未来地球计划 中国委员会 (CNC-FE) 2015 年度会议 北极冰冻圈变化与可持续发展 康世昌 中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室 2016.11.11, 海口
提纲 北极气候系统快速变化 北极变暖的影响与可持续发展 中国参与北极治理及能力建设
北极气温 全球气温 全球气温变化趋势 (1979-2012 平均 ) (IPCC, 2013) 北极地区的升温是全球平均的两倍!
海冰范围呈减少趋势 NASA 2012 年 9 月北极平均海冰范围达到有卫星记录以来的最低值, 相比 1979 年至 2000 年平均范围的情况, 减少了 49%, 比 2007 年还少 16% 2007-2013 连续 7 年 9 月的海冰范围均为卫星遥感记录最低值 9 月 来源 :http://www.iup.uni-bremen.de:8084/
海冰范围 :4.17x10 6 km 2 海冰范围 :4.10x10 6 km 2 (IPCC, 2013)
多年海冰范围呈减少趋势 ( 来源 :NASA) NASA 多年海冰范围在 2008 年冬季达到了历史最小值, 是从 1979 年有卫星观测数据记录以来平均值的 55%, 在 2012 年又达到了历史第二低值 1988 年 5 年以上多年海冰还占有较大比例, 而 2010-2012 年主要为 2-4 年海冰
北极地区的冰川和格陵兰冰盖退缩 (NASA,2012) 冰川累积长度变化 (1860-2005) (IPCC, 2013) 卫星监测的格陵兰冰盖表层融化
格陵兰和南极冰盖的物质损失 格陵兰冰盖 1992 2001 34 [ 6 to 74] Gt/yr 2002 2009 215 [157 to 274] Gt/yr 南极冰盖 1992 2001 30 [ 37 to 97] Gt/yr 2002 2011 147[72 to 221] Gt/yr (IPCC, 2013)
提纲 北极气候系统快速变化 北极变暖的影响与可持续发展 中国参与北极治理及能力建设
北极地区变暖的影响 中低纬度气候 油气开采 北极原住民 北极航运 北极渔业 地缘政治
对我国天气和气候的影响 2007 年 Wu et al., 2009 2007 年秋季北极海冰异常偏少, 是导致 2008 年 1 月我国南方雨雪冰冻灾害的原因之一 2007 年北极秋季海冰密集度与 2008 年 1 月地表气温相关场 随着气候变暖, 北极地区气候的不稳定性增加, 对中低纬度 ( 包括中国 ) 极端天气具有重要影响 : 北极海冰偏少不仅影响西伯利亚高压和东亚冬季风强度, 而且对夏季欧亚大陆中高纬度降水产生影响 北半球中高纬度的大气环流异常也会对北极的天气气候变化产生影响, 例如冬季西伯利亚高压的加强和北移对冬季北极增暖有贡献等
海岸退缩 Forecast of the sea coasts destruction for the next decades Sea hydrodynamics and the activity of coast processes Global and regional modeling is used to predict the evolution of permafrost as related to the climatic and economic conditions. Extrapolation of contemporary permafrost and climate trends indicates that there will be no significant changes in geocryological conditions in the coming 20-25 years. Величина отступания берега, м. Coast retreat, m 120 100 80 60 40 20 0 West Siberia 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Годы Coast retreat, m Величина отступания бере 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 East Siberia 1975 1985 1995 2005 2015 2025 Годы
