)均成为其研究组成的重要方面。wCRp着重研究气候系统中物理方面的问题,iGBp则着重研究地球系统中的生物地球化学问题。wCRp的目的是扩充人类对气候的认识,探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度,它包括对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地表的研究。

wCRp的长期目标是:改进和扩大对全球和区域气候的认识;设计和实施深入了解重大气候过程的观测和研究计划,包括海气相互作用、云与辐射间的相互作用、陆气相互作用;发展气候系统模式,论证对各种时空尺度的气候的预报能力;研究气候对人类活动如大气中Co2增加的敏感性。

1988~1997年,wCRp主要致力于以下活动:进行全球气候分析、评估;进行数值实验、模式比较,改进物理过程的参数化方案;进行陆面过程、云辐射反馈、边界层及海冰的研究;实施“热带海洋与全球大气”(toGa)计划、“世界大洋环流实验”(woCe)和“全球能量与水循环实验”(GeweX)计划。

由于wCRp是iCSU与wmo组织的,iCSU的世界数据中心(wDC)系统的有关政策自然适用于wCRp。针对气象学与业务预报的发展,wmo成员组建了一系列数据中心处理专门数据及日常的天气观测。并且通过wmo的协调,各国国家气象局属下的数据中心系统收集、储存了许多水文数据和大气数据。虽然其存取途径与iCSU数据中心不同,但从数据共享的原则上来讲是可以获取的。

2.2一些国际组织的数据信息政策

221国际地球科学信息网络集团(CieSin)

CieSin始建于1989年,是一个致力于为全球环境变化研究人员提供服务的非赢利组织,专门从事跨机构和跨学科的物理、自然和社会经济信息的存取与整合。

CieSin的努力方向是使由美国政府机构、科学界、非政府组织、世界各国政府组织收集的信息能为科学研究、公共决策和教育事业广泛应用。该集团正在开发下列资源和能力:

①在全球环境变化方面,全球尺度的人与自然相互作用时间序列、基准数据和信息。②用于数据存取、跨学科研究和分析的先进网络的计算工具。③在社会经济与自然科学研究机构之间、研究与决策机构之间建立桥梁。④通过国际性的数据编目网络进行数据鉴定、采集、管理、整合与传播分发。

全球气候变化研究篇3

气候变化对水文水资源系统影响的研究情况现状 

中国气候变化和全球气候变化的趋势大致相同。这一百年来,中国整体气温升高0.4℃~0.5℃,略低于全球气温升高的0.6℃,在过去的一个世纪里,其间最温暖的时间在20世纪20~40年。在我国,西北、华北和东北三个地区气温变暖突出,特别在于我国西北地区气温升高最为显著,位于全国领先地位,但是在华东地区气温变暖不够明显。 

1.具体研究步骤 

因为生态环境是一个相互作用,联系紧密的整体,所以研究水文水资源,就必须从温度,降水,蒸发、气候和其他变化入手,根据这些和水文水资源息息相关的因素来判断预测水文水资源的趋势,对供水领域的供水量变化做出决定。在研究中主要采用“假设模型”的研究方法,例如通过检测气候出现了某种变化,进而考虑水文循环主要由哪几种部分组成,分析这些在这些因素的作用下,分预测会来各种变化,进一步分析气候变化对水文水资源的影响,研究主要通过以下四个步骤进行: 

a.对气候变化情景进行科学严谨的定义 

b.建立并且验证水文模型 

c.把气候变化情景输入水文模型,进行科学模拟,从而分析气候变化区域的水文循环和水文变化流量 

d.根据模型来预测气候变化对水文水资源的影响,并且根本预测结果来调整应对措施,从而降低不良影响结果。建立未来气候变化情景水文模型是判断水文水资源变化的关键环节。 

2.气候变化对水文水资源的具体影响 

气候变化对水文水资源的影响是巨大的,主要可以从以下两个方面进行考虑:第一,气候变化对天然径流量的影响;第二,气候变化对水资源系统的供应和该区域水资源需求量的影响。前者可以通过节水、节能来进行产生影响,例如服从自然规律;后者通过进行人工干预,例如建设工程设施、水资源管理和影响社会经济发展。研究表明气候对水文水资源主要为以下几个方面: 

a.根据研究表明,我们可以看到径流对气候敏感变化的反应程度是不同的,主要趋势为从南到北、从湿润到干旱地区敏感程度逐渐上升,并且降水对温度变化的敏感程度也很好。中国河流的年径流变化的主要形式有:在全国的主要江河中,淮河以南地区的河流径流部门降低其水以上,北部略少。但是因为气候变化,全球气温升高,我国河流径流可以产生一下三种变化第一,全国的大江大河径流不可避免的减少;第二,北部径流量减少南部径流量增加;第三:减少径流北部南径流量增加。 

b.根据实际情况来改变水资源管理体系,提高管理效率,尽可能的建立适应气候变化的合理的管理机制,注意水资源管理和保护工作,完善相关法律法规,治理水资源必须要合法。随着全球变暖,大多數流域表现出干化的趋势,自然径流量减少显著,供水和需求之间的矛盾日益尖锐。 

全球气候变化研究篇4

这一切,都是全球气候变化的后果。在学术领域,全球气候变化有一个外延和内涵都更为宽泛的专有名词――“全球变化”。2010年7月16日在黄委会“黄河讲坛”上,作为研究全球变化的专家,徐冠华院士在整个讲座中以非常专业的视角,十分到位的例子和及其精确的数据为黄委人阐述了一个正渐渐成为全世界人们都关注的问题――全球变化及其影响和对策。其“碳补偿、碳贸易”和“碳封存技术”的新概念以及“中国必须要有自己的数据、材料和判断,要有自己的发言权”等精彩论断发人深省。

全球变化一人类关注的新焦点娓娓道来,举手投足之间,仿佛人间万象、世间风云尽收眼底,讲坛上的徐冠华院士深具典型传统学人的气质,为人谦和,言语平缓有力、富有条理性。在徐冠华眼中,一名科学家眼中的气象、气候不是狭义的,宇宙和人间的气象万千、风云际会,永远启发科学家的灵感、责任和担当。全球变化对人类的未来影响如此巨大,众多科学家就认为,全球变暖和人类活动密切相关,所以全球变化的问题也成为当前人类社会关注的一个焦点,这个话题被曾经的美国总统候选人戈尔作为终身事业,这个话题让五角大楼发出了“全球变化或将摧毁美国”的论调。概括起来,全球变化的问题已经成为媒体炒作的对象,政治家演讲的新宠,老百姓关注的焦点和科学家研究的新的课题。

在讲座一开始,徐冠华首先为我们展现了一个比较完整的全球概念。他从地球和人类的发展进程说起,从地球环境的组成说起,从某些人类文明率先被创造然后却又消失说起,从人类行为影响全球气候说起,一步步将我们领向了“全球变化”这个大殿的门口。

“全球变化,又或者说全球环境的变化,正一步步影响着我们的生活。”随着全球的升温,极端天气事件不断出现。徐冠华一一举出近年的我国南方雨雪冰冻灾害、汶川大地震、西南地区大旱,今年上半年低温、暴雪、大风又袭击北半球和中国,6月高温热浪又在袭击全球,最近中国南方暴雨成灾。近年,中国遭遇的灾害频度和强度,很多都是百年不遇的,其实这不仅仅是中国的现象,在世界范围内,灾害的频率和危害程度都在增加,损失严重。据研究总结,在过去50年,大部分陆地区域的强降水的发生频率在不断上升,热昼、热夜、热浪更加频繁。干旱在更大范围内出现,强度更强,而且持续时间更长,热带气旋,包括台风、飓风,强度也不断增大。展望未来,徐冠华认为,如果照此发展下去,这些情景可能会更加严重。一个个具体而又深刻的例子让我们不得不承认全球变化的影响正在越来越大,也让我们不由得深思人类将应该以怎样的方式、走向何方。

在徐冠华看来,眼下以气候变暖为主要特征的全球气候和环境变化已成为人类社会可持续发展的严峻挑战。当今人类的社会和经济活动的范围之广、强度之大,已经足以对整个地球的气候和环境产生显著的影响。从《京都议定书》到《联合国气候变化框架公约》和“巴厘岛路线图”,再到哥本哈根气候变化大会,气候与全球变化问题已经超越了学术研究的范围,成为当今世界政治、经济和外交乃至人类命运的一个重大问题。

人类活动和全球变暖密不可分?

在大多数人的认知中,应该也经常被灌输如全球变暖是人类的自食其果一类的思想。当然,徐院士也不否认这个观点!但据他介绍,在现在的科学家中,并不是所有的科学家都认为人类活动是全球变暖的始作俑者。

一直以来,很多科学家经过研究,总结出诸如人类的碳排放量、人为造成的气溶胶产生量对全球气候造成了不容乐观的影响。而一份ipCC评估报告也显示,全球平均温度升高的大约90%的原因是人为活动。而且,土地的利用对全球变暖也有影响。如此看来,这个观点几乎是不容的了。

但是,徐冠华介绍,也有不少科学家认为并非是人为活动造成了全球变暖。因为在他们的研究中,大气二氧化碳量和温度并不总呈正相关。他们觉得,这是地球运行轨道参数变化带来的一个“新的温室时期”。对未来,徐冠华仍然比较乐观,

在他看来,无论是炎热还是寒冷,历史上的极端气温都超过当代;全球变暖是近阶段的现实,但并非未来的唯一可能。人类应该尽最大努力消除影响自然的不利因素,更应密切关注自然环境本身的变化。人类活动加剧了自然灾害,但也为防御自然灾害提供了可能,由以人类的中心到人与自然的和谐相处是人类社会发展的必然。

“我们现在经常说地球村,也就是把整个地球作为人类的家园来整体考虑和整体解决我们面临的问题。”徐冠华认为,全球性气候变化的影Ⅱ自已经开始显现,中国也不可能身在其外。随着全球性气候变暖,中国也出现一些过去很少见到的极端天气事件。

“地球的平均温度一直在12―22℃之间摆动,这个相对稳定的环境有利于生物的繁衍。”徐冠华说,地球温度的分布是不均匀的,但哪怕1℃的变化也是非常巨大的,在不同地区有不同反应。当前所说的全球变化指的是近百年人类活动所引起的大气、海洋、生物、土壤和岩石圈内发生的变化,研究全球变化问题,研究对象就是地球。由众所周知的文明消亡谈起,徐冠华引出了报告的主题,“当前的人类文明会走向何方?如何面对全球变化给人类带来的挑战”?

采取行动应对全球变化挑战

全球变化影响如此之大,人们自然需要去正面迎击它。徐冠华院士以中国为例,为我们介绍了六大解决方法一调整经济结构、节能减排、应用新能源、加强国际合作、加强全国变化的科学研究,加强全国变化经济学研究。六大方法从不同的角度为具体分析并从理论上解决全球变暖问题开出了“药方”。

全球气候变化研究篇5

北极海冰边缘部分通常夏季融化,冬季冻结,在大自然作用下的这种海上冰层平衡维持着北极地面冰层的稳定。但连续多年的冬季及夏季异常温暖,造成海冰层面积逐步减少,这可能是伴随着全球气候变暖的一个严峻的事实。

另一方面,近年来,也有不少媒体报道关于地球可能变冷的见闻。其主要根据是,2006年的新年异常寒冷,几乎整个北半球都遭受着极度低温的考验,来自西伯利亚的持续的寒流在俄罗斯、乌克兰、东欧的日本夺去上千条人命,并波及我国河南陇海地区及辽东湾等地。就连往常属于温暖地带的南欧、印度都发生了暴雪,导致大批人畜被冻死。对此,科学家们纷纷做出各种解释。有人认为,地球在温室化的同时,也面临着突然进入“冰川时代”的可能。

全球进入“冰川时代”?

2004年2月,一份来自美国国防部的报告称,在2010~2020年,全球将出现一场巨大的气候突变,这场气候巨变会导致美洲、亚洲在内的北方地区出现干冷气候,亚洲的季风气候会减弱并间歇性地出现。报告里描述了这样一个场景:到2020年,欧洲沿海城市将被上升的海平面所淹没,英国气候将像西伯利亚一样寒冷干燥。

这份报告是美国国防部出资10万美元,委托全球商业网络咨询公司(GBn)完成的。GBn的报告引用了两个很重要的科学依据;其一是,在历史上,每当气温逐渐升高到一定的数值,不利的天气状况可能会相对突然增多,在这种情况下,气候很可能发生突变。其二是,随着现在全球气温不断升高,格陵兰岛的冰也在不断融化,越来越多的淡水通过陆地上的河流,汇集到了北大西洋,导致北大西洋的海水盐度不断降低,盐度的降低使得海水失去了这种重力的推动,不再形成环流,造成海洋的热量交换机制失效,从而导致“热的地方更热,冷的地方更冷”。

我国科学家叶笃正、季劲钧在《迎接即将到来的大气科学发展的飞跃》一文中曾指出,未来将会出现一种集地球系统中物理、化学和生物学等自然过程和人类社会经济活动的综合模拟系统,使人们对于气候突变的机理的认识比现在前进一大步,进而能够发现一些气候突变的阈值和前期信号,这对于未来气候的稳定性、极端气候的发生频率、海平面升高的程度等问题都将会有比较确切的回答,气候预测的精度也将大大提高,而作为以监测“气候突变”为目标的RapiD观测计划,将以海洋的主要输送带(0ceanicConveyorbelt)的变化为最主要研究对象。

现有的研究业已表明,大西洋的海洋输送带一般是将温暖的洋流沿大西洋的东岸向北输送,使沿岸的国家(如英国、北欧各国)气候温和,海洋输送带一旦被破坏,不仅这些国家的气候将变得极为寒冷,全球都可能遭遇类似冰期时代的气候。如果在全球变暖的情况下,北大西洋的海水温度上升,大量海冰融化使该海域的海水盐分下降到一定的程度,由于海水变轻,北大西洋的海水不再下沉,于是原有输送过程遭到破坏,极有可能重演近万年前所发生过的新仙女木剧冷事件(大约在1万年前在末次冰消期持续升温过程中的一次突然降温事件。其命名是根据哥本哈根北部阿尔露德剖面粘土层中所发现的八瓣仙女木花粉而来,仙女木是寒冷气候的标志植物,目前只生长于北极地区。“新仙女木”的“新”表示该事件为末次冰期出现的最后一次寒冷事件。当时冰川再度扩张,海水面再度下降。“新仙女木”事件之后气候变暖,进入温暖的全新世。研究者认为,这次气候突变是由于全球海洋中的温盐环流关闭所致。该事件虽然既短暂又快速,但却显示了地球气候系统的易变性质),导致全球遭遇灾难性的气候突变。当然,从时间尺度上说,这一变化过程是较为缓慢的,但是,对这种情况进行监测的计划,则是现阶段促进大气科学发展的时空观测计划等重大举措之一。

前两年流行的一部美国影片《后天》的题材正是源自上面提到的美国国防部的报告,即认为在2010~2020年,全球将出现一场巨大的气候冷突变。

无独有偶,据2007年8月俄罗斯新闻网援引英国《卫报》的报道,主要研究全球气候变化情况的两名俄罗斯科学家坚持认为,全球变暖的危险过于夸张,今后10年全球气候将变冷,于是决定下注1万美元与反对他们观点的英国气象专家打赌。而俄罗斯科学院太阳地球物理研究所(伊尔库茨克市)研究员弗拉基米尔・巴什基尔采夫和加琳娜・马什尼奇认为,对地球气候影响最大的是太阳活动的变化,而不是温室气体的排放,地球变暖和回冷是对太阳黑子数量和大小变化的反应。由于今后数十年太阳将进入活动消极期,地球温度将会随之下降。

当然,包括中国在内的大部分气象学家并不同意这种观点,例如,正在为日本横滨市“地球模拟器”超级计算机项目工作的英国气象专家詹姆斯,安南博士与俄罗斯的这两名科学家正式打赌,并对获胜充满信心。他说;“从事我们这种科学――气象学,挣不了多少钱。因此,这1万美元将是对我日后退休金的良好补充。”

气候变冷无法避免?

