溫室氣體導(dǎo)致的全球氣候變暖、土地利用轉(zhuǎn)換引起的區(qū)域氣候演化以及空氣污染物排放造成的局地和區(qū)域氣候變化,是人類活動(dòng)影響氣候和氣候資源的重要方面。
由于人為排放引起的大氣中溫室氣體濃度上升,可能是現(xiàn)代全球性氣候變暖的主要原因,但科學(xué)家對(duì)全球和區(qū)域變暖的程度還存在不同的認(rèn)識(shí);一些地區(qū)的土地利用和土地覆蓋變化可能已致使當(dāng)?shù)叵募練夂蜈呌诟蔁?;人為排放的空氣污染物及其大氣中氣溶膠濃度增加對(duì)全球和區(qū)域氣候具有一定影響;城市化和大型工程建設(shè)對(duì)區(qū)域或局地的氣候也具有一定修正作用。
溫室氣體排放與全球氣候變化
全球氣候變化對(duì)于熱量資源的影響最為顯著。一般認(rèn)為,隨著全球變暖,最高溫度和最低溫度都將進(jìn)一步增高,炎熱日數(shù)將會(huì)增加,而寒冷日數(shù)和霜凍日數(shù)將會(huì)減少,無(wú)霜期將會(huì)延長(zhǎng),作物生長(zhǎng)季也相應(yīng)延長(zhǎng)。這些變化對(duì)于目前氣候比較寒冷地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言是有利的,但對(duì)目前氣候比較適宜或炎熱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將會(huì)產(chǎn)生不利影響。自然植被的地理分布與物種組成可能因氣候變暖而發(fā)生明顯變化。
氣候變暖將會(huì)減少取暖的能源需求,但也會(huì)增加使用空調(diào)的能源需求。氣候變暖可能導(dǎo)致目前氣候適宜的旅游區(qū)域環(huán)境變遷,從而影響旅游業(yè)的發(fā)展。在全球變暖的背景下,大氣水汽含量和大氣降水量將發(fā)生一定變化。研究指出,北半球中高緯度和南極的冬季降水可能增加,而在低緯度地帶則降水增加和減少的區(qū)域并存。不排除未來(lái)全球變暖給我國(guó)一些地區(qū)帶來(lái)更為頻繁、嚴(yán)重干旱和洪澇的可能性。干旱情況如果發(fā)生在北方,將加劇我國(guó)華北、西北等地區(qū)的水資源緊缺形勢(shì)。全球氣候變化還可能會(huì)改變區(qū)域平均風(fēng)速和風(fēng)的穩(wěn)定性,在一定程度上影響風(fēng)能資源的開發(fā)和利用。
因此,在全球氣候變化的背景下,我國(guó)的氣候資源條件可能經(jīng)歷顯著變化,這對(duì)于農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)、水資源利用和管理、旅游資源開發(fā)以及氣候能源的開發(fā)利用等均會(huì)產(chǎn)生一定影響。
土地利用與區(qū)域氣候變化
在區(qū)域尺度上,土地利用/覆蓋變化改變了陸地植被的分布,并通過(guò)改變地表反照率、土壤濕度、地表粗糙度等陸面屬性,改變地—?dú)庀到y(tǒng)能量交換,影響地—?dú)廨椛淦胶夂退制胶獾冗^(guò)程,進(jìn)而引起地面氣溫和大氣濕度狀況的變化,同時(shí)通過(guò)影響云量及局地對(duì)流活動(dòng)而導(dǎo)致區(qū)域性降水變化。
中國(guó)農(nóng)業(yè)開發(fā)歷史久遠(yuǎn),當(dāng)代人口增長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速。這些極大地改變了我國(guó)土地覆蓋狀況。從仰韶文化時(shí)期(距今約6000前)開始,北方旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展對(duì)自然環(huán)境和生態(tài)的影響日趨增加,森林覆蓋面積不斷減少,農(nóng)田和灌叢草地面積逐漸增加。近1000年我國(guó)耕地面積增長(zhǎng)更快,近200年里城鎮(zhèn)用地面積迅速擴(kuò)大。
我國(guó)大范圍的土地利用變化對(duì)區(qū)域氣候資源可能產(chǎn)生了明顯影響。數(shù)值模擬研究表明,植被退化導(dǎo)致地表反射率加大、粗糙度減少及地面熱通量的變化,這將造成我國(guó)北方夏季降水量減少,土壤濕度降低,平均氣溫增加。還有研究指出,區(qū)域性土地利用/覆蓋變化甚至可以改變東亞季風(fēng)環(huán)流,影響到我國(guó)東部地區(qū)的降水分布。
