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  温室气体导致的全球气候变暖、土地利用转换引起的区域气候演化以及空气污染物排放造成的局地和区域气候变化,是人类活动影响气候和气候资源的重要方面。

  由于人为排放引起的大气中温室气体浓度上升,可能是现代全球性气候变暖的主要原因,但科学家对全球和区域变暖的程度还存在不同的认识;一些地区的土地利用和土地覆盖变化可能已致使当地夏季气候趋于干热;人为排放的空气污染物及其大气中气溶胶浓度增加对全球和区域气候具有一定影响;城市化和大型工程建设对区域或局地的气候也具有一定修正作用。

  温室气体排放与全球气候变化

  全球气候变化对于热量资源的影响最为显著。一般认为,随着全球变暖,最高温度和最低温度都将进一步增高,炎热日数将会增加,而寒冷日数和霜冻日数将会减少,无霜期将会延长,作物生长季也相应延长。这些变化对于目前气候比较寒冷地区的农业生产而言是有利的,但对目前气候比较适宜或炎热地区的农业生产将会产生不利影响。自然植被的地理分布与物种组成可能因气候变暖而发生明显变化。

  气候变暖将会减少取暖的能源需求,但也会增加使用空调的能源需求。气候变暖可能导致目前气候适宜的旅游区域环境变迁,从而影响旅游业的发展。在全球变暖的背景下,大气水汽含量和大气降水量将发生一定变化。研究指出,北半球中高纬度和南极的冬季降水可能增加,而在低纬度地带则降水增加和减少的区域并存。不排除未来全球变暖给我国一些地区带来更为频繁、严重干旱和洪涝的可能性。干旱情况如果发生在北方,将加剧我国华北、西北等地区的水资源紧缺形势。全球气候变化还可能会改变区域平均风速和风的稳定性,在一定程度上影响风能资源的开发和利用。

  因此,在全球气候变化的背景下,我国的气候资源条件可能经历显著变化,这对于农、林、牧业生产、水资源利用和管理、旅游资源开发以及气候能源的开发利用等均会产生一定影响。

  土地利用与区域气候变化

  在区域尺度上,土地利用/覆盖变化改变了陆地植被的分布,并通过改变地表反照率、土壤湿度、地表粗糙度等陆面属性,改变地—气系统能量交换,影响地—气辐射平衡和水分平衡等过程,进而引起地面气温和大气湿度状况的变化,同时通过影响云量及局地对流活动而导致区域性降水变化。

  中国农业开发历史久远,当代人口增长及经济社会发展迅速。这些极大地改变了我国土地覆盖状况。从仰韶文化时期(距今约6000前)开始,北方旱作农业的发展对自然环境和生态的影响日趋增加,森林覆盖面积不断减少,农田和灌丛草地面积逐渐增加。近1000年我国耕地面积增长更快,近200年里城镇用地面积迅速扩大。

  我国大范围的土地利用变化对区域气候资源可能产生了明显影响。数值模拟研究表明,植被退化导致地表反射率加大、粗糙度减少及地面热通量的变化,这将造成我国北方夏季降水量减少,土壤湿度降低,平均气温增加。还有研究指出,区域性土地利用/覆盖变化甚至可以改变东亚季风环流,影响到我国东部地区的降水分布。

  城市化与城市气候变化

  城市化是土地利用和土地覆盖变化的一种特殊形式。我国快速的工业化和城市化已引起城市地区主导风向、风速、日照时间、太阳辐射、大气温度和降水的明显变化,对城市区域气候资源造成了很大影响。观测表明,在城市中心地面上,年平均太阳总辐射要比郊区少15%~20%,大城市中的太阳总辐射要比郊区少10%~20%。冬季北京市区太阳总辐射比郊区也明显偏少。

  城市建成区的地面气温比周围农村的要高,这种现象被称之为“城市热岛效应”。“城市热岛效应”形成的主要原因是城市化效应造成的原有辐射平衡的改变。城市的霜冻日数比郊区明显减少。城市热岛效应改变了热量资源的数量和分布,对城市居住环境和城市生态系统具有重要影响。

  研究发现,由于热岛效应和机械湍流效应等影响,城市化引起降水量强度和分布发生变化,在都市区及其盛行风的下风方向降水量有增多的趋势。但也有研究发现,在干燥和半干燥地区的城市和工业污染排放会抑制都市区及其下风方向的降水,这可能和污染物排放及凝结核增加有关。

  污染物排放与区域气候变化

  世界上大型城市或城市群边界层的空气组成成分出现了明显变化,空气污染及有害成分增加。我国城市大气污染是以二氧化硫、颗粒物为代表的煤烟污染,但在许多城市目前机动车已经变成一个主要的污染源,污染类型正在向混合型污染发展。空气污染物也有从城市向城市间转移的趋势,在我国东部城市密集区,区域性空气污染越来越明显。城市以外的大型火电厂、石灰厂、建筑工地以及乡村农田季节性焚烧秸秆等,也是造成我国东部大范围空气污染的重要原因。

  在有利的天气气候条件下,大范围的空气污染在对流层中下层形成了各种气溶胶,包括硫酸气溶胶、硝酸气溶胶、黑炭气溶胶和矿物气溶胶等,不仅造成我国东部很多地区日照时间和太阳辐射减少,气温日变化特点改变,而且可能还对不同级别的降水甚至总降水量造成一定影响。有研究认为,我国东部大范围地区小雨频率明显减少,可能与高浓度的气溶胶影响有关;也有研究指出,城市上空和区域性气溶胶浓度增加可能正在改变我国东部季风区域的降水分布图式,造成华北干旱、长江中下游洪涝。这些研究结果值得更多关注。

  人类活动和自然因素可以引起不同时间、空间尺度的地面气候变化。气候变化导致气候资源的改良或退化。自然因素引起的气候变化(或变异)一般具有振荡性质,而人类活动造成的气候变化有一些在短时间内是不可逆的,同时也是人类自身可以进行调控和改观的,因此人们更加关注各种人为因素造成的气候变化及其由此产生的气候资源的演化。

  人为引起的地球系统演化及其气候资源演化多是人类在开展各种生产活动之前没有意识到的。但是,关于人类活动能够改变气候条件和气候资源这一认识确实给我们一个启示:我们既然可以无意识地改变气候资源,也就能够有意识地干预和调控,使其朝着有利于人类开发、利用的方向转化。

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