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第1章 气候变化科学的发展 1

1.1 天气、气候、气候系统和气候系统变化 1

1.2 IPCC和气候变化科学 2

1.2.1 IPCC的组成 2

1.2.2 IPCC的工作规则、程序和机制 2

1.2.3 IPCC评估报告和系列报告 3

1.2.4 IPCC评估报告的意义和作用 4

1.2.5 IPCC AR5及其主要结论 4

1.2.6 IPCC特别报告和方法学报告 8

1.2.7 IPCC工作的综合交叉与人类社会可持续发展之路 8

1.2.8 IPCC的未来发展 8

1.3 气候系统变暖和极端事件 9

1.3.1 独立观测到的气候系统各个分量在不同的时空尺度的变化显示，整个气候系统都在变暖 9

1.3.2 极端天气和气候事件 10

1.4 自然和人类活动驱动的气候变化 11

1.4.1 气候的自然变率 11

1.4.2 人类活动对气候的影响 12

1.4.3 1750年以来的人类经济活动和排放 13

1.5 IPCC社会经济情景沿革 13

1.6 气候模式的发展 14

1.6.1 气候模式的产生和发展 14

1.6.2 从大气环流模式到地球系统模式 15

1.7 适应、减缓和可持续发展相协调的路径 15

1.7.1 气候变化的决策基础 15

1.7.2 通过适应和减排措施等减少气候变化的风险 16

1.7.3 适应路径和减缓路径的特征 16

1.7.4 适应、减缓和可持续发展之间的交互关系等 17

1.8 发展中国家在IPCC活动中的作用 17

1.8.1 发展中国家参与的重要性和IPCC奖学金计划 17

1.8.2 中国的作用和贡献 18

思考题 18

名词解释 19

延伸阅读 19

参考文献 21

附件 22

第2章 观测到的气候系统变化 27

2.1 气候观测系统 27

2.1.1 当代气候观测系统的发展 27

2.1.2 气候系统观测要素与数据集 30

2.2 气候变化长期序列的构建 31

2.2.1 全球地表温度变化序列的构建 31

2.2.2 影响气候变化检测的非均一性 32

2.2.3 大气再分析 32

2.3 观测到的大气圈与地表变化 33

2.3.1 大气成分的变化 33

2.3.2 辐射收支变化 34

2.3.3 温度变化 35

2.3.4 水循环变化 38

2.3.5 大气环流 40

2.3.6 急流、风暴轴、天气型 41

2.4 观测到的冰冻圈的变化 43

2.4.1 全球山地冰川变化 43

2.4.2 南极冰盖和格陵兰冰盖变化 45

2.4 3海冰变化 45

2.4.4 积雪变化 46

2.4.5 北半球多年冻土温度及活动层厚度变化 47

2.4.6 冰冻圈其他要素（河湖冰等）的变化 48

2.5 观测到的海洋变化 48

2.5.1 主要海洋参数的变化 48

2.5.2 影响海平面变化的关键因子及其观测到的变化 49

2.6 地球能量收支变化及其在气候系统中的分配 50

思考题 52

名词解释 52

延伸阅读 52

参考文献 53

第3章 全新世气候变化 54

3.1 过去气候变化研究的原理和假设 54

3.1.1 均一性 54

3.1.2 协同性 54

3.1.3 全息性 55

3.1.4 过去气候重建中不确定性 55

3.2 气候变化的形式，多时间尺度变化及可能驱动 55

3.2.1 气候变化的形式 55

3.2.2 气候的多时间尺度变化 56

3.2.3 气候变化的可能驱动 57

3.3 研究全新世气候变化的定年方法 59

3.3.1 14C测年法 59

3.3.2 210Pb测年法 60

3.3.3 137Cs测年法 60

3.4 代用资料的特征及物理意义 60

3.4.1 冰芯 60

3.4.2 湖芯 61

3.4.3 海洋沉积 61

3.4.4 石笋 62

3.4.5 珊瑚 62

3.4.6 历史文献 63

3.4.7 树轮 63

3.5 气候历史及全新世重大气候事件 63

3.5.1 重建的不同时间长度过去气候变化 63

3.5.2 全新世重大气候事件 66

3.5.3 现代暖期的历史地位 67

思考题 68

名词解释 68

延伸阅读 69

参考文献 70

第4章 生物地球化学循环 71

4.1 短寿命化学物质的循环 71

4.1.1 臭氧和气溶胶的源汇 71

4.1.2 臭氧和气溶胶的浓度和分布特点 73

4.1.3 不同RCP情景下未来变化特点 75

4.1.4 臭氧和气溶胶对气候变化的响应及反馈 76

4.1.5 耦合模式比较计划中全球大气化学过程的表达 76

4.1.6 大气环境和气候双赢的减排策略 78

4.2 全球碳循环 78

4.2.1 碳循环及相关过程 78

