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ch01_补充_全球气候变化.md

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ch01_补充_全球气候变化
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水文气象学–01绪论

1. 气候背景

1.1. CO2浓度近似指数级升高

过去80万年最高

h:10cm

工业化革命之前的80万年，CO2浓度最高值只有300ppm左右，但是工业化革命之后的100~200年，CO2近似以指数增长，截止2023年，CO2浓度达420ppm

近几十年增加速度不减

width:100%

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CO2浓度“指数级升高”，增长势头不减

https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/

1.2. CO2浓度与升温

bg right:60% h:15cm

  • SSP1-2.6: 可持续发展路径， 辐射强迫$+2.6W/m2$

  • SSP2-4.5: 中等发展路径，$+4.5W/m2$

  • SSP5-8.5: 高速发展路径，$+8.5W/m2$

:::footnote IPCC6 Reports: Summary for Policymakers :::

CO2排放情景

90%

未来升温与CO2贡献

1.3. 政策

  • 1992《联合国气候变化框架公约》（《气候变化公约》）

    1992年，联合国召开地球问题首脑会议，迈出了解决这个问题的第一步，197个国家参与。公约的终极目标是防止气候系统受到“危险的”人为干扰。

  • 1997《京都议定书》

    1997《京都议定书》正式通过，具有法律约束力，要求发达国家缔约方遵守减排目标。第一个承诺期是从2008年到2012年，第二个承诺期从2013年至2020年截止。

  • 2015《巴黎协定》

    加强对气候变化所产生的威胁做出全球性回应，实现与前工业化时期相比将全球温度升幅控制在2℃以内；并争取把温度升幅限制在1.5℃。

    特朗普2017年6月宣布美国将退出。2020年1月，拜登重新加入。

https://www.un.org/zh/global-issues/climate-change

中国

2020年9月，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上正式宣布：


:::warn:碳中和、碳达峰 “中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，

  • 二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值；
  • 努力争取2060年前实现碳中和。” :::

:::footnote https://www.gov.cn/yaowen/2023-04/06/content_5750183.htm :::

2021 年诺贝尔奖:人类正让地球变暖


bg right:40% 100%

Manabe与Hasselmann共同获得了一半的诺贝尔物理学奖：

建立了地球气候的物理模型，能够量化变化情况、以及可靠预测全球变暖。

  • Manabe的研究证实了温度的变化是由二氧化碳水平上升导致的

  • Hasselmann提出指纹法区分自然气候变化与人为气候变化

1.4. 当下升温幅度

202309升温幅度: 1.82 ± 0.09 °C above the 1850~1900 average

h:13cm

https://berkeleyearth.org/september-2023-temperature-update/

2023: 连续三个月JAS全球平均温度超过1.5°C

2024: 升温势头不减，人类如何自居？

height:15cm

https://berkeleyearth.org/august-2024-temperature-update/

https://climate.nasa.gov/vital-signs/arctic-sea-ice/

2. 气候变暖的影响

:::block

    1. 气候变化情景下，气温升高，蒸发能力上升、大气持水能力增加、大气不稳定能量升高、水文循环加快。最终导致极端洪旱事件的严重程度和频次骤增。
    1. 同时气候态、雨带的转移，区域水资源也随之发生系统性转移。 :::

乘坐电梯往下扔泼水。

  • 电梯的容量变大。(持水能力增强；干旱时，hold住更多的水；洪涝时，倾斜)

  • 电梯的速度变快。（水循环速度变快；降水次数变多、极端事件次数变多）

:::warn:人类如自居？

  • 夏季北冰洋海冰消失，升温2℃10年一遇，升温1.5℃则为100年一遇。

  • 升温1.5℃，珊瑚礁将减少70%~90%；升温2℃则99%都将消失 :::

“随着气候变暖，大气层在饱和前可容纳更多水汽，全球和许多流域降水量可能增加。与此同时，蒸发量也增加，从而使水循环加速，气候变率增加，导致极端强降水和极端干旱发生的可能性增大。极端天气气候事件或将成为新常态。”


:::block 西风带的波动与极端天气事件，https://www.bilibili.com/video/BV1no4y1o7ec :::

:::footnote 李威，等. 从全球气候变化角度看2021年河南“7·20”特大暴雨[J].中国防汛抗旱，2022 :::

2.1. 热浪

$HWD$: 持续天数；$HWI$: 热浪强度 $HWS$: 热浪严重程度；$HWA$: 热浪面积

CMIP5：未来热浪风险

Kong, 2020, JGR-A

CMIP6: 三维时空热浪风险

h:13.5cm

$HWD$: 持续天数；$HWI$: 热浪强度 $HWS$: 热浪严重程度；$HWA$: 热浪面积

2.2. 寒潮

丁一汇院士：气候变暖，寒潮为何变多？

h:11cm

:::footnote https://www.bilibili.com/video/BV1no4y1o7ec :::

2.3. 极端降水与水资源分配

  • 2021年7月河南暴雨洪水、2021年10月山西暴雨洪水

  • 2023年7月底，京津冀暴雨洪水

    视频：北戴河实习

:::footnote https://www.sxxz.gov.cn/zwyw/szfyw/202110/t20211013_3689940.shtml :::

施雅风院士20年前的神语言：西北地区湿化

施雅风2002 IPCC6 2022

w:25cm

在中国东部持续数十年的“南涝北旱”降水格局可能正在静悄悄发生逆转。

<style> h5 { font-size: 36px; margin: 0em 0em 0.5em 0em; } </style>
雨带的转移

height:15cm

大气环流的改变

h:16cm

h:18cm w:24.5cm

区域水资源的改变

center h:17cm

IPCC_AR6_WGI_FullReport, 2021, Box TS.6, Figure 1

center

bg height:100% width:100%

Donchyts et al., 2016, NCC

<style> .header { position: absolute; top: 10px; /* 距离顶部 */ right: 10px; /* 距离左侧 */ font-size: 24px; /* 字体大小 */ color: blue; } </style>
Rodell et al., 2018, Nature

Yao et al., 2023, Science

2.4. 极端洪旱

  • 2019年长江流域伏秋连旱

  • 2020年长江5场大洪水

  • 2022年百年一遇的特大干旱、鄱阳湖大草原

  • 2023年，7-9连续三个月全球升温幅度超1.5°

  • 2023年利比亚洪灾，至9月19日洪灾已造成3958人死亡、9000多人失踪

    观看视频: https://www.163.com/dy/article/IEIBCNA70521Q1HR.html

https://www.youtube.com/watch?v=mDjrJQ338VY

https://www.youtube.com/watch?v=mDjrJQ338VY