西部环境教育部重点实验室

IPCC中国团队为兰州大学本科生开授《气候变化科学概论》

2018/06/30

应资源环境学院、西部环境教育部重点实验室邀请,IPCC中国团队为兰州大学资环院本科生开授《气候变化科学概论》。据悉,《气候变化科学概论》课程此前已在清华大学、北京大学、中国科学院大学、北京师范大学、南京大学、中山大学等校开设。除了秦大河外,效存德、董文杰等兰州大学杰出校友也将参加联合授课。

气候变化课程

312日,由兰州大学杰出校友、中国科学院院士秦大河率领IPCC(政府间气候变化专门委员会)中国团队共同主讲的全校通识课《气候变化科学概论》在榆中校区开课。秦大河首讲的题目是《气候变化科学的发展和未来地球计划》。他从气候变化的相关概念、对于人类经济社会的影响以及研究现状切入,深入浅出地为同学们介绍了气候变化研究的前沿成果。他向大家介绍了IPCC组织的作用,即在全面、客观、公开和透明的基础上,评估与理解人为引起的气候变化、这种变化的潜在影响以及适应和减缓方案的科学基础有关的科技和社会经济信息。他说,IPCC的一项主要活动是定期对气候变化的认知现状进行评估,而第五次评估报告的主要结论显示,人类活动对气候系统的影响是显而易见的;人类对气候干扰越大,则面临的风险越大,造成的影响也是不可逆的;人类社会正对气候变化采取有效的应对措施。目前的研究证明,人类活动对气候的影响总体上是增暖,全球气候正经历着以变暖为主要特征的显著变化。这一结果对于全球的影响是多方面的,是当今国际社会共同面临的重大挑战,因此学界对于气候变化的研究越来越向着多学科交叉的方向发展。

秦大河表示,这门通识课程将帮助同学们了解气候变化研究的最新进展及焦点热点问题,掌握气候变化科学方面的相关知识,熟悉应对政策措施、技术选择和国际治理制度,着重于培养同学们的独立思考能力、表达能力和团队合作能力,形成国际视野、全局观念以及多学科交叉的思维方式。

319日,中国科学院大气物理研究所高学杰研究员的课程以“全球和区域尺度的气候系统模式”为主题,从气候模式的相关概念切入,深入浅出地为同学们介绍了气候模式评估的前沿成果。高学杰研究员的课程主要包括气候模式简介、模式比较计划及结果的应用、气候模式的评估、全球模式结果的综合评估、区域气候模式模拟以及降尺度等五个方面。他介绍,气候模式是气候系统的数值表述,气候系统可用不同复杂程度的模式进行描述,它是建立在气候系统各部分的物理学、化学和生物学特性及其相互作用和反馈过程的基础上,以解释已知的全部或部分特性。气候模式不仅可以用作一种研究和模拟气候的工具,而且还有业务用途,包括月、季、年际气候预测。同时强调了IPCC第五次气候评估报告与过去4次报告的差异,并且指出第六次评估报告中增加了区域气候模拟评估方面的内容。最后高老师与同学们分享了很多关于区域气候模式学习的相关内容和资料,并且鼓励同学们勇于尝试区域气候模式的相关学习和研究。

326日,中国科学院地理科学与资源研究所邵雪梅研究员的课程以“全新世气候变化”为主题,主要分为五个部分:(1) 过去气候变化研究的原理和假设;(2) 气候变化的形式,多时间尺度变化及可能驱动;(3) 研究全新世气候变化的定年方法;(4) 代用资料的特征及物理意义;(5)气候历史及全新世重大气候事件。邵雪梅研究员表示,全新世是地质年代的最新阶段,是全球自然环境完全演化到现代面貌的关键时期,因此关注全新世,对于理解现代气候变化有着重要意义。课程中,她利用地球大气变化的观测结果和海平面上升的动态数据等大量翔实的科研数据和案例,向大家展示了全球气候变暖和温室效应所带来的显著变化。邵雪梅研究员还引用了“新仙女木事件”等生动的案例,介绍了末次冰期持续升温过程中突然降温的典型非轨道事件,这样的事件对于研究古气候、古环境的快速突变事件和短周期现象,合理评估现今气候环境条件并做出气候变化的预测有着重要的意义。邵雪梅研究员还由过去的种种气候事件延伸到了对未来的气候变化状况的预估,使在座的同学更加深刻地感受到气候变化对生活的影响。