最近又有国外媒体报道,俄罗斯科学院天文台宇宙研究实验室主任哈比布尔洛・阿布杜萨马托夫教授宣称,目前太阳确已进入“冷却周期”,而地球气候将因此受到严重影响并发生剧烈变化。他认为,太阳辐射强度正在缓慢地下降,预计将在2041年达到最低值,在此过程中,地球气候将重新进入寒冷期。

这一说法又恰恰证明了上文所提到的几位俄罗斯科学家的观点,只是在时间上稍有推迟而已,该天文台的科学家们开展了一系列实验,对太阳的形状和直径在最近11年内发生的暂时性微小变化进行测量,并试图用所获取的实验结果更精确地预测即将来临的全球性变冷的幅度和时间。同时,他们的研究成果也将最终否定有关人类活动导致全球气候变暖的理论。阿布杜萨马托夫教授认为,人类活动导致的“温室效应”将无法阻止全球性的气候变冷趋势,他表示,在地球历史上,全球气候曾发生过许多次周期性的气候变冷和变热现象,而且这些变化并非工业活动所导致的后

果,在最近数千年中,持续周期达200年的太阳亮度变化曾经直接影响了全球温度的变化,科学家们认为,由于海洋所具有的庞大热惯性,如果太阳亮度变化仅仅持续11年的周期,那么全球气候基本上不会受到什么影响。然而,如果太阳辐射强度的变化过程持续近200年时间,那么地球气候将受到明显的影响,只不过由手地球热惯性的原因,地球气候的变化要比太阳亮度的变化滞后15~20年。因而,阿布杜萨马托夫教授认为,太阳亮度持续200年的变化会影响地球气候。

按照此次发现的这一规律,到本世纪中叶,地球将开始急剧变冷。同时,这一变冷过程可能会与1645~1715年间发生在整个欧洲、北美和格陵兰岛的降温过程非常相似。当时,伦敦的泰晤士河、巴黎的塞纳河,以及格陵兰地区的所有河流均出现冰冻情况,以至于格陵兰岛上的居民不得不放弃了部分居民点。

在阿布杜萨马托夫看来,即到来的全球性气候变冷不但会使地球表面被冰雪覆盖的区域大幅度增加,还会使大气层中的温室气体浓度降低,而这两种因素又会进一步加剧气候变冷的趋势,同时,他们的这一最新发现还有助于证明――二氧化碳气体并非导致全球气候变化的决定性因素,们强调“二氧化碳的影响力无论如何也不会超过太阳亮度在持续200年的变化中所造成的影响”。

由此,专家相信,在气候变暖的过程中,二氧化碳只起到了很小的助推作用,阿布杜萨马托夫表示,如果有一天海洋表面的温度突然下降,那将意味着地球气温已达到了最大值,那时,气候变冷将无法避免。

不过,联合国的专家们目前并未对阿布杜萨马托夫的理论观点表示赞同。他们在每年一度的联合国气候变化报告中仍旧指出,由于二氧化碳气体的排放量不断增加,地球正面临着灾难性的全球气候变暖过程。

变冷说是否可信

对于全球异常寒冷的现象,我国科学家郭增建提出的“深海巨震降温说”也是一种“变冷”学说。他认为,海洋及其周边地区的强震产生海啸,导致海洋深处冷水迁到海面,使水面降温,冷水吸收较多的二氧化碳,从而使地球降温近20年。这种学说认为,20世纪80年代以后的气温上升与人类活动导致的二氧化碳排放量增加有关,而且这一时期也没有发生巨大的海震。但是2004年12月26日发生的印尼8.7级地震海啸改变了这个趋势。事实上,2004年12月26日印尼地震海啸后,全球低温冻害和暴雪灾害频繁发生:

2005年1月10日美国内华达山脉地区下了近90年来最大的暴风雪。

2005年2月2日,莫斯科和日本的降雪竟然超过了3米。

2005年2月南半球夏季出现低温。

2005年年末,上海一夜降温17℃,气象台连发低温寒潮警报,而当年按全球变暖思路预测的中国“暖冬”宣告失败。

全球低温冷害事件的频发,使人不得不思考“变冷说”到底是否可信?

根据“深海巨震降温说”的理论,海洋巨震减弱了温室效应,是气候变冷的放大器。果真如此,对于能源和资源日益匮乏的地球而言,这可能是人类面临的最大威胁。

持这种观点的科学家称,1960年智利大地震引发的海啸也曾使全球变冷,引起了上世纪70年代的“冷地球周期”。他们认为,2004年12月26日印尼大地震海啸也是全球变冷的一个信号,将给地球带来至少30年的变冷效应。

不过这种观点还没有得到充分的证据支持。目前大多数科学家仍旧坚信,地球在百年内步入冰河期的可能性很小。当然,也有科学家认为,从2000年开始,全球气候将从30年的温暖期转入30年的低温期。

我们怎么办

尽管目前全球耦合模式模拟预估未来100年都将是变暖的趋势。但无论从历史气候演化的实际或气候变化尺度匹配理论的观点来看,在持续变暖的百年尺度内出现“暖中有冷”的几十年尺度的“冷暖波动”是完全有可能发生的。人们可能对上世纪70年代初出现过的气候“变冷”记忆犹新。1947~1976年的全球性寒冷天气曾使许多气象学家惊呼“小冰期”到来。

1971年格陵兰冰芯氧同位素谱分析成果表明,地球气候有10万年轨道周期变化,其中9万年为冷期,1万年为暖期。按照这一规律,目前气候的暖期已接近尾声,气候“变冷说”一度成为主流。

然而,自上世纪70年代中期以来,气温不但没有继续下降,反而出现了回升,这个事实促成了关于人工温室效应研究的发展。美国国家科学院的研究估计,二氧化碳倍增将使地球平均温度至少上升L5℃,但不超过L5℃,2001年联合国上海公报和日内瓦公报进一步肯定了这一变化趋势。

但也有科学家指出,最近地球上气候的波动很大,二氧化碳含量却一直在上升,可见全球气温变化并不完全取决于二氧化碳含量,而且过去近30年来北极冰川消融的速度远高于其他地区,据美国国家海洋和大气局的数据显示;自1978年11月以来,北极圈气候变暖的速度比地球南部大部分地区的气候变暖速度整整快了7倍。美国阿拉巴马大学地球系统科学中心主任约翰・克里斯蒂说:“全球变暖其实看起来并不是全球性的。”

