中华文明兴起，夏商周时 期（前3000-前771）
秦汉时期（前 221-220）
唐宋时期（5811279）
魏晋南北朝 （221-581） 东周，春秋战国时期 （前771-前221） 元明清时期 （1206-1911）
图11 北半球5500年温度变化


唐代张籍《送蜀客》诗有：“木棉花开锦江西”，说明 唐代成都有木棉生存。 白居易的荔枝图序:荔枝生巴峡间，树形团团如帷盖。叶 如桂，冬青；华如桔，春荣；实如丹，夏熟。
1.3 地球气候冷暖交替是周期性变化规律
地球气候变化是一种自然现象，气候会周期 性变冷变热。 在较长的地质时期(万年),有暖期和冰期交替 变化。在较短的年代(千年、百年)里,有冷暖交替 变化的现象。而每年的气温则是在相应的温度范 围内随机变化。 在地球历史上，全球气候曾发生过许多次周 期性的气候变冷和变热现象，而这些变化均非工 业活动所导致的后果。
2. 气候变化影响-有害还是有利
2.1 气候变暖影响
（1）气候变暖有害说
大量的研究认为气候变暖会导致负面影响,把现在发生的自然 灾害完全归咎于气候变暖和人类活动对气候变暖的影响。 冰盖融化,海平面升高, 海洋灾害加剧,沿海地区遭受热带气旋（台风和飓风）强度可 能加强。副热带高压活动加强，携带的水汽更多，暴雨的危害可 能加剧。 洪涝、风暴、咸潮以及其他自然灾害的频率加大。 大陆干旱,水资源减少,洪涝灾害频繁 大量生物消失,疾病传播加剧 虫害加剧,农业减产
图(7)是过去 425,000 年间全球估计气温的 图。该气温记录是从分析 Vostock 冰岩心得 出的；俄罗斯南极考察站从冰层中取出的 3623 米长的样本来分析的，在这段时期，共 有 4 个冰河时代和四个暖期。 地球气候冷暖 交替周期性变化是自然规律。
大90
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
黑龙江流域年降水量变化过 程1965-2010
黑龙江流域雨量站降雨和气温量 变化趋势1890-2010
1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
俄罗斯1975-2004年气温变化特征
南极洲不同位置的气温变化特征
(2) 中国气候变化现状 近１００年来观测到的平均气温已经上升了 ０.５至０.８℃。 中国沿海海平面上升速率为2.5毫米/年。 高山冰川已明显后退，现代冰川面积仅为小 冰期时期的75.3％。渤海和黄海北部海冰也呈减 少趋势。 上世纪70年代以来，强台风(风速约58米/秒 以上，17级)发生的数量增加。
二氧化碳（CO2） 1
甲烷（CH4）
氮氧化合物（N2O） 全氟碳化物（PFCs） 六氟化硫（SF6）
23
310
氟氯碳化物（CFCs） 140~11700
6500~9200 23900
主要温室气体对全球升温的贡献百分比
二氧化碳 55% 甲烷 15% 氧化亞氮 6% 氟氯碳化物 24%
(2) 太阳辐射强度增加是造成的气候变暖的 主要原因
图14 黑龙江流域年平均气温空 间分布图
图15 黑龙江流域年平均气温线 性趋势分布图
流域气温总体上呈上升趋势，近44年约上升了1.80℃， 比全球和全国的气温上升幅度要大的多。
图17.东北三江平原的农田
图18.2004年7月三江平原麦田
三江平原水稻丰收
三江平原水稻田
2.2 全球气侯变冷的影响
（1）全球气温降低具有更大的危害性 由于气候变冷需要更多的燃料和电能，能源短缺问 题更加突出。 气温降低对农业生产造成的影响最大,全球农业产 量将急剧下降,两季种植变一季,高产作物如水稻和小麦 种植区域缩小。 中国东北和西北地区的粮食生产将遭受严重破坏, 农业将遭受更大的损失。 气候变冷将使中国和全球粮食问题更加严重。 灾害性天气更为剧烈。干旱发生的频率加大和特大 洪水发生的可能性增加。 冰雪灾害加剧。
俄罗斯科学院 开展的一项最新研究活动显 示，近100年气候变暖问题是太阳的辐射强度增 加造成的,温室气体排放只是加剧了气候变暖的 进程. 他们认为：“二氧化碳的影响力无论如何也 不会超过太阳亮度在两个世纪内的持续变化所造 成的影响。”在气候变暖的过程中，二氧化碳只 起到了很小的助推作用。 太阳要对气候变化负 主要责任。
重庆, 石夹沟-- 荔枝园景区，位于涪陵城西南6公里的大梁 山农业生态园区内，引种优良荔枝品种培植荔枝园，并利用唐代 杨贵妃喜食涪陵进贡的鲜荔枝这一史实，来修建仿唐建筑物，形 象地再现当年的盛况。
图13 重庆涪陵荔枝园景区
冬小麦种植边界北移： 年平均温度增加1℃时，大于10℃积温的持续 日数全国平均可延长15天左右，冬小麦的安全种 植北界将由目前的长城一线北移到沈阳—张家 口—包头—乌鲁木齐一线。 水稻种植界北移： 黑龙江流域成为水稻主产区。 中国东北和新疆变成重要的农业基地是气候 变暖影响的直接结果。
全球气候变化
—水利科学的机遇与挑战
1.全球气候变化
1.1 近百年的全球气候变化
(1) 全球气候变化 政府间气候变化专门委员会(IPCC)的研究发 现，在20世纪，全球平均气温上升了0.6±0.2℃， 高山冰川、南北极冰川和海冰融化速度加快; 同期全球海平面上升速率为1.7±0.5毫米/年。
据美国佐治亚理工学院科学家刘纪平(音译)介绍，卫星数据显示，过去30年， 北极海冰面积不断减少，而南极海冰面积却神秘地增加了。
气候变暖对农业以正面影响为主： 正是上个世纪气候变暖,使我国东北地区变成中国 的粮仓,东北由历史上的大豆高粱产区变成中国最大的水 稻产区之一。 黑龙江农垦集团生产的粮食可满足四大直辖市和解 放军三军的粮食供应。 可以这样认为：中国粮食问题的解决的原因除了政 府的正确决策和科技进步之外,很大的功劳要归于气候 变暖。 气候变暖使地球吸收的太阳能增加,可导致人类对燃 料的需求减少。 由于水循环加剧,水电的蕴藏量和水力发电量将大 大增加。