43日,北京大学城市与环境学院朴世龙教授的课程以“陆地生态系统碳循环”为主题,主要包括几大内容:介绍不同的陆地生态系统;不同自然条件下的碳循环形式;碳循环的进行方式;陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。朴世龙教授介绍,碳循环是指碳元素在自然界的循环状态,生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收二氧化碳,经光合作用转化为葡萄糖,并放出氧气。植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。朴世龙教授强调,碳是构成生物有机体的最重要元素,因此,生态系统碳循环研究成了系统能量流动的核心问题;然而,人类活动导致化石燃料大规模使用,从而造成了对于碳循环的重大影响,这可能是当代气候变化的重要原因。课程中,他以亚马逊热带雨林为例,说明了不同陆地生态系统中的碳循环模式的相似和差异。朴世龙教授还由过去的种种气候事件延伸到了对未来气候变化状况的预估,使在座的同学更加深刻地感受到气候变化对生活的影响。

49日,国家杰出青年科学基金获得者、来自中国气象科学研究院的张小曳研究员本次课程的主题是气候变化的原因以及气溶胶和云在气候变化的人为驱动因素中是如何发挥作用的,课程内容主要分为四大板块:(1) 气候为什么会发生变化;(2) 气候变化研究为什么特别关注气溶胶和云;(3)气溶胶和云的气候效应研究进展;(4) 气溶胶和云与我国日益严重的雾-霾污染。张小曳研究员介绍,气溶胶是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,天空中的云、雾、尘埃,工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。因此,研究气溶胶和云对于研究气候模式有着重大意义。气溶胶在不同的气候模式中对气候变化的过程的表达很不相同,过程模拟仍不能较好地模拟出气溶胶的气候效应。在全球范围内,20%-40%的气溶胶光学厚度以及1/4-2/3之间的云凝结核浓度被认为来自人为来源,说明人类活动对于气候变化有较明显的影响。对于中国来说,中国污染最主要的原因是不清洁能源的过量使用,这个不清洁能源的代表就是煤。中国的气溶胶浓度在全球范围内偏高,但是低于南亚城市群。大气污染是一个国家发展过程中必须要克服的问题,而气溶胶问题的研究将有助于中国更快和更好的发展。

416日,中国气象科学研究院张华研究员本次课程以“温室气体和气溶胶的辐射强迫及其环境气候效应”为主题,主要分为五个部分:(1) 辐射强迫的概念;(2) 当前的人为辐射强迫;(3) 全球平均辐射强迫;(4) 自然辐射强迫的变化;(5) 温室气体排放指标。张华老师介绍,辐射强迫的定义为:当地面和对流层温度保持不变时,平流层温度重新调整到辐射平衡后对流层顶净辐射通量的变化。辐射强迫是对某个因子改变地球-大气系统射入和逸出能量平衡影响程度的一种度量,它同时是一种指数,反映了该因子在潜在气候变化机制中的重要性。正强迫使地球表面增暖,负强迫则使其降冷。IPCC报告中的辐射强迫值,是2005年相对于工业化前(定义为1750年)的差值,并以瓦/平方米为单位表述。课程中,张华老师利用长期以来对温室气体的观测情况、对气溶胶和云的研究等大量翔实的科研数据和案例,向大家展示了全球气候变暖和温室效应所带来的显著变化。张华老师最终告诉了我们IPCC第五次报告中令人警醒的结论:人类活动导致的混合温室气体的增加已经大幅度地加强了温室效应,其导致的强迫将继续增加。

423日,中山大学大气科学学院院长董文杰教授本次课程以“气候变化的预估”为主题,从气候变化预估的概念、IPCCAR5气候变化预估的主要结论、气候变化预估的不确定性、如何设计和完成一次地球系统模式的预估或者模拟实验等四个方面切入,深入浅出地为同学们介绍了气候变化研究的前沿成果。IPCC AR5的主要结论显示,人类活动对气候系统的影响是显而易见的;人类对气候干扰越大,则面临的风险越大,造成的影响也是不可逆的;人类社会正对气候变化采取有效的应对措施。研究证明,人类活动对气候的影响总体上是增暖,这一结果对于全球的影响是多方面的。因此,对于气候变化预估并采取相应的措施是十分必要的。此次课程有助于同学们了解气候变化预估的最新进展及焦点热点问题。

428日,中国气象学会秘书长、中国科协首席气象科学传播专家、IPCC第六次评估报告第一工作组联合主席翟盘茂研究员,本次课程以“观测到的气候系统变化”为主题,主要分为六个部分:气候观测系统、气候变化长期序列的构建、大气与地表的变化、冰冻圈变化、海洋变化、地球能量收支变化及其在气候系统中的分配。IPCC关于气候变化的诸多重要结论和过程的认识是根据观测事实得出,这些观测涉及气候系统五大圈层的核心气候变量,而了解这些变量的观测技术以及气候变化数据集的形成,对于认识气候系统变化规律、成因和影响十分重要。课程中,从气候观测系统的发展历程出发,介绍大气圈、水圈(海洋)和陆地表层(包括生物圈、冰冻圈,陆地水文)的观测数据集的形成,并利用长期以来的气候变化观测结果等大量翔实的科研数据和案例,向大家展示了全球气候变暖和温室效应所带来的显著变化,阐明了当代“全球变暖是不争的事实”这一重要结论。此外,作为IPCC第六次评估报告第一工作组联合主席,翟盘茂研究员还为同学们介绍了IPCC组织,并鼓励大家努力学习气候方面的知识。