全球气候变化研究篇6

气候变暖作为全球变化的主要表现之一,已经成为一个不争的事实[1-3]。自工业化革命以来,人类活动包括化石燃料的燃烧和土地利用/覆盖度的变化,已使地球大气层中Co2的浓度上升了30%,造成地球表面的平均温度在20世纪升高了(0.60±0.2)℃,预计到21世纪末地球的平均温度还将继续上升1.4~5.8℃[4,5]。ipCC(intergovernmental panel on Climate Change)第3次评估报告对北半球的树木年轮和沉积核等估算数据以及仪器观测的数据所得到的地球表面温度变化进行了总结,并结合各种气候模型模拟了过去的气温变化,以iS92a(温室气体排放方案)情景对未来100年全球平均温度进行了预测。尽管各种方法所估算的结果在量上存在一定的差别[6],但温度上升的趋势是一致的。由于所有的物理、化学和生物学过程都对温度反应敏感,上述地质历史上前所未有的气候变化将对陆地植物和动物的生长和分布以及生态系统的结构和功能产生深远的影响,并通过生态系统和全球碳循环反馈于全球气候变化[7]。陆地碳循环作为全球碳循环中最重要的环节之一,涉及问题最多,也最复杂,陆地生态系统作为最可能的未知碳汇所在地已成为目前研究的热点区域[8],它同时也是目前研究中存在最不确定性的生态系统之一[9-12]。草地作为陆地植被中重要的植被类型之一,在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色[13,14],日益受到碳循环研究者的重视,对其相关的研究也得到了较快的发展。草地生态系统覆盖地球表面土地面积的1/4~1/3[15],其面积约为44.5×108 hm2,碳贮量达761pg,其中植被占10.6%,土壤占89.4%[16],研究草地生态系统碳循环有助于增进对全球碳循环的理解,更加准确评估碳循环及其由此引起的气候变化具有十分重要的作用。1 对草地生态系统净初级生产力(npp)的影响草地生态系统净初级生产力是指单位时间、单位面积上草地植被光合产物与自养呼吸的差值,它是草地生态系统最主要的碳输入方式。气候变暖不仅可以直接影响光合作用来改变生态系统的npp,还可以通过改变土壤氮素矿化速率,土壤水分含量,间接影响生态系统的npp[17,18],是反映群落固碳能力的重要指标。研究发现,气候变暖可以增加npp。morgan等[19]指出,在未来温度升高2.6℃的条件下,美国矮草草原的生产力将增加。周华坤等[20]采用国际冻土计划(iteX)模拟增温效应的结果表明,在温度增加1℃以上的情况下,矮嵩草(Kobresia humilis)草甸的地上生物量增加3.53%,其中禾草类增加12.30%,莎草类增加1.18%;也有研究表明,气候变暖使得西欧寒温草地生态系统的多年生禾本科非克隆类草叶面积指数增加,但增加的主要原因是由于增加了单株的分蘖数而不是增加了单位分蘖的叶面积[21],从而增加草地生态系统npp。但也有研究发现,气候变暖可以降低npp,尽管光合作用在增温条件下可以固定更多的Co2,但是气候变暖可导致自养呼吸的增加,最终使得npp降低[22]。Smith等[23]通过研究指出,随着温度上升2~3℃以及与之相伴的降水量的下降,在亚洲干旱和半干旱区域的草地生物量将下降40%~90%。模拟全球变暖带来的温度升高和降水变化对植被生产力和土壤水分的影响表明,温度升高造成环境适应差的野古草(arundine hirta)生产力显著下降,致使整个群落的生产力降低;将相同的自然植被用渗漏测定计移入海拔50m的生产力显著低于移入高海拔460m实验点,而对铁杆蒿(artemisia sacrorum)和黄背草(themeda japonica)的影响较小[24]。肖向明等[25]运用CentURY模型模拟的结果表明,除气候变暖水分限制条件促进高Co2水平情况外,未来气候变化导致羊草(Leymus chinensis)草原和大针茅(Stipagrandis)草原的npp显著下降[26,27]。气候变化导致草原npp下降的原因,据张国胜等[28]对高寒草甸牧草生长的研究认为,尽管气温有所升高,但牧草返青期气温回升速度在逐年减缓,牧草枯黄期气温降低速度逐年增大;虽然降水量总体有所增加,但是主要分布在冬季,对植被生长发育不利,主要优势牧草嵩草(Kobresia)生长高度下降,高质量牧草减少,生物量减少,进而影响了草地npp。因此,草地生态系统的npp对气候变化的响应不同,是受气候变暖条件下水分、Co2浓度、温度等关键因子及各关键因子交互作用的影响,同时不同草地类型的npp的响应也是不同的。但总体来看,低纬度地区生态系统npp一般表现为降低,而中高纬度地区通常表现为升高或不变。2 对土壤呼吸的影响土壤呼吸是指未经扰动的土壤中产生Co2的所有代谢过程,包括土壤微生物呼吸、土壤无脊椎动物呼吸和植物根系呼吸3个生物学过程以及土壤中含碳物质的化学氧化过程[29,30]。其中,普遍认为森林和草原土壤无脊椎动物呼吸的作用不是十分明显。因此,在森林以及草地生态系统中,土壤微生物呼吸以及植物根系呼吸成为土壤呼吸研究中的重要组成部分,其中根系呼吸的贡献率随生态系统的不同差异很大[31](表1),尤其是一直作为研究难点的植物根系呼吸与土壤微生物呼吸的区分问题近年来逐渐受到关注[32]。土壤呼吸之所以与气候变化有关系,是因为土壤呼吸所释放的Co2是温室气体之一,大气中Co2的不断升高加剧了温室效应,可能导致全球变暖。全球变暖会大大刺激呼吸作用,导致更多的Co2释放到大气捕捉热量。因此,在气候系统与全球碳循环之间形成了一个正反馈环,使二者被加强[33]。气候变化几乎影响到植物土壤呼吸过程的各个方面,在生物化学和生理方面,呼吸系统包括许多酶以驱动糖酵解、三羧酸循环和电子传递链[34-37]。在高温范围内,腺苷酸(包括腺苷-磷酸,amp;腺苷二磷酸,aDp;腺苷三磷酸,atp)和底物供应对调控呼吸作用通量具有重要作用[38]。 #p#分页标题#e#气候变化对根呼吸的影响主要是温度高低决定的。当温度较低,呼吸速率主要受生化反应限制时,根呼吸也是随着温度升高呈指数增加[39,40]。温度较高时,那些主要依赖扩散运输代谢和代谢产物成限制因子,超过35℃,原生质体开始降解。低温时如果氧气含量较低,扩散运输物理过程限制呼吸[41]。温度变化也影响根的生长,间接地影响根呼吸,一年生草本[42]和多年生草本[43-46]在温度较高时生长较快。控制试验[47]也证明了根的伸长生长具有一个最适温度,超过最适温度后开始下降,而且最适温度在不同类群中差异很大,部分原因是由于植物适应了不同温度。由于温度变化导致根的生长间接地影响根呼吸与植物发育阶段。例如:来自坦桑尼亚的塞伦盖蒂(Serengeti)草原11个研究地点的平均值表明,各月的根生物量在6月最高,2月最低;大豆(Glycine max)和高粱(Sorghum bicolor)根呼吸释放Co2从营养阶段到开花阶段显著增加,然后下降[48]。苋属植物(amaran-thus)的根呼吸则在营养生殖阶段最高,之后随着发育阶段的延长而降低,枝条和根活动的物候变化对土壤呼吸的季节性有重要作用[49]。另外,在沿海拔梯度和土壤加温的研究中发现草地自然群落中根呼吸主要与光合有效辐射(paR)相关,而不是与土壤温度相关[50,51]。因此,气候变暖在短时间内尽管可以刺激根系自养呼吸,从而使土壤呼吸产生大量的Co2,但增温并不能长期使土壤呼吸持续增加,即随增温时间的延长,土壤呼吸(根呼吸)对温度变化表现出一定的适应(acclimation)和驯化(adaptation)现象,从而降低和缓解草地生态系统对全球变暖的正反馈效应[52,53]。根系自养呼吸和微生物异氧呼吸是草地土壤释放Co2的主体。土壤温度、湿度、微生态环境的变化都会影响到土壤微生物量、微生物活性和微生物群落结构。气候变暖导致土壤温度升高,进一步刺激土壤微生物,从而通过控制土壤有机质分解速率和养分有效性最终影响陆地生态系统的碳平衡[54]。因此,研究草地土壤微生物对气候变暖的响应对预测草地生态系统碳贮量有至关重要的作用[55]。目前,有关气候变暖对土壤微生物量的影响还没有统一的结论,主要存在以下不同观点:其一是减少,例如Rinnan等[56]通过对亚北极地区苔原生态系统增温进行研究,发现增温15年后,增温点的微生物量明显低于对照点,即温度升高降低了土壤微生物量;其二是不变,例如张乃莉等[57]认为变温对土壤微生物量没有影响,更多的研究也得出了类似的结论[58,59];关于温度升高增加土壤微生物量的报道很少[60,61]。由于手段和技术的原因,这部分研究还存在很大的不确定性,很难完全解释气候变暖对土壤微生物活动产生的影响,需要对此进行更深入和全面的研究。土壤呼吸随温度的变化习惯上用Q10表示,在生理生态学中指5~20℃,温度每增加10℃呼吸增加的倍数。定义如下:Q10=Rt0+10/Rt0(其中,Rt0和Rt0+10分别是参比温度t0和温度t0+10℃时的呼吸速率)。当温度和土壤呼吸之间的关系用一个指数函数拟合时,Q10就可以通过方程Q10=e10b中的系数b估计出来。Q10的微小变化可能引起对土壤呼吸评价的很大变化,从而导致对未来土壤碳损失量预测的重大误差。因此,充分理解温度及其他因素对土壤呼吸敏感性的影响是预测未来气候变化下土壤碳平衡的关键。但是正如前面所述,土壤呼吸各分室对温度的敏感性不同,且土壤呼吸温度敏感性存在着相当大的时空变化,这可能与温度以外的土壤理化性质等因素的空间分异有关。一般对于不同生态系统和不同尺度土壤呼吸的Q10不尽相同,根据将近15年所整理的数据,全球Q10的中间值为2.4,变化范围是1.3~3.3[62],高纬度地区大于低纬度地区,温带草原Q10为2.0~3.0。3 对凋落物的影响草地生态系统凋落物是指草地生态系统内,由植物、动物和土壤微生物组分的残体构成,也称残落物,其中微生物是生态系统的重要组成部分,在草原生态系统的物质循环和能量转化中占有重要地位[63]。残落物是为分解者(微生物)提供物质和能量来源的有机物质的总称,包括地上部分的枯枝落叶以及地下根系的凋落物,通常以月或年来表示单位时间内植被的凋落物量,即单位面积、单位时间地面上形成的凋落物量。凋落物包括枯立木、倒朽木、枯草、地表凋落物和地下枯死生物量等,是草地生态系统碳库的重要组成部分,在维系生态系统结构和功能中具有不可替代的作用,是维系植物体地上碳库与土壤碳库形成循环的主要通道之一。凋落物分解过程研究因其在生物地球化学循环中的重要地位而具有悠久的历史[64],20世纪80年代后期,国际学术界即开始关注气候变暖、大气Co2浓度倍增对凋落物分解速率的可能影响[65]。气候变暖对凋落物分解的影响,一方面体现在影响凋落物的生产量和质量[66]。一般认为,气候变化对于凋落物在碳素和营养循环中起着重要作用[67]。气候变暖通过延长植物生长季和改变植物物候条件间接影响着凋落物的量。而纬度和海拔差异对凋落物的影响也十分明显,一般随纬度增高凋落物的产量下降。Heaney和proctor[68]在哥斯达黎加2 500m的垂直海拔带上,发现海拔升高,凋落物分解速率下降2.7倍。主要原因可能是温度升高导致草地植被地上生物量的减少[69,70],从而影响了凋落物的量;凋落物的质量是影响凋落物分解的内在因素,通常是以凋落物含养分量的高低来衡量,并以各种含碳化合物与养分含量的比值来表示,也可以养分含量直接表示。在气候变暖对凋落物质量的影响方面,单独的气温上升会增加凋落物的产量,但对凋落物的质量是否会有明显的影响还未见报道[71]。如果考虑导致温室效应的大气Co2浓度的上升,则会有凋落物C/n增加的效应,C/n的增加使分解速率下降[67]。不同植物产生的凋落物数量和化学成分也有很大差异。凋落物中木质素/氮能够比氮素浓度更好地预测分解速率[72],同时凋落物本身的一些生物学特性对凋落物分解也有很大的影响,如凋落物的分解与其初始碳、氮和磷浓度有紧密的关系,孙晓燕等[73]研究结果进一步表明,参与分解的凋落物种类即功能群多样性的增加可能使得混合效应产生的可能性增加,但凋落物的生物学特性是产生混合效应的主要决定因素。#p#分页标题#e#另一方面气候变暖也影响凋落物的分解速率。例如王其兵等[74]评价气候变化对草甸草原、羊草草原和大针茅草原混合凋落物分解过程的可能影响时发现:较之当前气候,在气温升高2.7℃,降水基本保持不变的气候变化情景下,这3种草原类型凋落物的分解速率分别提高了15.38%,35.83%和6.68%;而在温度升高2.2℃或更高,降水减少20%或更高的气候变化情景下,各种凋落物的分解速率将降低。noah和Craine[75]利用Q10研究了温度升高对凋落物分解的影响,表明不同枯落物分解对温度的敏感性不同。这对于探讨当前全球气候变化条件下系统内物质循环具有科学的指导作用。总之,气候变暖主要影响凋落物产生的量和质量以及分解速率,但是气候变暖不仅仅是温度的升高,伴随着还有一些其他环境因子的变化,例如大气Co2浓度的上升、土地利用和覆盖物的变化以及土壤水分和养分供应变化对凋落物的影响,草地生态系统物种组成以及物种之间的相互作用等,是由于温度升高这个单一还是多因素相互作用共同导致的结果对凋落物产生的量和质量以及分解速率造成影响,还需要进一步的研究和试验验证。4 对土壤碳库的影响在草地生态系统中,土壤的碳贮量约占草地总碳贮量的89.4%[76]。因此,土壤碳库的微小变动都会对大气Co2浓度产生重要影响,而且土壤有机碳含量关系着在全球气候变化和生物多样性发育上的服务功能[77,78]。因此,草地土壤碳库碳贮量及其变化和调控机制的研究是草地碳循环研究的核心[79]。土壤碳库包括土壤中的有机碳和无机碳。由于无机碳以碳酸盐的形式存在,活性很低,对环境因子的反应不敏感,所以研究主要侧重于土壤有机碳库。土壤是大气Co2的主要来源之一,每年释放68~75pg碳到大气中[76],土壤碳储量约是大气碳库的2倍,是植被碳库的3倍[80]。土壤Co2排放量与温度之间的正反馈关系受到了广泛关注,气候变暖加剧了土壤碳的排放。由于影响这种反馈关系的因素非常复杂,因此,在土壤碳循环研究中还存在很大的争议。目前主要有2种观点:其一,认为土壤温度上升将极大提高土壤碳的释放,气候变暖后土壤是一个相当大的碳源[22,81,82];而另一种观点认为,土壤有机碳的分解对气候变暖具有适应性,随着温度持续上升,土壤呼吸对温度的敏感性下降[82],即土壤碳循环对气候变暖的反馈是有限的。在草地生态系统中,土壤有机碳的来源主要是植物残根,凋落物层的分解也向土壤输入一部分有机碳。草原中土壤碳主要以有机质的形式存在,而且主要集中于0~20cm的表层土壤中[83]。一般来说,气候因子主要是通过影响植被以及凋落物的分解速率改变进入土壤的有机质数量。王淑平等[84]对中国东北样带(neCt)土壤碳、氮、磷的梯度分布及其与气候因子关系的研究发现,土壤有机碳含量和降水量之间呈显著正相关,温度对土壤有机碳的影响很复杂,土壤有机碳含量和年均温相对海拔的偏相关系数呈显著负相关,即适宜的温度有利于土壤有机碳的积累,否则对有机碳的积累具有负效应。此外,不同生态系统土壤有机碳含量对气候变化反应不一,例如:陶贞等[85]对高寒草甸土壤有机碳研究发现,随着全球气候变暖,大气Co2的施肥效应将促使高寒草甸生态系统地上部分固碳量增加,有利于土壤上部根和有机质的积累。但是研究发现[86],北极苔原生态系统因施肥效应导致土壤根部有机质分解大于地上植物产量,造成苔原生态系统土壤有机碳损失。气候因子对草地生态系统土壤碳库的影响不是单方面的,它通过碳输入和输出影响着草地土壤碳库的大小,是一个复杂的过程。主要是气候因子决定了植被种类的分布、光合产物生成量和土壤微生物的活动强度,因此对土壤有机碳的固定和矿化分解过程有极大的影响。从整体上讲,气候变暖对草地生态系统土壤碳库的影响有2个方面[6],一方面温度升高改变了植物生长速度,提高了草地植被的净第一性生产力和固碳能力,植被向土壤输入更多的碳,从而有利于土壤碳库的增加;另一方面,温度升高,土壤微生物及酶的活性受到影响,改变了土壤原有的理化性质,加速土壤矿化速率,导致土壤有机碳分解,土壤呼吸加剧等,使土壤碳库储量减少。5 问题与展望全球变暖对草地生态系统的影响是一个复杂和长期的生态过程。目前,尽管关于气候变暖对草地生态系统土壤碳循环的影响及反馈机制取得了大量研究成果,但是气温变暖不仅仅是温度的升高,伴随着例如大气Co2浓度的上升、土地利用和覆盖物的变化以及土壤水分和养分供应变化等其他环境因子的变化对草地生态系统碳输出和输入的影响,而且就草地生态系统而言,其分布地域比较广,草地类型种类多,该领域仍然还有一些问题和不足,在未来尚需加强研究。1)加强全球背景下草地生态系统土壤冬季呼吸研究。目前草地土壤呼吸的研究多集中在生长季,有关土壤呼吸冬季特征的报道很少。对年土壤呼吸量的估算大多基于冬季土壤呼吸为0的假设[87]。另外,研究发现冬季积雪能够防止土壤冻结,维持微生物活力,显著影响生态系统的碳平衡[88],而气温变暖,尤其是冬季增温和积雪覆盖的减少对于土壤呼吸的影响,对深刻认识生态系统碳循环和碳平衡,以及预测全球变暖对陆地生态系统碳汇/碳源有重要意义。未来研究应加强草地生态系统冬季土壤呼吸的测定以及模拟增温条件下土壤呼吸的变化研究。2)加强气候变暖与其他气候因子协同作用的研究。当前研究大多集中在单因子或少数因子之间的相互作用对草地生态系统碳循环的影响,因此,在研究过程中通过建立模型来分析气候变暖与其他气候因子的联合效应将是以后研究的重点和难点。3)加强气候变暖对草地根际微生态系统影响的研究。根呼吸与微生物呼吸的区分是土壤呼吸研究的一个重点和难点。气候变暖通过根系生产力、根呼吸、根系分泌物及死亡的根组织,影响着各组分碳通量变化及其对草地生态系统地下碳分配的贡献,并且对气候变暖有明显敏感性。然而,由于根际微生态系统的复杂性和缺乏有效的手段和方法,诸如根的分泌物以及死亡的根组织碳的分解本应属于微生物的异养呼吸,但目前的研究均被归类为根呼吸的组成部分[89],成为草地生态系统对全球变化响应的不确定因素,因此还需进一步研究。#p#分页标题#e#4)加强气候变暖下以草地农业生态系统耦合理论为核心的现代畜牧业的研究。自工业化革命以来,人类活动已使地球大气层中Co2的浓度上升,造成地球表面的平均温度升高,但是人类经济发展是不可逆的,人类活动必然进一步影响草地生态系统生态安全和健康。既有利于生态系统碳的固定,又有利于区域经济发展的放牧强度或者利用方式等问题,以及气候变暖下草地畜牧业生态系统内部各生产层之间以及不同类型的系统之间在时间及空间上全方位的耦合,将是未来科学家关注的焦点。

全球气候变化研究篇7

>>wto在应对全球气候变化中的作用全球气候变化应对技术开发和转让是应对气候变化的核心策略论无线传输技术系统利用云技术网络平台在新能源开发和利用中的应用全球应对气候变化行动的势头不会逆转积极应对全球气候变化联合国在全球气候变化治理中面临的困境及其应对parrot全力支持应对气候变化的创新技术开发中国应对气候变化的责任和使命应对气候变化的适应技术框架研究全球应对气候变化的新动向与我国气候谈判策略森林在应对气候变化中的作用探讨全球气候变化的演变积极应对全球气候变化,走低碳经济之路浅谈全球气候变化及应对之策把脉全球气候变化及应对之策中国保险业应对全球气候变化的策略应对全球气候变化中国应担当共同但有区别的责任全球气候变化:我们知道和不知道的三件事(中)北斗授时与定位技术在绿色能源开发利用中的应用研究常见问题解答当前所在位置:l.