Beaufort 海海岸侵蚀变化
海岸侵蚀对环境和工程等带来巨大的影响
北极地区的资源 北极地区有全球约 13% 的待发现石油和 30% 的待发现天然气储量, 已经成为环北极国家及非北极国家未来发展的战略重点区域 北极地区矿产资源分布图
北极地区的资源 (Chen & Arbouille, 2011) 北极地区国家已发现的油气资源分布图 北极地区已发现的油气资源共计 3289.4 亿桶油当量, 其中石油 (+ 凝析液 )605.4 亿桶 (84 亿吨 ) 油当量, 仅为全球已发现石油资源的 2.5%; 天然气 41.4 万亿立方米 ( 约合 2684 亿桶, 372.8 亿吨油当量 ), 占全球已发现天然气资源的 15.5% 因此, 北极的油气资源属于富气型
北极地区的资源 图为 1996 年, 美国阿拉斯加北极附近的科尔维尔河三角洲附近的钻井平台 海冰下开采石油 天然气的难度高, 开采进度慢 随着海冰范围减小 厚度变薄, 北极各国将加大了对该区域石油和天然气的开采
北极地区的资源 北极石油产量分布图 ( 单位 : 百万吨油当量 ) (Lindholt & Glomsrod, 2012, EE) 北极天然气产量分布图 ( 单位 : 百万吨油当量 ) (Lindholt & Glomsrod, 2012, EE)
北极航运 北极海冰融化 北极航道开通, 使上海到欧洲及北美的航程缩短 3000 多海里
北极航运 东北航道开通时间大多为 40 余天, 近两年有所延长, 尤其是 2011 年达到 82 天 2008 年 -2012 年间, 除了 2011 年东北航道开通时间较早, 东北航道的开通一般从 8 月中下旬到 10 月上旬 2013 年开通时间为 8 月 29-10 月 3 日, 较 2012 年开通时间减少了 22 天
北极航运 2012: 雪龙船首航东北航道和中央航道 2013: 永盛轮走航东北航道, 开启商业航运活动 2014: 租用 Nunavik 号穿过西北航道运送镍矿石到中国 2015: 永盛轮双向走航东北航道 2016: 东北航道夏季常规走航 问题 : 航运 窗口期 不确定, 预测中缺乏资料 通讯导航 水文资料不精确 救援点不足, 力量弱 运河航线北极航线里程 km 8362 6360 北美东 7454 10567 中国西北欧 10361
北极航运 北极航线一旦完全开通, 必将大大缩短欧洲 北美和东北亚之间的海上距离, 从而改变世界贸易格局, 形成以俄罗斯 北美 西欧 东亚为主体的超强的环北极经济圈, 进而影响整个世界的地缘政治和经济格局 航运可能会释放 泄露污染物, 影响北极生态系统和原住民
北极渔业 北极的实际捕鱼量要远大于的联合国和农业组织的官方统计 (75 倍 ) 过渡捕鱼影响鱼类的地域分布及时长 北极地区捕鱼和鱼群的空间特征
北极渔业 北极地区渔业资源对于北极地区的生态稳定具有重要影响 气候变暖引发的海水升温 海平面上升和海冰融化等, 不仅直接影响北极渔业资源的种类习性及时空分布, 而且通过对洋流 北极涛动 臭氧层等的影响间接地影响北极渔业资源的格局
北极旅游认识在逐步增加, 不但为环境带来潜在危害, 也对原住民的传统生活习惯带来影响 北极旅游
人类释放污染物 ( 有机物 重金属 核污染 ) 对北极环境带来了危害 多年冻土融化 海滩塌陷 海冰减少 新物种入侵等, 对原住民的生活带来了冲击 北极原住民 北极原住民的生活环境 社会结构 生活习惯及物资受到了全球多样性的冲击和改变 e.g. 萨米族人和俄罗斯人想要维持驯鹿已经非常困难 阿拉斯加和俄罗斯, 北极熊和狼的食物也发生了变化
北极可持续发展 北极地区生态环境独特而脆弱, 受到气候变化和人类活动的干扰将加剧, 北极地区的可持续发展需要理解北极环境与社会的脆弱性和恢复力, 同时需要本地区国家和国际社会的紧密合作!
