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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 ENSO201

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