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全球气候变化研究篇8

气候变暖会使企业的生产效率发生改变,但对农业生产的影响会更直接,更突出。研究显示,海拔高度每升高100米,气温就会降低大约0.8度。这大致相当于纬度向北推100公里。而假设未来温度升高1度,现有的作物种植界限就会向南或向北摆动,导致传统种植区域发生很大的改变。例如香蕉以前只能在南方热带种植,气温升高后,以前没有种植条件的北方也可能适合其生长。随着种植界限的改变,作物的产量也会发生变化,喜温的作物可能产量增加,但同时也可能形成一些热害,导致高温、干旱。

另外,气候变化会令能源消耗结构发生变化;生活模式转变亦将影响到各行各业,起码冷气机生产商现在可以考虑拓展北极市场。据香港《文汇报》报道,加拿大魁北克省一个2000多人的村庄,2006年8月底的气温高达31摄氏度,导致当地的爱斯基摩人为25名办公室职员添置了1o部冷气机。为爱斯基摩人争取权益的克卢捷表示,北极地方密闭的房屋用来御寒,但在炎热天气下房里气温非常高,人们借助冷气机降温才能正常工作。

人们的行为方式、生活习惯也会发生改变。在人类的文化活动方面,比如旅游,尤其是比较发达的国外海岸带旅游,在气候变暖后都会有很大的变化。以前冬天冷,人们可能不愿意出门,现在气温升高,冬季的旅游活动会增加。

打破自然界传统平衡

在全球增暖的背景下,中国东南沿海、西南、西北、内蒙古和东北部分地区洪涝灾害增加,黄河中游以南和华北平原干旱增加。北方地区少量的降水增加可能抵不上蒸发消耗,旱灾仍在继续波动扩大,干旱发生频率和强度的增加将加重草地土壤侵蚀,从而将增大荒漠化的趋势,严重的缺水形势将难以缓解。

气温升高导致冰川融化已经是不争的事实。大量的冰川融化使海平面正在升高,各个地区的海岸带也在随着海平面的升高不断变化。海平面上升会导致海岸带的变化,这对全球影响很大,尤其是对沿海国家或者岛屿国家的影响更为明显。比如我国的上海、日本的东京,这些大型沿海城市的海拔高度较低,如果海平面持续上升,这些地区很可能会被逐渐淹没掉。

随着海平面上升,海岸带地区的经济将受到很大冲击。这个地区的居民、工厂需要考虑搬家。另外在海浪防止方面,需要加高和加强防护堤。红树林、草地、湿地等在维持地区生态格局中发挥重要功能的海岸带生物群落,会随着海岸带的变化面临消亡。很多岛屿国家都在担心,海平面升高后人要住到哪里去。

海平面的上升还会导致海水倒灌。这是个很严重的问题,在海水和淡水的交汇处有一个混合区,很多年以来,这个区域海水和淡水的进出是平衡的,海平面升高导致出海口区域的盐分发生变化,从而影响整个区域内人类的生存环境。

例如,在海平面上升50厘米条件下,长江口现在100年一遇的风暴潮将变为50年一遇,珠江口现在50年一遇的风暴潮将变为10年一遇,再考虑到未来台风频率的增加,风暴潮灾害将更加严重。

此外,自然界的降水规律也可能发生变化,水资源的季节性分布和时间分布会有很大改变。这种变化也有两种可能性,有人认为可用水资源总量会增加,也有人预测会减少。但不管怎样,传统的区域间的水量平衡会发生变化,之前水域地区、半干旱地区、干旱地区的界限会被打破。有研究发现,原本气候湿润的地区会出现季节性干旱,比如我国南方地区过去雨量比较充沛,但近年统计数据显示,相对干旱的季节变得更干旱了。

大量研究还表明,传统的降水规律可能会改变,比如我国每年八九月份是降水的高峰季节,每个区域又有其传统的降水分布。新的气候变化条件下,可能会导致一些过去没有出现过的情况。例如暴雨的增加,将直接导致水土流失和土壤侵蚀加剧,进而增加滑坡、泥石流等地质灾害的发生频率和强度。

生态系统遭遇隐形破坏

全球气候变暖对许多地区的自然生态系统已产生影响,自然生态系统由于适应能力有限,容易受到严重的甚至不可恢复的破坏。

气候变暖对生态系统的影响可以说是一种隐形破坏。因为这种变化不易被察觉,却在分分秒秒地改变着整个地球。这其中最典型的是植被的分布格局。这里的植被是广义的,农作物、森林都包括在内。它们传统的分布空间、分布规律相对固定,将来气候变暖后界限温度改变,全球尺度上传统的分布格局就会被打破,植被结构会发生重大变化,从而带动一系列的连锁反应,例如会导致有害生物的增加甚至变异,事实上,目前国内国际都有人专门研究未来的病虫害防治。

有科学家认为,气候变暖很可能对物种及其生活环境产生重大影响。尽管对气候变化如何影响生物多样性的了解还很有限,但最新的研究确定了一些由气候变暖带来明显改变的地区。其一就是所谓的“生态系统分界线”(ecosystemboundaries),例如把草很高的草原和混合草原分隔开来的过渡地带。降水和温度的改变可以使这些分界线发生移动,某些生态系统扩展到新地区,而其他生态系统则因气候变得不再适宜原有物种生存而缩小范围。

此外,科学家们还发现,气候变化也急剧加快了物种的灭绝速度。对全球5个地区的最新研究表明,如果气候持续变暖,濒临灭绝的物种数量将显著增加。从事该项研究的科学家们预测,由于气候变化,这5个地区到2050年有24%的物种行将灭绝。

研究还指出,气候变化对许多物种生存造成的威胁要比破坏它们自然栖息地的威胁更大。种群本身的结构也会发生改变,主要的物种间形成新的竞争关系,传统的生态结构发生变化,而这些变化带来的影响是相当复杂的。

此外,气候变暖对生态系统更大的影响可能表现在两个方面,一个是地球的化学循环,另一个是地球表面的能量交换。地球的化学循环是指生命元素的地球化学循环,主要包括碳、氮、磷的循环。而地球表面能量交换是指地表每年释放、吸收多少能量。气温升高带来的植被结构和物种种群发生的变化,也同时引起地球化学循环的形势发生变化,最终导致能量平衡的变化,引起全球的热量平衡场变化,从而使大气环流发生改变。

此外,人类是生态系统中的一员,气候变化对人体健康的影响也显而易见:热浪冲击频繁加大,导致死亡率及心脏、呼吸系统等疾病发病率增加;疟疾、登革热等对气候变化敏感的传染性疾病,其传播范围也可能增加;随着居住环境的变化,人的机体抵抗力和适应能力下降,伤寒、痢疾等传染病就成为常见病。

俄罗斯科学家的最新研究也认为,全球气候变暖会改变居住环境,从而导致人的健康状况恶化。研究发现,在降水比较多的部分陆地地区,由于水位上升,人们饮用最多的是靠近地表的水。而地表水的水质会因地表物质污染而下降,人饮用这样的水,就会惠上皮肤病、心血管、肠胃病等各类传染性疾病。

全球气候变化研究篇9

随着国际全球变化研究计划从规划阶段过渡到实施阶段,研究工作与框架活动的持续深入,数据政策愈来愈成为全球变化研究中的重要问题。其中在三个方面全球变化数据与信息对国际全球变化研究igbp、wcrp、ihdp和diversitas等计划以及各国国家计划的实施提出了挑战。一是由这些全球变化研究计划相关活动产生的数据与信息量非常巨大;二是这些数据与信息多种多样,包括了物理与自然科学到社会与经济科学的众多学科;三是全球变化数据与信息的潜在用户群十分广泛,包括了研究人员、决策者、教育者、私营企业以及一般公众。为了解决这三个问题,国际社会普遍把建立全球变化数据与信息系统作为一条有效途径。因此,调研国际上作为其指导思想的数据政策无疑就成了重要的任务。

对我国开展的全球变化研究来说,进行国际全球变化研究数据政策的调研还有十分现实的意义:①有利于科研人员利用国际数据资源深化研究。根据对我国已开展的全球变化研究项目的调查(孙成权,1994),我国许多科研人员尚不能全面了解国际研究现状,研究时没有充分利用国际现有的数据库(集)及其它数据资源,数据支持程度差。因此向他们介绍国际数据政策,指出关于数据获取、贮存与管理及费用方面的规定,可大大提高其研究在国际上的竞争力;②有利于我国在建立数据与信息系统及网络化方面同国际接轨。数据与信息系统的建设及其网络化是全球变化研究的重要组成部分,但由于仪器校正、数据采集与处理技术以及数据精度限制等方面的不同常常影响数据共享与相互比较,为了考虑系统的兼容性与比较研究的需要,我国建立数据与信息系统时,可以借鉴国际数据政策,开发与国际数据集相匹配的数据规范;③有利于借鉴国际经验来推动中国有关数据共享政策的制定与实施。www.133229.Com我国许多具有良好研究基础的工作,如中国生态系统研究网络(cern),以及森林生态定位站网络、中国环境保护监测网、水文与气象等观测网络,尚未纳入到全球变化研究领域来,如何协调这些观测数据的共享与管理是十分困难而又急需解决的问题。荔?/font>

2国际全球变化研究数据政策的发展概况

2.1国际全球变化研究计划的数据政策发展概要

2.1.1国际科学联合会理事会(icsu)的igbp计划

国际科学联合会理事会(icsu)于1986年组织了以研究全球变化为目的的国际地圈生物圈计划(igbp),该计划共包括八个核心计划和两个技术支撑计划,即:国际全球大气化学计划(igac),全球海洋通量联合研究计划(jgofs),过去的全球变化计划(pages),全球变化与陆地生态系统(gcte),水循环的生物圈方面(bahc),海岸带陆-海相互作用(loicz),全球分析、解释和建模(gaim),全球海洋生态系统动力学研究计划(globec),以及数据信息系统(dis)和全球变化的分析、研究和培训系统(start)。该计划的科学目标是:描述和了解控制整个地球系统的关键的、相互作用的物理、化学和生物学过程;描述和了解支持生命的独特环境;描述和了解发生在地球系统中的变化以及人类活动对它们的影响方式。

为了实现这个科学目标,igbp十分重视数据与信息管理。igbp报告no.8(1989年)和no.12(1990年)就已认可了遥感与数据管理的先行性实验,并在igbp报告no.30中详细阐述了1993~1998年的实施计划。同年12月,在澳大利亚举行的科学委员会会议上对no.12中的数据政策进行了完善补充。1996年10月,igbpdis的科学委员会主席johntownshend专门就igbp的数据政策在igbpnewsletterno.2进行了阐述(详见附录1)。

2.12国际社会科学联合会(issc)的国际全球环境变化中的人类因素研究计划(ihdp)

ihdp由国际社会科学联合会(issc)与国际高级研究机构联合会(iflas)、联合国大学(unu)联合制订、组织和协调。它的目的是在社会科学领域仿效自然科学所特有的大规模合作精神,力求更好地了解导致全球环境变化的人类原因,包括以下四个方面:①促进对左右人与整体地球系统相互作用的复杂动因的科学理解和认识;②不断努力探索和预测全球环境的社会变化;③确定大范围的社会战略及防止或减轻全球变化的不利影响,或适应无法避免的变化;④制定对付全球环境变化、促进可持续发展目标实现的政策方案。

为了实现上述目标,该计划进行以下几个方面的活动:①提倡建立一个由科学家和其他有关方面人士组成的全球网络,鼓励这一网络与其他有关研究活动进行合作,以便探索人与全球社会经济系统相互作用的动因;②承担精选的切合本计划目的的研究项目;③确定能使该项计划付诸实施的适当的情报系统和方法;④探索全球变化中的人类因素的背景和促其形成的道德、文化、法律等传统和框架;⑤提出程序和技术,以便按政策取向整理各种研究成果;⑥针对全球环境有重大影响的人类活动开展教育工作。

ihdp工作计划于1991~1992年度优先考虑了研究工作的数据需求调查、有效数据的编目以及所需数据的鉴别。1991年常务委员会巴塞罗那会议讨论了数据获取问题,决定努力改善发展中国家获取电子数据的条件,由于国际地球科学信息网络集团(ciesin)多次为issc数据工作提供支持,ihdp依靠其开发数据信息系统。由robertworcester领导的专门工作组负责研究并起草了数据获取指导原则的有关声明,并以此形成了以后有关机构关于获取数据集的政策框架。hdp常务委员会于1992年10月29日召开会议讨论并通过了该声明。issc执行委员会于同年10月采纳了此声明,并提交1992年12月1日巴黎研讨会讨论得以通过。该项声明全文如下:

hdp关于数据管理与使用原则的声明

全球环境变化的人类因素计划与其在自然科学领域具有可比性的研究计划都要求尽早和持续地致力于高质量、长期数据集的建立、维护、校准、描述、存取和分发。

根本目标是实现全球变化研究者对全球变化的系列数据的全面和公开共享。

长期保存全球变化研究所需的全部数据是十分必要的。对于每个全球变化的数据参数都应至少有一个明确指定的文档。确定数据采集、保留及删除重点的过程和标准将由参加到此项计划中的国内和国际机构共同完成。应当建立起信息交换中心的工作程序,以防止删除和损失重要数据。

数据文档中应当存有关于数据储备的易于获取的信息,包括数据质量评价、支持性辅助信息,指导与辅助数据定位和获取的有关信息。

在全球变化数据集的存储介质、加工过程和信息交流中应最大限度地采用国家和国际标准。

为实现数据的全面和公开共享,应以尽可能低的价格向全球变化研究人员提供数据。其费用不得超过满足特定用户需求的最低成本。有关机构应行动起来合理安排研究人员间的数据交换。