4.2.2 研究方法 80

4.2.3 工业革命以来全球碳收支 83

4.2.4 未来全球碳源汇变化 86

思考题 87

名词解释 88

延伸阅读 88

参考文献 89

第5章 气溶胶和云 91

5.1 气溶胶 91

5.1.1 气溶胶的种类和来源 91

5.1.2 气溶胶形成与变化过程 92

5.1.3 气溶胶化学成分的气候学浓度 93

5.2 云 94

5.2.1 气候系统中的云 94

5.2.2 云的辐射气候效应和云的数值模拟 96

5.2.3 雾和霾 96

5.3 气候变化中气溶胶和云的作用 99

5.3.1 气溶胶与辐射的相互作用 99

5.3.2 气溶胶-云相互作用 100

5.3.3 碳气溶胶与气候变化 101

5.3.4 气候变化一些重要议题中涉及的气溶胶和云问题 102

思考题 104

名词解释 104

延伸阅读 104

参考文献 105

第6章 人为和自然辐射强迫 106

6.1 辐射强迫 106

6.1.1 辐射强迫的概念 106

6.1.2 ERF两种计算方法及其优缺点 108

6.1.3 温室气体的光谱性质和辐射传输模式 109

6.2 当前的人为辐射强迫 110

6.2.1 均匀混合的温室气体 110

6.2.2 大气O3和平流层水汽 111

6.2.3 气溶胶与辐射和云相互作用 112

6.2.4 土地利用 113

6.3 全球平均辐射强迫 113

6.3.1 不同种类物质的辐射强迫 113

6.3.2 辐射强迫历史变化 116

6.3.3 未来的辐射强迫 117

6.4 自然辐射强迫的变化 118

6.4.1 太阳活动 118

6.4.2 火山活动 119

6.5 温室气体排放指标 119

6.5.1 指标的简介 119

6.5.2 全球增温潜能的概念 120

6.5.3 全球温变潜能的概念 120

思考题 122

名词解释 122

延伸阅读 122

参考文献 123

第7章 气候变化的检测和归因 125

7.1 气候变化检测和归因研究的意义 125

7.2 气候变化检测和归因的相关统计概念 125

7.2.1 基本概念 125

7.2.2 常用的检测和归因方法 127

7.2.3 气候模式在气候变化归因研究中的作用 128

7.2.4 检测和归因研究的不确定性 128

7.3 对大气中气候变化现象的归因 129

7.3.1 温度变化 129

7.3.2 降水变化 136

7.3.3 大气环流和大气涛动变化 136

7.4 对海洋中的气候变化现象的归因 139

7.4.1 海洋温度和热容量 139

7.4.2 海表面高度的变化 140

7.5 极端事件的归因 141

7.5.1 极端温度 141

7.5.2 极端降水 142

7.5.3 干旱 142

7.6 中国气候变化的检测与归因 143

思考题 144

名词解释 144

延伸阅读 146

参考文献 146

第8章 全球和区域尺度的气候系统模式 147

8.1 气候模式简介 147

8.2 模式比较计划及结果在IPCC评估报告中的应用 150

8.2.1 不同全球模式比较计划 150

8.2.2 CORDEX计划 153

8.2.3 在历次IPCC报告评估报告中的应用 153

8.3 气候模式的评估 154

8.3.1 评估方法 154

8.3.2 应用于气候模式评估的观测数据 156

8.3.3 评估中需要注意的问题 157

8.4 CMIP5全球模式结果的综合评估 157

8.4.1 大气 157

8.4.2 海洋 158

8.4.3 碳循环和冰雪圈等的变化 159

8.4.4 变率和极端事件 159

8.4.5 在中国区域的评估 160

8.5 区域气候模式及降尺度 161

8.5.1 基本原理 161

8.5.2 发展历史 162

8.5.3 在气候科学和气候变化预估中的应用 162

8.5.4 误差订正简介 164

思考题 164

名词解释 164

延伸阅读 165

参考文献 166

第9章 气候变化的预估 167

9.1 气候变化预估的主要方法 167

9.1.1 年代际气候变化预测及其初始化方法 167

9.1.2 百年气候预估与典型浓度路径 171

9.1.3 气候统计预估 173

9.2 近期气候变化预估 174

9.2.1 预估的近期大气和地表的变化 174

9.2.2 预估的近期水循环变化 177

9.2.3 预估的近期大气环流变化 178

9.2.4 预估的近期极端事件变化 180

9.2.5 预估的近期海洋变化 181

9.2.6 预估的近期冰冻圈变化 182

9.3 长期气候变化 183

9.3.1 预估的长期大气和地表的变化 183

9.3.2 预估的长期水循环变化 183

9.3.3 预估的空气质量变化 185