城市化與城市氣候變化
城市化是土地利用和土地覆蓋變化的一種特殊形式。我國(guó)快速的工業(yè)化和城市化已引起城市地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)速、日照時(shí)間、太陽(yáng)輻射、大氣溫度和降水的明顯變化,對(duì)城市區(qū)域氣候資源造成了很大影響。觀測(cè)表明,在城市中心地面上,年平均太陽(yáng)總輻射要比郊區(qū)少15%~20%,大城市中的太陽(yáng)總輻射要比郊區(qū)少10%~20%。冬季北京市區(qū)太陽(yáng)總輻射比郊區(qū)也明顯偏少。
城市建成區(qū)的地面氣溫比周圍農(nóng)村的要高,這種現(xiàn)象被稱之為“城市熱島效應(yīng)”。“城市熱島效應(yīng)”形成的主要原因是城市化效應(yīng)造成的原有輻射平衡的改變。城市的霜凍日數(shù)比郊區(qū)明顯減少。城市熱島效應(yīng)改變了熱量資源的數(shù)量和分布,對(duì)城市居住環(huán)境和城市生態(tài)系統(tǒng)具有重要影響。
研究發(fā)現(xiàn),由于熱島效應(yīng)和機(jī)械湍流效應(yīng)等影響,城市化引起降水量強(qiáng)度和分布發(fā)生變化,在都市區(qū)及其盛行風(fēng)的下風(fēng)方向降水量有增多的趨勢(shì)。但也有研究發(fā)現(xiàn),在干燥和半干燥地區(qū)的城市和工業(yè)污染排放會(huì)抑制都市區(qū)及其下風(fēng)方向的降水,這可能和污染物排放及凝結(jié)核增加有關(guān)。
污染物排放與區(qū)域氣候變化
世界上大型城市或城市群邊界層的空氣組成成分出現(xiàn)了明顯變化,空氣污染及有害成分增加。我國(guó)城市大氣污染是以二氧化硫、顆粒物為代表的煤煙污染,但在許多城市目前機(jī)動(dòng)車已經(jīng)變成一個(gè)主要的污染源,污染類型正在向混合型污染發(fā)展??諝馕廴疚镆灿袕某鞘邢虺鞘虚g轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),在我國(guó)東部城市密集區(qū),區(qū)域性空氣污染越來(lái)越明顯。城市以外的大型火電廠、石灰廠、建筑工地以及鄉(xiāng)村農(nóng)田季節(jié)性焚燒秸稈等,也是造成我國(guó)東部大范圍空氣污染的重要原因。
在有利的天氣氣候條件下,大范圍的空氣污染在對(duì)流層中下層形成了各種氣溶膠,包括硫酸氣溶膠、硝酸氣溶膠、黑炭氣溶膠和礦物氣溶膠等,不僅造成我國(guó)東部很多地區(qū)日照時(shí)間和太陽(yáng)輻射減少,氣溫日變化特點(diǎn)改變,而且可能還對(duì)不同級(jí)別的降水甚至總降水量造成一定影響。有研究認(rèn)為,我國(guó)東部大范圍地區(qū)小雨頻率明顯減少,可能與高濃度的氣溶膠影響有關(guān);也有研究指出,城市上空和區(qū)域性氣溶膠濃度增加可能正在改變我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)域的降水分布圖式,造成華北干旱、長(zhǎng)江中下游洪澇。這些研究結(jié)果值得更多關(guān)注。
人類活動(dòng)和自然因素可以引起不同時(shí)間、空間尺度的地面氣候變化。氣候變化導(dǎo)致氣候資源的改良或退化。自然因素引起的氣候變化(或變異)一般具有振蕩性質(zhì),而人類活動(dòng)造成的氣候變化有一些在短時(shí)間內(nèi)是不可逆的,同時(shí)也是人類自身可以進(jìn)行調(diào)控和改觀的,因此人們更加關(guān)注各種人為因素造成的氣候變化及其由此產(chǎn)生的氣候資源的演化。
人為引起的地球系統(tǒng)演化及其氣候資源演化多是人類在開展各種生產(chǎn)活動(dòng)之前沒(méi)有意識(shí)到的。但是,關(guān)于人類活動(dòng)能夠改變氣候條件和氣候資源這一認(rèn)識(shí)確實(shí)給我們一個(gè)啟示:我們既然可以無(wú)意識(shí)地改變氣候資源,也就能夠有意識(shí)地干預(yù)和調(diào)控,使其朝著有利于人類開發(fā)、利用的方向轉(zhuǎn)化。