对于那些在开始时数据仅供选定的研究资助机构人员独享的科学研究计划,数据一旦能够广泛使用,就应尽早公开数据。在各种情况下,资助机构将负责确定数据独享的明确期限。学者们根据数据发表论著的权利应当受到保护,多数情况下,从数据收集到数据提供使用的一年标准时期内,对上述权利的保护是完全可以做到的,因此,如果数据独享的期限超过一年,就必须说明原因。

研究人员的个人研究保密权受到保护,不能对原始调查或对数据向其他研究人员的传递进行干预,因为这构成了对个人研究保密权的侵害。应尊重有关数据机密的国家法律。

本国研究人员有权使用其他研究人员在本国收集的数据,而且至少应当同时有权使用相应的出版物。如果可能,这些数据一旦由原研究人员公开,这一权利就应生效。

所有研究人员,不论是研究的发起人、数据的建档人员、数据编辑人员,还是数据用户,都应当力求最大限度地获得和使用数据。由于全球变化提出的问题需要用多国的和跨学科的研究方法来解决,应当向开展全球环境变化任一方面问题研究的研究人员公开从这些计划得来的数据。

2.13世界气候研究计划的数据信息管理政策

世界气候研究计划(wcrp),是1967~1980年执行的世界气候计划(wcp)的子计划之一。世界气候计划(wcp)由世界气候资料计划(wcdp)、世界气候应用计划(wcap)、世界气候影响计划(wcip)和世界气候研究计划(wcrp)四个子计划组成,而wcrp是其最主要的组成部分。wcrp从70年代中期开始酝酿,1980年开始实施,由世界气象组织(wmo)和国际科学联合会理事会(icsu)共同组织。近年来,随着全球变化研究的酝酿和深入,wcrp、igbp(国际地圈生物圈计划)和ihdp(国际全球环境变化的人类因素计划)均成为其研究组成的重要方面。wcrp着重研究气候系统中物理方面的问题,igbp则着重研究地球系统中的生物地球化学问题。wcrp的目的是扩充人类对气候的认识,探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度,它包括对全球大气、海洋、海冰与陆冰以及地表的研究。

wcrp的长期目标是:改进和扩大对全球和区域气候的认识;设计和实施深入了解重大气候过程的观测和研究计划,包括海气相互作用、云与辐射间的相互作用、陆气相互作用;发展气候系统模式,论证对各种时空尺度的气候的预报能力;研究气候对人类活动如大气中co2增加的敏感性。

1988~1997年,wcrp主要致力于以下活动:进行全球气候分析、评估;进行数值实验、模式比较,改进物理过程的参数化方案;进行陆面过程、云辐射反馈、边界层及海冰的研究;实施“热带海洋与全球大气”(toga)计划、“世界大洋环流实验”(woce)和“全球能量与水循环实验”(gewex)计划。

由于wcrp是icsu与wmo组织的,icsu的世界数据中心(wdc)系统的有关政策自然适用于wcrp。针对气象学与业务预报的发展,wmo成员组建了一系列数据中心处理专门数据及日常的天气观测。并且通过wmo的协调,各国国家气象局属下的数据中心系统收集、储存了许多水文数据和大气数据。虽然其存取途径与icsu数据中心不同,但从数据共享的原则上来讲是可以获取的。

2.2一些国际组织的数据信息政策

221国际地球科学信息网络集团(ciesin)

ciesin始建于1989年,是一个致力于为全球环境变化研究人员提供服务的非赢利组织,专门从事跨机构和跨学科的物理、自然和社会经济信息的存取与整合。

ciesin的努力方向是使由美国政府机构、科学界、非政府组织、世界各国政府组织收集的信息能为科学研究、公共决策和教育事业广泛应用。该集团正在开发下列资源和能力:

①在全球环境变化方面,全球尺度的人与自然相互作用时间序列、基准数据和信息。②用于数据存取、跨学科研究和分析的先进网络的计算工具。③在社会经济与自然科学研究机构之间、研究与决策机构之间建立桥梁。④通过国际性的数据编目网络进行数据鉴定、采集、管理、整合与传播分发。

ciesin可以同时进行人工和电子信息服务。它通过以下活动和数据计划提供服务:

①信息合作计划。②nasa地球观测系统数据和信息系统(eosdis)的社会经济数据及应用中心(sedac)。③由美国白宫科学技术政策办公室地球与环境科学委员会指定的美国全球变化研究信息局(gcrio)。④由国际社会科学理事会(issu)的全球环境变化的人类因素计划(hdp)指定的数据信息系统(hdp/dis)。⑤对全球变化的分析、研究和培训系统(start)国际秘书处给予实际支持。statr是由igbp、wcrp、ihdp联合组织的一项活动。⑥第三世界科学组织网络的数据与信息系统。

ciesin数据信息系统已进入internet,网址为:telnet:catalog.ciesin.org.然后根据屏幕提示获取有关信息。

2.2.2世界数据中心(wdc)

1955年9月,国际科学联合会理事会(icsu)国际地球物理年(igy)特别委员会针对当时的数据需求通过了建立世界数据中心(wdc)的决议。当时,地球物理学的发展已使得传统的数据系统方式显得陈旧落后。由美国国家科学院提供资助建立了数据中心,命名为wdca,由前苏联科学院组建了wdcb,在几个欧洲国家及日本和澳大利亚也相继建立了分学科中心,形成了wdcc。

由于wdc在igy数据收集方面发挥了十分良好的作用,所以icsu决定在igy结束后继续保持wdc系统,并由其负责长期收集那些固定监测网络的数据和专题数据相对集中的新计划的数据,如由igy派生的太阳活动平静计划(iqsy)、作为地壳动力学计划(cdp)延续的上地幔计划(ump)以及国际磁测量计划(ims),中层大气计划(map),日—地能量计划(step),世界气候研究计划(wcrp)及国际地圈生物圈计划。截止目前,wdc系统已有44个分中心。

icsu的wdc系统遵循极为简单而又明确的原则:

①向“真正的”科学家提供的数据不得超出复制的费用;②数据交流要在有关wdc之间进行,并对数据备份以预防灾难性的意外丢失;③任何科学家都可以参观数据中心并利用数据;并要公布数据目录。

另外,根据资源情况,数据中心还要帮助科学家找到wdc系统未收录的数据。

1995年10月在荷兰瓦赫宁恩召开wdc全体会议上,还达成了出版新的wcd系统指南的协议,该指南可通过www网查询。目前,美国、俄罗斯、欧洲、日本和中国的各wdc分中心都建立了主页及邮件清单,其网址为:

http://www.ngdc.noaa.gov/wdc/wdc.main.html

或http://www.wdc.rl.ac.uk。

邮件清单可以用来讨论共同关心的问题,地址

wdc.org@ngdc.noaa.gov

2.3世界环境与生态系统监测和研究网络的有关数据政策

231全球性网络

(1)国际长期生态研究网络(ilter)的数据管理

国际长期生态研究网络(ilter)是一个以研究长期生态学现象为主要目标的国际性学术组织,其任务是:

①加强对一些跨国和跨区域的长期生态学现象的认识。②促进多个研究站参与的比较与综合研究。③方便地为参与站际合作及在不同环境和不同学科工作的学者提供信息。④促进各种观测和试验的可比性、研究和监测的综合性与数据交换。⑤加强有关长期生态学现象的研究及其相关技术方面的培训活动。⑥促进跨国和跨地区的长期比较研究和试验的开展。⑦促进大时空尺度上的生态系统管理和可持续发展研究,为改善预测模型方面的科学基础作出贡献。

根据这些任务,ilter执行委员会提出了推动全球性长期生态学研究的相关建议,即建立各国网络间的信息交流网,出版各国长期生态研究网络、研究系统和人员的指南,建立全球性的长期生态学研究项目,解决方法的标准化和尺度转换的问题。由此,构成了数据信息管理的基础:①改善世界各地lter研究者的通讯和信息获取条件,特别是电子信息;②出版全球长期生态研究站的指南,并为目前未与internet联网的地区建立访问ilter服务站的机制;③解决尺度转换以及取样和标准化问题。

(2)全球环境监测系统(gems)的环境数据及全球资源信息数据库(grid)

gems成立于1975年,是联合国环境规划署(unep)“地球观察”计划的核心组成部分,其任务就是监测全球环境并对环境组成要素的状况进行定期评价。

参加gems监测与评价工作的共有142个国家和众多的国际组织,其中特别重要的组织有联合国粮农组织(fao)、世界卫生组织(who)、世界气象组织(wmo)、联合国教科文组织(unesco)、以及国际自然与自然资源保护联盟(iucn)等。

gems的目标是:

①增强参加国家的监测与评价能力。②提高环境数据和信息的有效性和可比性。③对选定领域进行全球的和区域的评价,收集全球环境信息。1992年联合国环境与发展大会以后,gems根据《21世纪议程》和可持续发展的需要,又增加了以下目标。④加强un专门机构间的合作。⑤促进学科(sectoral)数据集(包括社会经济学数据集)的收集。⑥向地方和国家当局提供设备和方法,综合利用学科数据进行政策方案的分析。⑦增加标识符(indicators)的使用。⑧发现具国际影响的环境问题,提供早期警报。

gems的活动主要有以下三方面:①数据与信息:系统地收集和报道环境数据,进行数据协调活动,加强国家和区域的环境信息网络。②全球监测网络:主要是陆地生态系统监测和环境污染监测,如大气组成和气候系统、淡水和海岸污染、空气污染、食物污染、砍伐森林、臭氧层耗减、温室气体增加、酸雨、全球冰盖范围变化以及生物多样性问题等。③学科的和综合的环境评价:包括制定框架计划,确定评价方法,支持国家、区域和全球水平的环境评价。

gems的最终目的不仅仅是收集数据,而是在进行环境监测的同时,在所收集数据的基础上对环境状况进行定期评价,从而提高对环境的管理水平和环境的监测与评价水平。

gems所收集的数据必须先进行精确度检验,否则是没有什么用处的。因此,为了能提供简短而有用的数据(这些数据能够反映趋势或者能够与在不同时间和不同地点监测同一问题所收集的数据进行比较),就必须对原始数据进行筛选和处理。最后,还必须对这些数据进行评价,以确定环境的变化趋势。gems已制定了几种处理数据的方法。在诸多领域,由最主要的国际组织或参与制定监测计划的国家机构负责贮存并处理原始数据。这将是一件长期而繁琐的工作,如记录温度的监测站每年365天、每天24小时都要这样重复不停地记录,这些原始数据还必须经过处理,才能对科学家或环境管理者有用,才能从中发现问题的主要发展方向。例如,世界气象组织(wmo)就负责处理并评价wmo/unep联合计划所收集的bapmon数据;加拿大内陆水中心(位于安大略省伯灵顿)负责贮存全球淡水污染物监测中所获得的数据。此外,设在伦敦大学的监测与评价研究中心(marc)是gems进行环境评价的得力助手。该中心每两年出版一本《环境数据报告》,至少每年组织一次研讨会,在低成本生物监测技术以及建立相关的全国性数据库方面对发展中国家的人员进行培训。marc还出版了有关监测和评价技术方面的一系列重要研究报告。同时承担了若干组织的监测和研究工作。marc不贮存原始数据,但负责处理原始数据,并把已处理过的数据贮存在它自己的环境数据库中。marc的数据库贮存了来自gems的已被处理过的大部分数据。今后,打算把该数据库建设成为世界上最重要的环境数据源之一。但是,该数据库中的数据没有进行地理参照(即没有地理坐标)。因此,gis不能对其进行处理。为了能供grid用户使用,还必须给marc贮存的数据赋予地理坐标。

unep的《环境数据报告》是gems所有定期出版物中最为重要的,由10个主要部分组成,即:环境污染、气候、自然资源、人口、酸沉降、人类健康、能源、交通、垃圾、自然灾害以及国际合作。其中每一部分都有一个简短的摘要,各种解释性曲线图表以及用表格表示的数据。由于《环境数据报告》主要是提供数据,则不是数据的解释,因此,gems又支持世界资源研究所编著出版了解释性的出版物——《世界资源》。该书包括了一系列有关主要环境问题的不同方面的长文章,并附有用表格表示的数据。该书也是每两年出版一次,与《环境数据报告》隔年交替出版。gems数据可供许多不同的人以不同的方式利用。当然,最重要的是可供科学团体用于分析和进一步研究,使环境管理者和政策制定者能重视环境评价,并能使这些数据得到更加广泛的利用。为此,gems于1988年筹建了“环境图书馆”,目的是编辑一些以通俗语言编写的出版物,既能被不具环境专业知识的人阅读和理解,又能提供比一般通俗读物更加详细的有关环境的见解。该“图书馆”已取得很大成功。现已出版了有关温室气体、臭氧层、非洲大象、elnio现象、食品污染、淡水污染、城市空气污染、气候变化等主题的读物,今后,这类系列出版物将不断扩充,将涉及gems的全部研究主题。

全球资源信息数据库(grid)是gems的一个重要组成部分,建于1985年。目前,grid正发展为一个由各中心组成的全球性网络,这些中心都能利用计算机技术来处理环境数据并分析各环境变量之间的相互作用。因此,grid就是在监测、评价以及环境管理之间(特别是在国家水平上)架起的一座桥梁。

grid的长期目标包括三个方面:①增强全球性和区域性具地理坐标的环境数据集的可利用性和公开交换;②向联合国和各政府间机构提供先进的环境数据管理技术;③使世界上所有的国家都能利用与grid兼容的技术进行国家的环境评价和管理。

grid是以环境地理信息系统为基础的,而环境地理信息系统在大型计算机上可用来研究全球性的环境问题,在微型计算机上可用来研究部级的甚至区域的环境问题。

(3)全球大气观测系统(gaw)的数据管理

1989年6月世界气象组织(wmo)执行委员会批准了建立全球大气观测(gaw)系统的计划。目的是加强并协调wmo开始于50年代的由全球臭氧观测系统(go3os)、本底大气污染监测网络(bapmon)及其它较小的测量网络分别进行的数据收集活动。通过可靠而系统的观测,获取有关大气中化学组分变化及相关物理特性的信息,以便进一步了解这些变化对环境和气候的影响以及对其进行调控的要求,使那些不良的环境趋势(如全球变暖、臭氧耗减、酸雨等)能得到减缓或制止。

gaw系统的数据收集与管理由受过专门培训的人员,按照特定的标准,使用统一的仪器进行操作。这样有利于保证数据的质量。

数据存储活动由设在wmo成员国的各wmo数据中心承担。设在加拿大大气环境管理局的wmo世界臭氧数据中心(wodc)负责收集臭氧数据,并每2个月公布一次分析结果;设在美国noaa的国家气候数据中心负责存储有关降水化学分析、悬浮颗粒物质和大气浑浊度的数据;设在俄罗斯的世界辐射数据中心负责收集太阳辐射数据;设在日本气象厅的wmo世界温室气体数据中心(wdcgg)负责收集除臭氧外全部大气气体的数据。此外,有些数据也存储在一些国家数据中心或国家项目的主持机构。有一些wmo成员国负责提供中心实验室和培训条件。