9.3.4 预估的长期冰冻圈变化 186

9.3.5 预估的海平面变化 188

9.3.6 碳循环和其他生物地球化学循环的长期预估 189

9.3.7 减排与气候变化预估 189

9.4 气候变化预估方法和结论中的主要不确定性 191

9.4.1 预估方法主要不确定性 191

9.4.2 预估结论中的主要不确定性 193

思考题 193

名词解释 193

延伸阅读 194

参考文献 194

第10章 气候现象和相关的区域气候变化 196

10.1 季风系统 196

10.1.1 全球季风 196

10.1.2 亚澳季风系统 197

10.2 热带气候现象 200

10.2.1 Hadley环流 200

10.2.2 ENSO 201

10.3 气候模态 204

10.4 西北太平洋热带气旋 208

10.5 与气候现象相关的区域气候变化预估 211

10.5.1 北极地区 211

10.5.2 南极地区 212

10.5.3 东亚 212

思考题 214

名词解释 214

延伸阅读 215

参考文献 216

第11章 社会经济发展路径和IPCC情景 217

11.1 气候变化情景的提出和演变 217

11.1.1 气候变化情景的提出 217

11.1.2 IPCC评估报告中的情景演变 217

11.2 典型浓度路径 219

11.2.1 典型浓度路径（RCPs）的内涵 219

11.2.2 IPCC情景发展与第五次评估报告 221

11.3 共享社会经济路径 222

11.3.1 社会经济发展路径的选择 222

11.3.2 共享社会经济路径（SSPs）的设定 223

11.3.3 5个SSPs的主要特征 224

11.3.4 RCPs/SSPs矩阵 226

11.4 情景的应用及SSPs展望 228

11.4.1 在气候模式和影响模式比较计划中的应用 228

11.4.2 IPCC评估中的应用 229

11.4.3 区域和领域研究中的应用 230

11.4.4 综合评估模型（IAM）中的应用 232

11.4.5 薄弱环节及未来研究思考 233

思考题 234

名词解释 234

延伸阅读 234

参考文献 234

第12章 气候变化的影响、脆弱性和恢复力 236

12.1 气候变化的影响和脆弱性评估方法 236

12.1.1 气候变化的影响和脆弱性的内涵 236

12.1.2 气候变化影响的评估方法 236

12.1.3 气候变化影响的检测与归因的方法 239

12.1.4 脆弱性的评估方法 240

12.2 气候变化对主要领域的影响和脆弱性 243

12.2.1 淡水资源 243

12.2.2 陆地生态系统 243

12.2.3 海岸带 244

12.2.4 海洋系统 245

12.2.5 粮食生产系统 246

12.2.6 城市 246

12.2.7 农村地区 247

12.2.8 人类健康 247

12.3 气候变化对主要区域的影响和脆弱性 248

12.3.1 非洲 248

12.3.2 欧洲 248

12.3.3 亚洲 248

12.3.4 大洋洲 249

12.3.5 北美洲 249

12.3.6 中美洲和南美洲 250

12.3.7 极区 250

12.3.8 小岛屿 251

12.3.9 公海 251

12.4 气候变化影响的检测和归因的主要结论 251

12.5 恢复力与气候变化适应 253

12.5.1 恢复力理念 253

12.5.2 恢复力建设 254

12.5.3 恢复力、气候变化适应与可持续发展的协同 254

思考题 255

名词解释 256

延伸阅读 256

参考文献 256

第13章 极端事件和灾害风险管理 257

13.1 极端事件分类 257

13.2 中国极端事件的基本特征 257

13.3 观测到的极端事件的变化及其原因 260

13.3.1 过去极端事件的分析 260

13.3.2 极端事件的归因 262

13.4 极端事件变化的预估及其不确定性 263

13.4.1 预估方法、不确定性来源及其量化 263

13.4.2 对极端事件变化的预估结论 264

13.5 IPCC评估极端事件变化的进展 266

13.6 灾害风险管理基本定义 268

13.6.1 灾害预警 268

13.6.2 灾害风险识别 268

13.6.3 灾害风险评估 268

13.6.4 灾害风险区划 269

13.6.5 灾害风险管理与应对能力 269

13.6.6 灾害风险管理政策范畴 270

13.6.7 风险转移 271

13.7 中国天气气候灾害风险管理、实践及适应措施 272

13.7.1 管理极端气候事件和灾害风险的国家制度 272

13.7.2 综合灾害风险管理的经济社会重点领域 272