57日,国家杰出青年科学基金获得者、中国科学院大气物理研究所周天军研究员本次课程的主题是气候变化的检测与归因。课程内容主要分为四大板块:(1) 气候变化检测与归因研究的意义;(2)气候变化检测归因的常用方法;(3) IPCC AR5总结的检测归因结果;(4) 中国气候变化的检测与归因。首先,周天军研究员与学生们互动关于是否听说过“检测与归因”,然后类比生活中的例子,耐心地为学生们解读检测与归因的含义。他介绍,观测到的气候变化包括各种时间尺度的变化,而气候变化的检测,就是要证实气候在某种统计意义上发生了显著变化;气候变化的归因,就是在一定置信度水平上确认检测到的气候变化的最可能成因。实际的气候变化包括人为外强迫(主要包括CO2等温室气体和气溶胶辐射强迫、土地利用变化)、自然强迫(如火山气溶胶和太阳辐照度变化)和内部变率(如ENSOPDOAMO等)三部分的影响。气候变化科学上采用检测和归因方法,来判断人类活动是否引起了全球或区域的气候变化,具有极强的现实意义。

514日,中国气象局国家气候中心姜彤研究员本次课程以“共享社会经济路径(SSP)和气候变化情景”为主题,主要分为五个部分:(1) 气候变化情景的提出和演变;(2) SA90IS92SRES的排放情景;(3) 典型浓度路径 (RCPs) 的内涵与应用;(4) 共享社会经济路径,具体包括社会经济发展路径的选择、社会经济路径的设定和特征、以及RCPS/SSPS矩阵;(5) 情景的应用及SSPS展望,具体包括情景在各类模式比较计划中的应用、在IPCC评估中的应用、在区域和领域研究中的应用,以及其薄弱环节和未来发展。姜彤研究员介绍,气候情景是建立在一系列科学假设基础之上,对未来气候状态时间、空间分布形式的合理描述。在气候学研究中,情景分析是非常有必要的。对于未来气候变化,不同的研究机构给出不同的情景预测。为了能够统筹世界各地气候学者的研究,IPCC提出了不同的气候情景,这对于预测未来气候变化很有帮助。姜彤研究员表示,气候情景可用于预测经济发展趋势。以中国为例,未来各SSPs情景下,GDP2016年增加1.6-5倍。SSP1SSP4路径,GDP先增加再缓慢下降,将分别在2080s年和2070s年左右达到峰值;SSP2SSP5路径下,GDP均呈现持续增加趋势,其中SSP2路径下在2050年以后增速放缓,SSP5路径下一直保持较快增速;SSP3路径下,GDP先增加,2050年以后几乎保持不变。可见气候情景是一项十分实用的工具。

521日,南京信息工程大学周波涛教授的课程以“气候现象和相关的区域气候变化”为主题,从气候的相关概念切入,深入浅出地为同学们介绍了气候现象研究的前沿成果。课程主要包括:(1) 季风系统的变化与预估;(2) 热带环流系统的变化与预估;(3) 南北半球环状模的变化与预估;(4) 西北太平洋热带气旋变化及与气候现象的联系;(5) 东亚气候变化预估等五个方面。他介绍,气候是指长时间内气象要素和天气现象的平均或统计状态,时间尺度为月、季、年、数年到数百年以上。而天气是指一定区域短时段内的大气状态(如冷暖、风雨、干湿、阴晴等)及其变化的总称,与气候不同。他还为大家介绍了季风、环流、气候模态等概念,他由浅入深的讲解方式让没有专业基础的同学也能理解课程内容。周波涛教授还介绍了海洋-大气系统中,存在的许多显著的气候模态以及这些模态在气候系统中的重要作用。在IPCC AR5报告中,评估了模式对这些模态的模拟能力,这也是针对政策制定者和公众更关心近期气候变化预测结果而提出来的。故这节课有利于培养同学们的独立思考能力、表达能力和团队合作能力,形成国际视野、全局观念以及多学科交叉的思维方式,帮助同学们了解气候模式评估的最新进展及焦点热点问题。