在gaw范围内已开始设立质量保证与科学活动中心(qa/sacs)。这些中心将在确定gaw测量数据的质量目标和质量保证标准方面发挥重要的作用,还将配合gaw测量活动进行必要的培训。第一个qa/sac建在德国garmisch-partenkirchen的环境研究所,它将负责欧洲和非洲gaw数据的质量保证与质量控制(qa/qc)。gaw还将在美洲、亚洲和其它地区建立这样的中心。(4)全球气候观测系统(gcos)的数据管理

气候变化是全球变化中的一个重要方面,它所涉及的问题会影响人类生活方式的许多方面。气候问题已列在国际政治议事日程的最前列,形成了大量创议的重点,包括政府部门和科学界的专题讨论会、代表大会、政治声明,以及社会发展研究报告。1992年各国政府首脑签字承诺的《联合国气候变化框架公约》就说明了气候变化问题的重要性。

在全球气候变化研究的支持保障方面,数据与信息系统和数据管理方法有着决定性的作用。全球气候研究需要大量的、各种类型与来源的、全球的、区域的和局部的数据,因此,要加强并扩大目前的气候数据管理计划,说明需存储哪些数据、确定数据的质量与可获取性、促进数据交换,这些都是非常重要的。

进行全球气候变化研究还必须重视对气候记录中不确定性的定量表示,要建立高质量的区域性和全球性基本气候数据集。在这一方面全球气候观测系统(gcos)将与世界气候计划(wcp)的数据部分紧密合作。

目前,差不多所有的气候数据与其它地面基础数据都是通过世界天气监测网www的全球通信系统(gts)和卫星数据收集系统进行收集的。由于气候的描述必须兼有空间数据和非空间数据,其数据量要比目前在gts中流通的量大几个数量级。因此,需要改进gts收集附加分类数据的功能,或者建立一些辅助系统。

为获取卫星仪器观测数据,需利用地面配套设备。同样的设备可用来接收几个卫星的数据。因此,如果和其它研究或观测计划共用卫星与地面设备,则气候数据成本可有效降低。卫星数据与地面数据的合并通常可以提高其价值,而实时处理可以有助于控制成本。

以易获取形式进行长期的数据归档存储,对于气候变化研究具有决定性的意义。随着技术和模型的发展,需对长期数据集进行重新处理,因此必须要附有辅助数据或称作“元数据”(metadata),表明该数据处理或校验的情况以及质量控制评价、算法指示符等。对于大多数卫星仪器数据集来说,必须要含有足够的档案库存储器,以便能对原始仪器输出的地球物理参数进行重新计算,使修改后的数据成为有用的信息。

产生以空间为基础的气候数据的所需的总计算能力越来越大。要获取空间数据需要开发多信道技术和多种仪器协作测量的方法,建立质量控制方面的数值模型;还需要经常对全部原始数据进行重新处理,以便能不断更新校验记录或改进数据处理技术。

这些问题是gcos将要解决的具有代表性的问题。为此,gcos将以综合性基本数据目录、分布式数据中心、综合性国际联网功能、以及与国际数据标准相一致的开放式系统结构为基础,制定一个国际gcos数据管理计划。在这项计划中,gcos将充分利用icsu世界数据中心系统来加强其实力。

(5)世界天气监测网(www)的数据管理

www数据管理的目标是,将www观测网络和通信系统连接成一个协调的全球系统,满足www计划以及wmo其它相关计划的需求。数据管理的任务是,协调有关wmo数据交换标准编码和数据表示形式的制定与维护,管理并促进数据处理和操作软件的交换、协调分布式数据库系统的发展,进行气象数据的交换。

www系统提供的信息包括:

①基础气象学、水文学、海洋学和其它相关的环境数据,以数值代码的形式存储,可供各方面利用。②天气分析、预警和预报数据,包括为一般目的和为各种专门活动(如农业、航运业、渔业、交通、水文、水管理、工业和旅游业)提供的数据。③对由气象现象(特别是热带气旋)引起的自然灾害的预警报。www的数据管理系统,按照开放式系统互连参考模式和国际标准化组织(iso)的有关标准,其最终目标是通过各种通信网络将管理方式和复杂程度不同的各种型号的计算机系统互连起来。现在,对气象数据的交换、归档和检索,都采用了二进制通过形式来表示数据的值,这就是向最终目标迈出了成功的第一步。www数据管理系统可保证对www数据进行有效的组合、交换和处理,帮助所有成员从观测系统和数值天气预报(nmp)模式中获得最大的好处。通过有规则的管理,可改善数据质量并能使各成员更容易获取www数据和产品,从而可提高wmo数据工作效率,使其它wmo计划也都能从www基本系统中受益以支持其运行需要。1993年,wmo征求了气候学专家们对数据的需求和意见,制定了wmo分布式数据库(ddb)计划,现已进入实施阶段。为了改善www观测数据的质量,wmo在各区域设立了数据质量指导中心,还编辑出版了《www数据管理指南》,对www系统数据管理的各个方面提供具体的指导。

(6)地球观测系统(eos)计划的数据信息系统(dis)

地球观测系统(eos——earthobservingsystem)计划是由美国宇航局(nasa)发起,欧洲空间局(esa)、日本、加拿大等多国空间机构参与的大型国际计划,是近年来也是未来十年国际上最宏大的一项遥测地球计划,是一项跨世纪的长期计划。eos计划最初是为了参与美国全球变化研究计划(gcrp),以航天领域能作出贡献为其目的缘起的。从80年代开始,nasa一边准备与美国国家海洋大气管理局(noaa)、esa、日本、加拿大的合作体制,一边致力于地球环境问题的研究,逐步推进而发展了eos计划。eos科学与任务需求工作组于1984年提出报告,eos科学指导委员会对报告进行了讨论,提出了现在的eos计划,并于1985年获得美国总统的明确支持,并把eos计划置于利用空间观测技术实施地球系统科学和全球变化研究的主要位置上,因此,eos计划与国际地圈生物圈计划(igbp)、美国全球变化研究计划(gcrp)间的关系非常密切,起到相辅相成、互相支持的作用。

进入90年代,在美国、欧空局、日本、加拿大等国的积极推进下,eos计划获得重要进展。随着eos数据信息系统(eosdis)的启动,以及今后几年一些大型平台的升空,eos计划的主计划大约从1997年左右开始。在这之前,各参与机构围绕全球环境变化、资源调查都在积极地推进eos计划的实施。目前,eos计划的目的已经明确,已构建好框架,学科研究课题及其优先领域也已拟定,卫星及其传感器研制和发射也已列入日程。

eos计划的一个主要目标是将依靠各研究组织及其合作增强eos数据的应用能力。以往的经验表明,只有通过一定的组织程序建立起来的信息系统才能更有效地发挥作用,而积极的用户参与是其程序中的重要一项。为了有效地支持eos科学研究,eos计划拟建立庞大的数据信息系统(eosdis)。eosdis已在1991财政年度随eos的重新启动而正式开始实施。初始任务是利用现有数据来支持已有的地球科学与应用数据系统,在适当时机将这些系统纳入eosdis网络,这一步骤靠给用户配置计算机设备来完成,积累一定经验之后,有关eosdis的处理、分发、建档等活动的试验性文件将产生并提供给研究团体检验。根据用户反馈意见,持续不断地改进原有系统。

未来eosdis的功能如下:

①eos极轨平台及其载荷的运营管制;平台的寿命是5年,eos的任务是15年,因此要更换两次平台,在替换平台期间不能产生数据的间断现象。这是eosdis对数据信息系统的一个重要发展。②eos数据的处理和再加工;制作1-4级的数据产品,制作标准产品和特殊产品。③数据的保存、分发。④信息管理。⑤网络的建设。⑥数据算法的交换。

eos数据的使用和交换原则:

eos数据的使用者分为缔结了研究合同的用户、与eos运行有关的美国国家机构中的用户和其他考虑想将数据用于商业目的的用户三种。前两种用户享有使用eos数据的优先权。

由研究型设备得到的数据:①研究数据对于参加国的研究者来说,以不超过数据的复制和传输费用的价格提供;②为使其它国家的使用者也能在上述同样条件下获得数据,最好缔结研究合同;③经过处理的eos数据、研究结果、算法也可依照与提供原始数据相同的条件向其他研究者提供。

由业务型设备得到的数据:①eos计划的目的之一就是向任何数据使用者和任何使用目的的用户提供数据;②所有数据的取得和使用,必须经提供观测数据的机构的同意;③确立一种数据提供手段,使所有的机构对于任何申请者和任何数据都能以合理的价格保证提供;④任何研究型设备的提供机构在将来都可以把研究型设备变成业务设备。

(7)全球陆地观测系统(gtos)数据的获取、管理与流通

由三个国际组织:萨赫勒与撒哈拉观测计划(oss),国际地圈生物圈计划(igbp)的全球变化与陆地生态系统(gcte)核心计划和联合国教科文组织(unesco)的人与生物圈计划(mab)共同发起,达成了建立全球陆地观测系统(gtos)的协议,其有关数据政策如下。

在确定并开始实施全球陆地观测系统的过程中,需要考虑被监测的变量、监测系统的时空结构、实施计划、研究站选择/管理、测定方案、资金来源、其它操作要求以及与其它网络的耦合。所有这些都与数据处理有关。同时,一个设计得好的信息管理策略将为此网络奠定基础。在很大程度上,数据定义和管理草案将规定网络本身的结构。

为了根据信息和数据流来确定网络的基本结构设计,就必须始终记住以下三点:①形式必须遵循功能:只有确定了系统功能之后,才能决定采用的硬件和软件。②技术有效性和转让:网络中各研究站的可达性、舒适性(水、电和通讯系统)以及工作人员的水平具有很大的差异性。所有数据管理方面的决议必须考虑这种差异性,并提供各种适当的选择。③数据流通:网络的目的就是促进数据的流通和收集。在网络中以及在网络在各合作机构之间,数据必须畅通无阻。因此,通讯在网络发展中是一个极其重要的因素。

数据获取

应首先确定被监测的变量和要能的数据用户。应符合网络的主要目的,尤其是帮助限定被监测的变量,包括格式、抽样频率、分辨率和分布。

①数据质量目标(dqos):在采样、监测和定期复查之前,就必须制好dqos。若未达到dqos,那么所收集的数据集就没有什么用处,并且妨碍数据之间的相互比较。②测定单位:每一个变量必须用标准的测定单位来表示。③统一方法:在整个网络中,必须统一采样的方法,即尽可能采用标准的测定技术和方法。④网络手册:把所运用的一般采样方式、变量单位和测定方法绘编成网络手册,为网络的工作人员和用户提供清楚的指南。网络手册将定期复查和更新。⑤核心数据:构成网络的各研究站将负责收集专门的核心数据。基本的数据集已经列出,但还必须包括本站的基本特征和土地覆盖数据才能进行gcte的评估。各研究站可选择收集他们所愿意收集的数据。在网络中,虽然总是鼓励协调一致,但是这种一致仅限于核心数据集的收集与提供方面。对于特殊的研究站(如特殊的生物群,特选的重点研究站)可指定收集和提供补充数据集。⑥空间数据:在收集与空间有关的数据时必须尽可能准确地标明数据收集点的纬度和经度。如有可能则组成光栅扫描网络或导线,这是最灵活的系统。

虽然某些与多变的或广泛分布的物象相关的参数将是很难准确定其空中位置的。但不鼓励用人工标志(如高山研究站的顶点或研究站的中心点)来表示数据的空间属性。

数据流维护规划

①数据输入:应采用统一的数据输入模式(有效的数字化格式和硬拷贝格式)把核心数据输入数据库。②数据的互换格式:数据供给者与用户之间的数字化数据的互换将只有通过统一的格式来实现。③数据存档:核心数据档案库应保存在地区数据中心或专题数据中心。虽然全球中心不重复贮存这些数据库,但是这些中心相互间是直接联网的,通过任何一个中心都能存取所有的数据。④数据传送给用户:数据能以联机、脱机和硬拷贝方式提供,目标是使所有的数据都能联机提供用户使用。⑤数据共享:网络的成员应当服从统一的有关数据共享、属性程序和商品化利用的协议。可把英国环境变化监测网络(ecn)达成的协议作为仿效的样板。

数据管理

图1是一个推荐的数据管理结构模型,共分为三个层次。层次1为网络台站,每个研究站都有责任进行研究、数据收集、数据输入和质量控制。层次2为地区数据中心(rc)和专题数据中心(tc)。图1与数据管理有关的gtos结构模型

地区数据中心需设5~10个,其任务是:数据存档;编制报告;质量评估;协调技术支持;检测数据的应用,包括由非网络用户提出的对数据进行分析和扩充的建议;与非网络的研究站进行合作;存取非网络数据;把数据集提供给用户。

每个地区数据中心的职责就是为研究站保存所有核心数据集的档案库拷贝,以此为目的,每个地区中心将联接成网络。在特殊情况下,地区中心可以委托其它中心行使其职责。

①在设在专题数据中心(tc)的地方,可以把特殊变量的管理委托给他们。例如,专门负责生物多样性保护研究的世界自然保护监测中心(wcmc)。②在技术和基础设施较差的区域,可以建立支撑中心并委托负责存档之前的数据准备工作。③可以委托支撑中心进行专门的实验室调查,包括网络中一批研究站的样品分析。例如水或有机物的化学分析。

层次3为总数据中心(metadatacentre)。

唯一的文档文件数据中心将对中心协调委员会负责:①保存所有有效数据集的目录或索引,包括有关格式、存取和有效性的详细说明;②保存利用过这些数据的人员名单;③确保网络内信息流的畅通;④确保质量控制和评估的全球协调;⑤保存操作日程表;⑥与内外合作者和数据用户保持联系。