提纲 北极气候系统快速变化 北极变暖的影响与可持续发展 中国参与北极治理及能力建设
北极地缘政治 2007 年 8 月 7 日, 俄罗斯杜马副主席奇林加罗夫展示印有俄罗斯国旗的照片, 该照片拍摄于北极点以下 4000 米的深海 2009 年 3 月, 俄罗斯公布了 俄联邦 2020 年前北极政策及远景规划, 明确界定了俄罗斯在北极的各种利益, 成为指导俄罗斯在北极行动的指南 2015 年 8 月 4 日, 俄罗斯已向联合国提交北冰洋大陆架划分报告, 要求 120 万平方公里北冰洋大陆架的开发权
北极地缘政治 2015 年 9 月 1-3 日, 美国总统奥巴马视察阿拉斯加, 跨越 5600 公里进入北极圈 白宫称, 此行是为引起人们重视北极地区变暖 2015 年 1 月奥巴马签署了 加强协同北极地区的国家努力 总统令, 这项总统令产生了一个新的美国北极执行指导委员会 (AESC), 具体指导实施美国北极战略的执行
北极地缘政治 2006 年以来, 加拿大总理哈珀数次视察北极地区, 成为次数最密集的总理, 其目的是继续推进 北方战略 的实施, 宣示对北极地区的主权管辖
中国的北极战略 北极地区的资源和航运对我国未来发展具有重要的战略意义 2013 年 5 月 15 日, 中国成为北极理事会正式观察员国 : 中国在北极事务上具有了发言权 拥有了争取和利用北极资源和潜在资源的权利和筹码 有权利监督北极各国在北极地区开展的行动, 调解各国利益纠纷, 提升国际地位和影响力
中国的北极战略 中国对北极地区事务的介入需要坚实的科技支撑, 科学研究要先行 北极气候变化 : 古气候记录 相关气候模式预估等 ; 北极航运 : 海冰变化预估 海洋动力学研究等 ; 北极油气资源开发 : 海冰 冻土变化信息等 ; 北极人文资源开发 : 北极人类学相关知识等
中国北极研究现状 自 1984 年首次南极考察以来, 我国在极地能力建设和科学研究领域取得了许多新的重大进展, 建立了极地考察 一船 六站 一基地 的支撑保障体系, 成功组织了 32 次南极考察 13 个年度北极黄河站考察和 7 次北冰洋考察, 取得了一批重要科学成果, 加入了所有重要的国际极地组织 昆仑站建设
中国北极考察的主要区域 黄河站 北冰洋中心区 北极太平洋扇区 北极大西洋扇区
北冰洋考察的观测和调查体系 船基调查 气象 大气化学 水文和海洋化学 海洋生物生态学 海洋地质学 地球物理学 冰站考察 能量平衡 雪冰物理学 海冰生态学 碳通量研究 锚系测量 生源颗粒物通量 温 盐 流速 流向 AUV/ROV 观测 垂直通量 温 盐 流速 流向
国际 格陵兰深冰芯研究计划,Summit GRIP GISP NEEM EGRIP 等 北极海冰与气候模拟,Arctic sea ice working group CliC Sea Ice and Climate Modeling Forum 等 北极大气环境监测, 如 Arctic Atmospheric Observatory Program 等 北极冻土监测, 如 Permafrost Carbon Network 等 北极积雪监测,Arctic Terrestrial Snow Cover Research Program 等 相关模式发展及预估, 如 Greenland Ice Sheet Model Intercomparison for CMIP6 (ISMIP6) Project 等 国内 基于雪龙船走航实施的 7 次北极科学考察, 包括海洋学 冰冻圈等学科观测研究 北极黄河站周边科学考察项目, 主要包括冰冻圈 大气及海冰观测等 巴罗站联合海冰观测项目 国际合作项目, 如深冰芯 NEEM EGRIP 合作 大洋 海冰考察等 中国的研究基础薄弱 方向分散 水平较低, 亟需整合国内的研究力量, 加强与国际一流科研机构合作, 建立北极研究平台, 以提高自身科研水平, 获得更多发言权
中国北极政策的战略目标应当是 : 在北极快速变化之际, 着眼于环境问题对全球发展的重要意义, 着眼于中国长远的发展利益, 依托现有科学技术基础和外交工作基础, 整合国内各部门力量, 以科学考察和环境技术为先导, 以航道和资源利用为主线, 以国际合作为平台, 遵从和利用相关国际机制确立的责任和权益, 加快实现由单纯科学向综合利用 局部合作向全面参与的转变, 积累极地研究的知识和人才储备, 实现技术领先, 减少中国参与北极事务的技术壁垒, 为保障未来中国经济安全, 增强国际威望, 为保障地球环境 人类和平和技术进步作出贡献 --- 摘自 北极治理新论 ( 杨剑等著,2014)
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