13.8 中国应对极端天气气候实践的策略选择 274

13.8.1 降低灾害风险、保障气候安全、促进可持续发展 274

13.8.2 灾害风险管理与适应气候变化的协同战略 275

13.8.3 提升恢复力的能力建设战略 276

13.8.4 综合风险治理战略 277

思考题 277

名词解释 278

延伸阅读 278

参考文献 278

第14章 气候变化适应、减缓与可持续发展 279

14.1 适应、减缓和可持续发展的提出 279

14.1.1 适应和减缓的定义 279

14.1.2 适应、减缓和可持续发展的关联 280

14.1.3 适应、减缓和可持续发展的决策 282

14.2 适应和减缓的协同 282

14.2.1 气候变化的应对框架 282

14.2.2 适应和减缓的互补性 282

14.2.3 适应的特征 283

14.2.4 减缓的特征 287

14.3 适应措施 290

14.3.1 适应的主要做法 290

14.3.2 通过适应进行气候变化风险管理 291

14.3.3 促进适应的政策 292

14.4 减缓措施 293

14.4.1 减缓的目标 293

14.4.2 减缓的主要做法 294

14.4.3 促进减缓的政策 295

14.4.4 减排技术 297

14.4.5 我国的主要行业减排政策 299

14.5 可持续发展框架下的适应和减缓 302

14.5.1 政策的相关性 302

14.5.2 将适应和减缓纳入可持续发展政策 303

14.5.3 协同效应 304

14.5.4 成本和效益 305

思考题 308

名词解释 308

延伸阅读 308

参考文献 308

第15章 气候变化国际谈判与中国的减排行动 309

15.1 IPCC评估报告与国际应对气候变化进程 309

15.1.1 IPCC历次评估报告对公约谈判的影响 309

15.1.2 IPCC评估报告与气候变化问题的科学性 312

15.2 国际气候制度谈判进程的演进 313

15.2.1 国际气候制度的基本要素 313

15.2.2 《联合国气候变化框架公约》及其基本内容 313

15.2.3 《京都议定书》及其基本内容 317

15.2.4 双轨谈判与长期合作特设工作组机制的建立 318

15.2.5 《京都议定书》第二承诺期和议定书修正案 318

15.2.6 德班增强行动平台与2015年应对气候变化新协议 319

15.3 公约谈判中的博弈与合作 322

15.3.1 公约基本原则的理解和各自解读 322

15.3.2 气候制度构建中的大国博弈 323

15.3.3 主要缔约方的履约形势 324

15.3.4 公约下的相关机制及进展 326

15.3.5 全球气候治理的未来走向 327

15.4 中国应对气候变化行动 328

15.4.1 “十一五”应对气候变化的行动与成效 329

15.4.2 “十二五”应对气候变化的行动与成效 330

15.4.3 中国国家自主减排贡献 331

15.5 2℃温升控制目标对中国的挑战 332

15.5.1 2℃温升控制目标下全球的排放空间与路径 332

15.5.2 碳排放权分配原则与方法 333

15.5.3 中国在2℃温升控制目标下的排放空间 333

15.6 中国未来低碳发展与碳排放达峰 333

思考题 334

名词解释 335

延伸阅读 335

参考文献 335

第16章 “未来地球计划” 336

16.1 “未来地球计划”的产生背景 336

16.2 “未来地球计划”组织架构 338

16.3 国际“未来地球计划”工作进展 340

16.3.1 发布《未来地球计划初步设计》 340

16.3.2 发布《战略研究议程2014》 340

16.3.3 转化原全球环境变化领域的核心研究计划 341

16.3.4 组建知识行动网络（knowledge-action networks） 341

16.3.5 发起“气候变化背景下我们共同的未来”国际科学大会 341

16.4 中国“未来地球计划”工作进展 342

16.4.1 开展“未来地球计划”的前期工作 342

16.4.2 成立“未来地球计划”中国委员会（CNC-FE） 342

16.4.3 组织召开CNC-FE与国际FE的联合研讨会 343

16.4.4 组织召开生态文明贵阳国际论坛“气候变化与未来地球”主题论坛 343

16.4.5 组织召开“全球地理信息支持未来地球”国际研讨会 344

16.4.6 组织召开中国及亚太地区城镇化协同设计国际研讨会 344

16.4.7 组织召开巴黎气候变化大会（COP21）“气候变化与恢复力”边会 345

16.5 结语与展望 345

思考题 346

名词解释 346

延伸阅读 346

参考文献 346

缩略语 347

索引 353