(8)全球海洋观测系统(goos)的数据管理

全球海洋观测系统(goos)是一个国际合作系统,其主要任务是应用遥感、海表层和次表层观测等多种技术手段,长期、连续地收集和处理沿海、陆架水域和世界大洋数据,并将观测数据及有关数据产品对世界各国开放。

goos的主要目标是获取全球统一标准的海洋数据集,据估计,其核心数据集可能达到20~30种,因此,这些数据应用效率只能通过有效的数据管理来实现。goos数据管理的基本策略是数据存取便捷,各国充分共享。这一策略是goos获得各国(特别是西方国家)财政和物力资源支持的关键。据设计者初步估计,goos建成后,数据管理经费每年将达2~4亿美元,约占goos整个维持费用的20%左右。

goos数据管理包括数据获取、传输、产品制作和模式设计等过程。这些过程的执行机构是地区中心和世界数据中心(海洋学)。每一过程都存在数据质量控制问题,为了取得统一标准的高可靠性数据,传感器的比测和相互校准,测量和传输过程的数据质量控制和误差检验等是数据管理的基本内容,www、igoss、gloss和国际海洋数据与信息交换系统(iode)以及银行、航空等商业部门数据管理系统适用的先进技术、软件都将引入goos数据管理,goos数据管理系统将随上述领域的技术进步而逐渐升级和完善。

232区域性网络

亚洲-太平洋区全球变化研究网络(apn)的目标是要在政府间建立一个协作网络,以促进亚洲-太平洋地区各国的全球变化研究,以及加强各国处理全球环境变化问题的能力,该网络十分强调需要在亚太地区引进和加强电子和其他通讯系统,以促进本地区数据与信息的交流,解决诸如数据政策的发展、数据标准化和质量保证等有关问题。应该发展一个联合或通用的数据集。

欧洲全球变化研究网络(enrich)的总体目标是为全球变化研究国际行动作出欧洲的重要贡献。考虑到欧盟成员国现有的活动,enrich的目的是为欧盟的政策目标的发展提供知识基础。这将通过充当信息交流的场所和促进在研究与能力建设方面的合作来实现。enrich的一个重要努力是在internet建立enrich服务器,发展横跨欧洲的先进通讯网络《高频带宽度、高分辨率、相互多媒体服务》,特别要联系整个欧洲的大学和研究中心。

美洲国家间全球变化研究所(iai)的研究范围为美洲、欧洲-非洲和远东-西南太平洋地区,其主要目标是:①指导和支持基础研究;②收集和管理数据;③促进人类资源的开发;④为制定与全球变化有关的公共政策作出贡献。其基本原则是促进标准化数据和信息的交换。

2.3.3国家网络

美国长期生态学研究网络(lter)计划由美国国家科学基金会(nsf)资助,于1980年正式启动。它是世界上第一个以长期生态学现象为主要对象的研究网络。现在它已经成为世界上规模最大、研究水平最高的部级长期生态学研究网络。lter重视数据集的可比性以及方法和设备的标准化。数据集的可比性至少包括统计和实时记录。设备的标准化还包括测量、方法及计算机的标准化,其有关通讯、数据控制以及分析用软硬件的标准化在1988年就已选定。

成立于1992年的英国环境变化监测网络(ecn)是一个综合性的环境监测网络。该网络旨在收集、存贮、分析、解释以一系列关键变量为基础的长期数据。这些变量是从遍布英国的47个陆地试验站和谈水试验站收集到的。存取数据库的计算机网络对所有的数据提供者开放,并进行每年一次的数据整编。

中国生态系统研究网络(cern)是在中国科学院和国家有关部门的支持下,从1988年开始筹建的,与其它网络相比较,更强调网络的整体性和总体目标,强调直接服务于解决资源、环境方面的问题;在观测方面强调观测仪器、装备和观测方法的统一,以使取得可以互比的数据;在数据方面强调数据格式的统一和数据质量的控制,强调数据共享,强调数据的综合与分析。现在正在投入建设中国生态系统研究网络信息系统(cernis)。

2.4美国国家的数据政策

美国是全球变化研究投入较大的国家之一,其在数据、信息政策方面对国家计划有举足轻重的影响,值得借鉴。美国全球变化研究计划(usgcrp)力求实现以下目标:①建立一项相互协调的综合性长期计划以记录地球系统的状况;②增进对地球系统过程的认识;③增强预测能力。美国认为,对数据和相关信息的有效管理以及数据资源的全面共享是实现这些科学目标的关键。这里的有效管理是指自始至终地支持高质量的长期数据集的生产与保存,保证便利而廉价地使用数据及相关信息,以及在全球数据的生产与分发中采用相应的国家与国际标准等。

在此种需求下,美国全球变化数据管理跨机构工作组(iwgdmgc),于1989年11月对各成员机构的数据管理和使用政策问题进行了调查,起草了七项声明,负责起草声明的工作组成员,包括美国能源部(doe)、商务部(doc)、内务部(doi)、环境保护局(epa)、国家宇航局(nasa)、国家海洋与大气管理局(noaa)、国家科学基金会(nsf)、海军部(do)和农业部(usda)的代表,经过修订的政策全文可见附录2。

1991年7月2日,白宫科技政策办公室下属的地球与环境科学委员会已批准了这些声明,并经白宫国内政策委员会的全球变化工作组及其它工作组讨论后正式通过。声明正式发表六年来,各成员机构依据这些原则在全球变化研究中起了重要的作用。

2.5国际关于信息自由的法规(附录3)

根据国际上颁布的关于“自由与均衡的信息流通”法规,也可以获取有关政府的信息。这种途径,即获取政府信息途径的基础是公民有权检查政府和政府的记录。迄今为止,只有有限的几个国家实行信息自由或途径公开的立法。表1概括了当前的概况。有关获取信息的途径的立法方面人们提出许多重大问题,其中以下三个因素较突出。

表1获取信息途径的法案:颁布取得信息途径的方法

国家法规颁布年份

澳大利亚1982

奥地利1973

加拿大1983

丹麦1964(1970年修订)

芬兰1951

法国1978

荷兰1979

新西兰1983(1982年修订)

挪威1970

瑞典1949(1976年修订)

美国1967

资料来源:海牙社会研究所为《世界交流报告》编写的材料。

(1)成本因素

信息途径公开的权利不可避免地要带来公共预算所必须承担的费用问题。例如,在澳大利亚,1983~1984年度用于满足信息要求的费用为1760万美元。这就对享有获取信息便利条件受益者提出了问题,而且某些社会分子会不会滥用这种权利?这一问题反过来又导致对不同用户集团收取不同费用的问题。

(2)技术因素

政府机构越来越多地运用电子手段来存储信息。公众寻求的信息的电子格式提出了需求者如何取得读懂这种格式所必需的技术问题。

(3)国家安全因素人们担心,国家安全的概念可能会轻率地扩大到把政府希望保密的文件包括进去。许多政府已引用国家安全问题为理由来说明为防止非法泄露政府机密而限制信息自由是正当的。但是这就产生了如下问题:什么样的信息才能被认为属于公开领域的,以及这样的信息能否全都可以不受官方限制。特别是情报机关一直争辨说,获取信息的种种要求破坏了它们的安全安排。

3国际全球变化研究数据与信息政策的特点

3.1目标一致——自由、公开地共享全球变化数据集

目标是否合理或符合客观情况对国际、地区和国家全球变化研究活动影响甚大。这个目标不是指要达到什么目的口号,而是指在一定时期内发展的方向、任务及所要达到的基本目的。这是在综合国际发展趋势,根据国家或地区的需要,同时权衡于自身研究能力的基础上提出的。在这方面,美国是具有很大影响力的。

美国的全球变化数据管理跨机构工作组(iwgdmgc)建议让所有全球变化人员全面、公开地共享整套全球变化数据集成为一个基本目标。在其颁布的政策中,全球变化研究人员是指那些在研究机构、企业、政策部门和非政府部门中进行基础研究和应用研究的人们。全球变化研究数据集是指那些对本国(美国)竞争性的工业应用系统以及改善环境管理系统可能有用的数据集合。

iwgdmgc要求数据集以实时方式提供。数据一旦可供利用,全球变化研究人员就有权公开、自由地获取。为了实现这个目标,现行保障机制为:数据必须送交“档案馆”,由其建立关于数据集的信息系统,并供研究人员使用。虽然,上述目标比较合乎实际,现代的信息技术发展也为数据的共享提供了基础,但是在数据集实时提供方面仍难以统一。这是因为,服务的及时性定义取决于具体的资助机构,而不是用户。这个问题现在存在,以后也许仍将存在。

3.2数据集的特征与管理

(1)数据准备

没有充分的数据准备就不可能实现全球变化研究计划和目标,没有社会化和网络化的数据源,无论国际性计划、还是国家计划的研究都会困难重重。近年来,特别是1kmavhrr数据集的成功,人们已经意识到了数据准备工作的重要性。从过去的经验教训来看,过去常常忽视了高质量的长期数据集的建设、维护,缺乏长期研究的资源。其中的原因较多,因素之一是对长期数据集的投入较大,各机构难以求全;因素之二是轻视数据工作,重视软硬件系统,使得数据处理工作不能连续,或造成用户的重复开发;因素之三便是轻视数据的标准化和规范化。根据这些状况和国际、国家有关计划的实现目标,政府数据政策明确提出全球变化研究计划需要及早、连续地监督、管理高质量长期数据集的建设、维护、验证和说明,以有利于存取与分发。由于长期维护大量数据的费用很大,所以在计划开始时采集数据就需要从此首选目标出发。而且,数据集的合理准备、验证、描述与维护对其是否能为科学界广泛应用十分重要,所以对于工作的连续性必须强调,使那些中途参与工作的人能与最初参加研究的人员一样,能够尽快了解数据是如何收集、校正和交换的。

数据的标准化与规范化是指要使全球数据集的传播媒介,处理方法与通信应尽可能地使用国家和国际标准。许多数据集不能广泛使用的直接原因就是用户固有信息管理系统与数据集不兼容。所以,要通过国际标准与协议,使用户能够自由存取、阅读和加工数据而不必再去设计或购买专门的软硬件。

目前这方面的工作通过国家和国际标准组织取得了很大进展,其中有些组织的协议比较广泛,有些协议偏重于学科和具体应用。例如,国际标准组织制定的开放系统界面协议(osi)带有7种不同的通信系统,现已为广大用户所接受。internet上也有许多协议与网关为数据集信息的传播提供了条件,如x500,ftp及gopher,yahoo等许多检索引擎。

在数据准备工作中,尽管已取得了一些成功,但是要把它作为整个全球变化研究的一个重要组织部分进行投资,不仅要求项目负责人努力,还要有专门的数据机构帮助。要确保数据集能以标准格式提供给用户,并在必要的问题上达成一致的通信协议。

(2)数据的积累与保存

数据集的长期保存是实现数据可持续利用的重要保障。由于全球变化研究涉及的因素较多,对一些具有代表性的测量参数进行存档显得十分重要。针对这种需求,国际社会也很重视增强数据采集与数据生产机构的能力,使其能够对文档进行合理安排,存取数据集和相关信息。而“数据采集、维护与管理的程序与优先原则应由国际与国内的参加机构确定开发”,并要能够建立一种机制,来防止系统崩溃或遗失重要数据后便于进行恢复。

对于wdc,强调要在有关wdc之间进行交流,对数据复制贮存以预防灾难性的意外丢失。igbp与美国数据政策中都要建立一个情报交换所,由其负责重要数据集的保存与备份。hdp也采取和igbp一样的政策。

(3)数据的完整可靠

很容易看到,全球变化研究人员和有关机构十分重视数据的可靠性、完整性。许多计划与国家政策指出:“数据文档必须具备有关数据资源的能够容易获取的信息;包括质量评价、支持性辅助信息,以及有助于确定并获取数据指南与帮助”。

目前全球都在开发一种全面综合的全球变化数据与信息系统。igbpdis,hdpdis,starp以及美国gcdis都是为了这个目标而设立的。在这种系统中,数量质量显得十分重要,因为它稍有差错就会导致科学界用户的以讹传讹,得出的结论也许造成极坏的影响。因此数据系统的编制人员就有义务告诉用户关于数据本身的信息,由其进行判别是否采用。

目前,进行同行评议是验证与记录数据质量的重要机制,一旦具备这种表述清晰的编目、地址名录及查询系统的话,用户就会自己判断他们得到的东西是什么。这点也正是我国建立数据集仓库时常常缺乏的。

3.3实现目标的重要条件——费用低廉

为了保障数据的广泛利用与使用,国际社会十分强调使用数据的收费标准,首要原则是不能超出用户的边际费用。尽管这种情况常常受各机构的实际情况与政策的影响,但对研究人员(各机构定义不同)提供的数据基本上免费或仅收取复制费与传播费的边际费用。如世界数据中心对“真正的”科学家提供数据的费用不得超出复制的费用,但有些人员还是会受到限制的。

也许正如美国iwgdmgc指出的那样,收取一定的复制费和传播费用是一种管理大型数据集的有效工具。它可以确保该数据集不止被无止境的存取,使得数据传播机构不致受预算赤字的困扰,而专心地支持数据利用。对于小型数据集以及不常用到的数据,所付出的管理耗费可能还要超出收益,所以免费提供给用户使用可能更为有效实际。因此,国际上所奉行的基本原则是为了支持公益性的全球变化研究用户在使用数据时不应付出那些以商业利润为目的费用。

除了收费,行政管理上也要努力促进数据的获取与交流。数据与信息系统就是一种很好的保障机制。

3.4尊重知识产权与数据共享

尽管各国际计划、组织和国家十分强调全球变化研究者对全球变化的系列数据的全面和公开共享,但他们也都十分重视保护个人研究数据,只不过这种数据独享的明确极限都要由研究资助部门确定。对于那些在开始时数据仅供选定的研究人员独享的科学研究计划,数据一旦能够广泛使用,就应尽早公开数据。