528日,清华大学地球系统科学系副主任罗勇教授本次课程以“气候变化的脆弱性评估”为主题,主要分为五个部分:(1) 气候变化的影响和脆弱性评估方法;(2) 气候变化对主要领域的影响和脆弱性;(3) 气候变化对主要区域的影响和脆弱性;(4) 气候变化的检测和归因的主要结论;(5) 恢复力与气候变化适应。罗勇教授表示,气候变化是指气候系统五个圈层的变化,五个圈层中的任何一个圈层的变化都应当视之为气候变化;而气候变化影响主要是指极端天气和气候事件以及气候变化对自然和人类系统的作用。此后他为大家介绍了脆弱性评价的“八步法”,包括确定研究区、熟悉研究区、实质性评价三个阶段;他还讲授了提升气候系统恢复能力的几种方法。罗勇教授还由过去的种种气候事件延伸到了对未来的气候变化状况的预估,使在座同学更加深刻地感受到气候变化对生活的影响。故该节课提升了同学们对气候变化的脆弱性评估的最新进展及焦点热点问题的理解。

64日,国家气候中心副主任巢清尘研究员本次课程以“气候变化国际谈判演进与中国应对行动”为主题,主要分为三个部分:(1) 气候谈判科学基础及其演进;(2) 国际应对进程及后巴黎展望;(3)中国的应对行动。巢清尘老师为大家介绍了京都会议、巴黎会议等气候变化国际谈判中的里程碑事件,以及不同国家对于气候变化国际谈判的不同态度。其中,着重介绍了近期签署的《巴黎协定》,该协定是20151212日在巴黎气候变化大会上通过、2016422日在纽约签署,为2020年后全球应对气候变化行动做出安排。《巴黎协定》主要目标是将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2°C以内,并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5°C以内。全国人大常委会于201693日批准中国加入《巴黎气候变化协定》,中国成为第23个完成批准协定的缔约方。巢清尘表示,在《巴黎协定》的签署过程中,我国谈判人员付出了艰辛劳动,而中国也十分愿意为缓解全球变暖尽一份力;巩固气候变化国际谈判的成果,则是当代大学生应该努力达成的目标。

611日,国家发改委能源研究所姜克隽研究员本次课程以“气候变化适应、减缓与可持续发展”为主题,主要分为四个部分:(1) 适应、减缓和可持续发展的提出;(2) 适应和减缓的协同;(3) 适应措施和减缓措施;(4) 可持续发展框架下的适应和减缓。姜克隽研究员介绍,1992 年,联合国气候变化框架等决定引入两个不同的战略以应对气候变化:气候变化适应与减缓。气候适应是基于气候变化已经发生,各国社会皆经历其中不可避免,因而需要增强自身的各种能力去更好适应这一变化,从而降低气候变化对生命、财产以及健康带来的各种损失和影响;而气候变化的减缓是指采取措施减慢、减小全球气温上升的速率和幅度。姜克隽研究员通过引用过去的气候事件来明晰这些概念,如巴黎高温、北京暴雨等,并由过去的种种气候事件延伸到了对未来的气候变化状况的预估,使在座的同学更加深刻地感受到气候变化对生活的影响。姜克隽研究员表示,随着社会经济发展水平的提高以及极端气候事件的频繁出现,应对气候变化对于保障经济社会可持续发展、维护人民群众切身利益和国家根本利益的意义越来越凸显,适应气候变化特别是应对极端气候事件具有现实性和紧迫性。适应气候变化,是可持续发展的必然要求;而不断增强适应气候变化能力,是可持续发展的战略任务。

625日,中国科学院地理科学与资源研究所吴绍洪研究员本次课程以“极端事件和灾害风险管理”为主题,主要分为八个部分:极端事件的定义和分类;中国极端事件的基本特征;观测到的极端事件的变化及其原因;极端事件变化的预估;IPCC评估极端事件变化的进展;灾害风险管理基本定义;中国未来气候变化风险预估;中国气候变化综合风险管理。吴绍洪研究员表示,“极端事件”即极端天气事件是一种在特定地区和时间(一年内)的罕见事件。“罕见”的定义有多种,但极端天气事件的罕见程度一般相当于观测到的概率密度函数小于第10个或第90个百分位点。按照定义,在绝对意义上,极端天气特征因地区不同而异。单一的极端事件不能简单地直接归因于人为气候变化,因为极端事件可能会自然发生。吴绍洪研究员还介绍了一些大家熟悉的例子,例如2008年的汶川大地震和南方雪灾。汶川地震后,岷江上一个接一个被毁坏的水电站,还在不断造成新的次生灾害,鲁地拉、怒江支流迪麻洛突发的泥石流,威胁着人民的生命安全和国家财产的安危。因此,气象灾害是可能发生在我们身边的,故我们迫切需要做好对极端事件变化的评估,降低人民生命财产损失的风险。