杜牧的《过华清宫》 “长安回望绣成堆，山顶千门次第开，一骑红尘妃子笑， 无人知是荔枝来”。 杨贵妃吃的荔枝从当时的交通条件来看,只能是巴峡荔枝。 唐代荔枝分布比现在北移2个纬度，唐代西南柑橘种植 中心比现在高2个纬度。
攀枝花市黑香蕉芒果
攀枝花优质芒果 攀枝花市米易县桂元
图12 由于气候变暖，1997年3月，开始在攀枝花积极引进良种芒果。现在四川攀枝花成为 中国最大的芒果生产基地之一。
图15.梅雨云图、热带气旋照片
3.2 气候变化会导致水资源分布格局改变 由于副热带高压和热带气旋活动异常，会导 致水资源时间和的空间分布格局的改变,一些干 旱区域可能会变得湿润,而有些湿润区域由于空 气动力条件的改变而降水量减少。 在时间分配上也会发生变化。降雨在时间上 的分布更不均匀。暴雨洪水的机率增加。 全球气候变化将导致水资源时空分布失衡的 矛盾更加突出， 导致水资源分布格局的改变。
2008.6.16
图17.塔克拉玛干沙漠公路取土坑地下水出露(287公里处)
4.水利科学的机遇和挑战
气候变化使极端天气、气候事件发生的频次 和强度增加，历史上不曾出现的重灾、大灾和巨 灾都可能发生，因而防治极端灾害的科学问题， 是水利科学应对气候变化的重要研究课题。 未来气候变化对水利科学来说既是发展的机 遇,又是面临的新的挑战。



我们对北半球不同纬度的降水变化进行了分析, 在近70年内,低纬度地区的降水量减少,中纬度 地区的降水量有所增加。 在中亚和我国的新疆地区,在气候变暖的大环 境下,90年代以后降水量有增加的趋势。径流 量增加。 2008年1月，在新疆的塔克拉马干沙漠及南疆 地区发生50年来罕见的大范围降雪。
图16.大雪覆盖的塔克拉玛干沙漠和沙漠公路绿化带 （新华社记者 2008年1月19日摄）。
图12. 2008,四川甘孜 5479只藏原羚羊因雪 灾死亡
3.气候变化条件下的水资源变化趋势
3.1 大陆降水和水资源变化特征
(1) 气候变暖会导致大陆降水量和水资源量增加 很多人认为,气候变暖,蒸发加大,会导致水资 源量减少. 而实质上在地球气候变暖的条件下,水循环的 动力增大,水循环的速率加快,具体表现在海洋蒸 发量增加, 副热带高压增强，热带气旋和台风频 率加大,水汽输送功能加强.雨带北移，大陆降水 量增加, 径流量和总水资源增加。
大气中某些气体如二氧化碳、甲烷、氟利昂, 对太阳照射到地球的短波辐射几乎无衰减作用, 同时又能吸收地球表面的长波辐射而被加热, 起 到了一种类似温室的作用, 它们在大气层中比重 增加, 就会打破原来的热量平衡，引起全球变暖, 形成“温室效应”。 水蒸汽也是温室气体。
各种温室气体的增温效应比较
（以二氧化碳作為基准）
图7 前40万年大气中二氧化碳含量变化,气温偏差变化过程
图5.近1000年气温变化特征
中世纪暖期
小冰河期
150年
在不同的气候期同样存在着冷暖交替 变化规律
在不同的气候期（冷期和暖期内）同样存在着冷暖交替变化规律（图8）。 地球具有很强的自我调节能力，地球温度会自我控制在一定的范围内， 不会持续上涨和下降。
4.1 大面积长时间持续干旱条件下国民经济发展 和人民生活的水资源保障问题
在气候变化条件下，特别是气候变冷，副热带高压 活动减弱、热带气旋和台风强度减弱、频次减少的条件 下，中国有可能面对大范围长时间的干旱问题，长期干 旱条件下国民经济发展和人民生活的水资源保障问题是 水利科学面临的重大问题。 明朝后期，1600年至1644年。这段时间，气温骤 然下降到了千年以来的最低点。明朝崇祯五年至十五年 （公元1632～1642年）间，黄河流域发生了连续11年的 大旱，这是近500年来连旱时间最长、受灾范围最广的 一次极为严重的旱灾。 气候变化导致了明王朝的灭亡。