有些数据,如遥感数据,应尊重有关数据机密的国家法律。这个问题始于1986年大众媒体使用遥感影像的问题。在美国,地面遥感商业化法案(1984年7月17日已成为法律)对那些对空间摄影感兴趣的公司强制实行发许可证计划,只有在国家安全或外交政策利益不受损害的情况下,才会发给许可证执照。这项法律使美国政府得以没收违反这一法案的任何摄像,从而发生了与宪法第一修正案的可能性冲突,因为正如最高法院所裁决的,该宪法修正案也规定了搜集信息的权利。因此,遥感搜集信息也可以得到第一修正案的保护。1986年5月,电台—电视新闻协会建议,陆地卫星法案应当与宪法第一修正案相一致。1987年2月该协会和全国广播公司就陆地卫星法案应用于媒介遥感方面向商业部提出了建议。

然而90年代以来,卫星侦察技术开始转入民用。美国政府也将采取充分利用民间卫星照片的态度,并把其作为削减财政赤字的一个组成部分。在此形势下,美国地球观察公司定于1997年6月发射专用1号卫星1997年5月17日,参考消息,第7版。届时,卫片的精确度将可从10m提高到1m的建筑物和标识。

因此,所有研究人员,不论是研究的发起人,数据建档人员,数据编辑人员,还是数据用户都应当在尊重知识产权的前提下力求最大限度地获得和使用数据。

4一些强化中国全球变化研究数据管理政策的建议

客观地讲,中国学者不仅较早地介入了而且积极地参加了国际全球变化研究活动,并取得了一定的成就。在国内,按照国家经济、社会发展的需求,从全球变化研究的思想和框架出发,组织了一批很有意义的研究项目,特别是在气候变化、水资源问题上取得了许多成果,而且得到了icsu、igbp、wmo以及联合国组织的高度评价。但由于众多原因,与发达国家相比还有差距。特别是全国性的全球变化研究计划至今尚未正式出台,难以指导和规划全面的全球变化研究活动。我国在能力建设方面,投入不足,建立资源共享体制困难重重。如前所述,全球变化观测与研究具有全球性、长期性、连续性、综合性、高技术、高投入的特点,产生的巨量数据需要进行汇编处理,必须深刻了解需求,使观测与研究与之相匹配,并能充分共享这些数据资源。

因此,我们建议,有关数据信息政策应尽早出台,具体内容如下。

(1)从根本上提高对地球科学、资源、环境领域以及全球变化研究的数据工作的认识数据工作是提高、改善科学认识和总结、发现科学规律的基础,特别是有关全球变化研究的综合性科学数据集,更是建立各种过程模型和区域性、全球性等大尺度模型所必需。因此,必须把数据采集、数据评价、数据处理、数据保存与数据共享纳入科学研究成果验收与评价的首要工作。

(2)利用“后发”优势,建立中国全球变化研究观测系统与数据信息系对于我国dis系统的建设,不必从头探讨,只须在国外现有先进水平基础上,对原有观测系统进行利用、改造,对观测要素的确定与规范化观测、仪器设备的统一购置与标定、数据网络规划与实施、数据评价与汇编处理、资源共享原则与具体规定等统一规划,做好协调工作就可以顺利进行。根据国际上igbp与wdc密切合作的发展趋势,目前首先要协调、加强我国全球变化研究重大项目与wdc—d有关学科中心的联系,同时根据需要增设新的学科中心,按照国际标准建立起网络式分布型数据信息系统。

(3)建立全国性的全球变化研究信息中心,加强全球变化研究信息的管理交流从中国全球变化研究一开始,就有不少有识之士认为,我们的工作重点首先应集中在基础资料和基本信息的收集和使用上,使更多的部门和科学家、企业家深入了解和参与igbp计划。尤其应重视国际全球变化研究计划的发展动向信息汇总及国内各相关学会、委员会、部门之间的信息沟通与交流。为此,需要在国内选择一个既参与全球变化研究又有信息管理与传播能力的单位做为建立中国全球变化研究信息中心的基础。该中心应为公益性、非赢利性的服务机构,是一个从事与全球变化研究有关的信息搜集整理、加工、传递、交流的专门机构。

(4)在互联网络上(如internet,asnet)上设立全球变化研究信息服务处网址与立项。由于互联网络上的用户众多,协议和规范已为众多人所接受,所以凭此进行数据共享,推动国内全球变化研究是十分便利而有效的工具。该信息服务处的主要内容包括:指示中国全球变化文献数据库、研究项目与成果数据库、会议信息库、中国专家及机构参与研究工作的项目库;出版有关全球变化研究进展的快报及其它出版物;举办必要的学术专题讨论会和调查报告。

通过以上努力,既可以扩大宣传,同时又可以加强我国全球变化研究数据与信息的共享,继而促进研究水平的提高。

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附件1igbp的数据政策

johntownsshend

johntownsshend博士是igbp-dis科学委员会主席

(美国马里兰大学地理系)

随着igbp各核心计划与框架活动从规划过渡到实施阶段,数据政策愈来愈成为igbp的重要话题。igbp窗为国际科学联合会理事会(icsu)的一个计划,icsu的各种原则与宗旨不言而喻地适用于igbp的发展。

自从1957~1958提的国际地球物理年之后,icsu一直保持了世界数据中心(wdc)系统,由其承担收集、储存、整理及重新分发数据的服务。icsu对其属下的计划规定义务以确保数据能自由公开地进行国际交流。其义务简述如下:icsu的项目都应能够具有提供数据细节和存储形式说明的数据管理计划,应由各成员组织提交给wdc,使得这些数据不仅能够为成员组织共享,也可以为所有科学家共享。因此,在一项icsu计划中,国家参与要签订协议,即同意按照数据管理计划提供数据。1990年,基于icsu既定的自由公开共享的数据与信息交流政策原则,提出了igbp-dis的数据政策。其描述如下:“igbp优先重视高质量的长期的全球数据集建设、维护、验证、描述、获取和传播,并包括新的全球数据集的综合与集成”,以及“全面公开共享整套全球变化数据集与全球变化研究需要的其它数据集,乃是igbpdis的基本目标”。(igbp报告no.12)根据icsu和wdc的原则,1994年12月在澳大利亚举行的igbp科学委员会会议上提议并通过了下面更为详细的数据政策:

①igbp需要及早并持续地对高质量的、长期的数据集的建设、维护、验证、描述、获取及传播进行约束。

②让所有全球变化研究人员全面、公开地共享整套全球集是一项基本目标。

③为了保障长期进行全球变化研究,保存所有数据是必要的。对每个及整体全球变化数据参数来说,应该至少有一个明确的说明文档。设定数据采集、保存与清除的先后顺序和标准应由国家与国际上的成员机构来制订。要建立一个“扫除”程序以阻止重要数据集的清除与丢失。

④数据文档必须包括有关数据储备容易获取的信息,涉及质量评价、支持性辅助信息,以及确定并获取数据的指南与帮助。

⑤全球数据集的处理、交流,以及媒介应尽可能地使用国际标准及恰当的通用国家标准。

⑥应以较经济的费用向全球变化研究人员提供能全面、公开获取的数据。首要原则是不能超出具体用户的边际费用。有关机构应承担研究人员之间数据交流畅通无阻的管理责任。

⑦对于那些尚处理原始调研者专用数据时期的项目,其数据一旦可以广泛使用,应尽快公开。对各种具体情况,资助机构应明确规定专用时期的终止期限。

igbp需要遵守公开、廉价获取数据集的原则,因为它是icsu的组成部分,如果它只保障自身数据的获取,就会导致从其它计划获取数据成本的提高。置于上述原则下的数据集包括野外数据、经过处理的遥感数据及模型输出结果等一系列产品。在这方面,利用数据集的igbp科学家应承担主要义务。在dis的协助下,igbp评估这些政策的深远意义时,发现要解决以下问题:

①核心计划将如何确定哪些数据集可以使用,并以保种格式分发?

②费用对数据利用的影响的什么?这些费用要求任何核心计划或框架活动应以较低成本提供数据。

③何种机制可以确保数据的传播?

④如何进行长期存档?这不仅涉及技术性问题,还关系到怎样确定责任与维护的问题。

⑤在这些活动中igbpdis与核心计划应起什么作用?

⑥其它可能卷入的机构组织能够承担什么义务(如世界数据中心系统,wmo数据中心系统等)?

⑦对其它有使用或复制限制的数据供应者,igbp应负的责任是什么?

⑧利用受知识产权保护的数据时,有一些重要问题与igbp项目和活动有关,特别是如果不得不依赖这些数据,而这种数据又非其科学结论所能替代时,igbp究竟能在多大程度上实施其科学计划?

⑨关于以igbp名义收集的数据处于专用时期时,igbp科学家与项目有何特权?

全球气候变化研究篇10

[关键词]气候变化;水文;水资源;影响

中图分类号:p331文献标识码:a文章编号:1009-914X(2014)40-0220-01

气候变化已经越来越成为人们所关注的问题之一,了解和研究气候变化对水文水资源的影响对于了解相关的水文水资源系统的生态平衡、环境保护、运行管理、开发利用、规划管理等具有重大意义。必须要对气候变化对水文水资源的影响进行分析,了解具体的研究方法,对其影响有大致了解,对其中产生的不利影响进行积极的改正,采取措施进行弥补。

一、气候变化对水文水资源影响的研究方法

1、气候变化情景的生成技术

各个地区之间的气候变化具有很大的差异性和不确定性,不能通过气候的预测很准确的表述各个区域的气候变化,即便是测量到的值也不是一个精确的,只是大致的估计范围,是一种可能出现的结果,这就被称为情景。可以根据已经取得的研究成果对气候变化情景的生成技术进行研究。比如说通过任意的情景设置,对可能出现的情景进行模拟,或者是通过对以往一系列气候环境的研究资料进行分析,进而得出自己想要的结果,亦或者是通过大气环流的模式,对气候变暖的可能情况进行分析。所有这些,都是气候变化情景的生成技术。

2、水文模拟技术

这是指通过模型来模拟气候变化对水文水资源的影响,在这一过程中,为保证水文模拟结构的准确性,因而保证模型的通用性和便于利用性;现有资料的准确性;模型内在精度的精确性等等。所有这些都是需要考虑的问题,只有保证这些问题的准确,才能较为正确的反应气候变化对水文水资源的影响[1]。

3、水文遥测系统的运用

所谓的水文遥测系统就是指一些自动化的技术和设备,这些技术和设备主要是为了采集远距离的水文信息。水文遥测系统主要有三个部分构成,这三个部门合理组合更加便于水文资料的搜集、储存、整编、分配和检索。通过水文遥测技术可以搜集到大量的信息,更方便对水文资料进行整理和研究分析。进而更好地研究气候变化对水文水资源的影响。

二、气候变化对我国水文水资源系统的影响

1、气候变化对我国河川径流的影响

河川径流一般对气候变化的反应比较敏感,气候的变化一有变动就可以在河川径流上反映出来。比如说我国从北到南,由干旱到湿润,山川河流对气候的变化反应迅速。在气候变化较为严重的今天,全球变暖已成为不可逆转的趋势,在这种状况下,气候变暖对我国山川河流的影响主要可能表现为三种结果,一种是北方径流量增加,南方减少;一种是南方增加,北方减少;还有一种是南方北方的径流量都减少。

2、未来全球变暖将导致我国西北高寒山区冰川萎缩

在全球变暖的气候影响下,对冰川最为明显的表现就是极地地区冰川面积的大幅度减少,这可能会造成冰川退减,一些流域干涸等情况的出现,使一些干旱的地区变得更加干旱,对我国影响最严重的是北方地区,尤其是黄土高原地区[2]。

3、随着全球变暖的影响,可能使降水量发生变化,蒸发量变大

全球气候变暖,不可避免的会对各个地区的降雨量产生变化,进而使全球的平均降雨量发生变化,可能会使平均降雨量增加,降水变率也会相应的增加或者减少,但不容置疑的是蒸发量一定会增加,这样就会使河流变的越来越干枯,干旱也会越来越严重。

三、减少气候变化对水文水资源不利影响的对策及措施

1、实行人工降雨

在全球变暖的气候变化下,降雨量逐步变得越来越少,各地的水资源会越来越贫乏,尤其对于西北黄土高原等干旱地区,由于降水的缺乏,草木生长面临更大的困境,水资源的供需矛盾也会更加的突出。这就需要通过人工降雨的措施,人为的制造降雨,满足一些严重干旱地区的水量需求,最大限度的为干旱地区提供降水[2]。

2、植树造林,涵养水源

在气候变化如此干旱,水资源如此缺乏的情况下,除了采取人工降雨的外在方法,必须通过增加植被的覆盖率来涵养水土,最大限度的提高土壤的需水量,并且这可以在一定程度上减少洪水的强度。在降雨的过程中,能相对的涵养住水源,增加地表水的含量,并且丰富地下水资源,进而能通过不懈的努力最大可能的改善气候条件。

3、加强有关科研工作

从事与气候或者与水文水资源相关工作的工作人员,必须要致力于人工降雨工作的研究,更加的投入到相关的科研建设中去。国家必须要加大对于这些工作部门的资金投入,除了资金,还要及时的更新设备和工具,并且要加大投入相关的专业技术人才,一个科研机构只有具备这些充分的条件,才能发挥好科研机构本身能开发的潜能。更好地致力于人工降雨工作的研究,以及跨流域调水工作的研究,以便能更好地解决水资源分布不均匀的问题[4]。

4、加强气象服务和农田水利建设

为面对气候变暖环境下气候变得越来越干旱、水资源越来越缺乏的现状,必须加强对农田水利设施的建设,以便更好地利用水资源,节能保水,提高水资源的利用率。除此之外,还要加强对气象预报的服务,即时汇报天气情况,并且增强天气预报的精确度,以提高应对气象灾害的能力,加强对气候变化的抵抗能力。

结束语

气候变化的研究涉及到许多领域和许多学科,它对水文水资源的影响只是其中一个重要的方面。近年来,全球变暖越来越明显,这就对水文水资源的变化产生了巨大的影响,我们需要研究气候变化对水文水资源的研究方法,进而探讨气候变化对水文水资源的影响,以及不断采取措施进行改善其中不利的方面,以更好地促进生态环境的发展。

参考文献

[1]张利平,秦琳琳,胡志芳,曾思栋.南水北调中线工程水源区水文循环过程对气候变化的响应[J].水利学报.2010,10(11):13-14

[2]吴志勇,郭红丽,金君良,闫桂霞.气候变化情景下黑河流域极端水文事件的响应[J].水电能源科学.2010,11(02):32-33