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《全球气候变化与生态系统响应》 作者： 华盛顿大学气候科学研究所 团队 出版社： 寰宇科学出版社 出版时间： 2023年10月 ISBN： 978-7-5608-0123-4 --- 内容简介： 本书是气候科学、生态学、地理学和环境经济学等多个交叉学科领域的前沿综合研究成果集。它以全球气候系统动力学为基础，深入剖析了自工业革命以来人类活动如何驱动地球气候系统发生不可逆转的变化，并详尽考察了这些变化对地球上各种生态系统构成的严峻挑战与复杂响应机制。 本书结构宏大，分为六个核心部分，共计二十章，力求提供一个全面、深入且富有批判性的视角，来理解当前人类社会面临的最紧迫的全球性环境危机。 --- 第一部分：气候系统的基础与驱动力（共3章） 本部分奠定了理解气候变化科学的基础。首先，详细阐述了地球气候系统的基本组成部分——大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈之间的能量交换与物质循环。随后，重点聚焦于温室气体效应的物理机制，利用最新的辐射传输模型，量化了二氧化碳、甲烷、一氧化二氮以及氟化气体等主要温室气体的辐射强迫效应。 第三章则着重分析了气候变化的自然驱动因素（如太阳活动周期、火山爆发、米兰科维奇循环）与人为驱动因素（化石燃料燃烧、土地利用变化）之间的相对贡献。通过高分辨率的古气候数据重建，清晰展示了当前变暖速率在过去数万年乃至数十万年中的异常性。 第二部分：观测到的气候变化特征与区域差异（共4章） 本部分基于全球范围内的实测数据，系统梳理了已观测到的气候变化现象。 大气环流的重塑： 分析了对流层平均温度的上升、平流层变冷、大气水汽含量增加的证据，以及由此导致的极端天气事件频率和强度的变化，特别是热带气旋的结构变化和中纬度地区暴雨事件的增加。 海洋系统的响应： 深入探讨了海洋热含量（OHC）的持续积累，海平面上升的驱动力（热膨胀与冰盖融化），以及海洋酸化对碳酸钙生物体的影响。本章还包括对关键洋流系统（如大西洋经向翻转环流AMOC）减缓风险的数值模拟评估。 冰雪圈的退缩： 提供了从卫星遥感到地面测量的多源数据，展示了全球山地冰川、格陵兰和南极冰盖、北极海冰以及多年冻土的消融速度和趋势。详细讨论了冰雪反照率反馈机制对区域增温的放大作用。 区域气候异质性： 强调气候变化并非均匀分布。本章通过对比分析不同地理区域（如极地、热带雨林边缘、地中海气候区）的温度、降水和气温日变化范围的变化模式，为后续的生态响应分析提供地理背景。 第三部分：生态系统对气候变化的敏感性与脆弱性（共4章） 这是本书的核心部分，聚焦于气候变化对生命系统的直接与间接影响。 植物群落的迁移与物候失调： 分析了全球范围内植物的物候期（如萌芽、开花、落叶时间）提前的现象，并探讨了这种时间错位（Mismatch）如何影响授粉者关系和物种间竞争动态。研究了不同气候带内物种分布范围向高纬度或高海拔迁移的速率与障碍。 海洋生态系统的压力： 详细考察了珊瑚礁白化事件的频率增加与死亡率上升之间的联系，探讨了温度升高、缺氧区（Dead Zones）扩大以及酸化对贝类、浮游生物和鱼类资源的影响机制。重点研究了关键食物链基础物种的生理阈值。 陆地动物群的适应与灭绝风险： 评估了气候变化对两栖类、昆虫、鸟类和哺乳动物的生理、行为和种群动态的影响。引入了气候脆弱性指数（CVI），量化了受威胁物种的地理范围缩小和栖息地破碎化程度。 极端事件与生态系统恢复力： 探讨了干旱、热浪和野火等极端事件对森林、草原和湿地生态系统结构的破坏性影响。研究了生态系统在受到干扰后恢复到原始或新稳定状态所需的时间和条件，强调了气候变化如何降低生态系统的内在恢复力。 第四部分：反馈机制与临界点风险（共2章） 本部分深入探讨了气候系统中可能导致失控或加速变化的非线性过程。 生物地球化学反馈回路： 重点分析了碳循环的生物反馈机制，包括永久冻土融化释放甲烷和二氧化碳、森林火灾对碳汇能力的削弱，以及海洋溶解CO2能力的变化。 气候临界点（Tipping Points）： 基于最新的地球系统模型（ESMs）模拟，识别并评估了潜在的全球性气候临界点，如亚马逊雨林向稀树草原的转变、西南极冰盖的不可逆崩塌等，并探讨了这些事件的连锁反应（Domino Effects）。 第五部分：气候变化对人类社会经济的影响评估（共4章） 本部分将环境科学与社会科学相结合，评估气候变化对人类福祉的冲击。 水资源安全与农业冲击： 评估了降水模式改变和冰川融化对全球主要河流径流和淡水供应的影响。针对不同农业区域（如季风水稻区、干旱灌溉区），分析了温度升高对作物产量、病虫害分布和耕作制度的压力。 人类健康与疾病传播： 探讨了热浪相关死亡率的增加、空气污染与极端天气事件的叠加效应，以及气候变化对蚊媒疾病（如疟疾、登革热）地理分布扩展的影响。 气候移民与冲突风险： 考察了海平面上升和土地退化可能导致的国内和跨国人口迁移模式，并分析了资源稀缺背景下，气候变化如何成为诱发或加剧社会冲突的潜在因素。 经济成本与损失评估： 使用可计算一般均衡模型（CGE）和损失函数，量化了气候变化对基础设施、保险业、旅游业和关键供应链的长期经济损失。 第六部分：适应、减缓与治理的综合策略（共2章） 最后一部分着眼于解决方案，提出基于科学证据的应对策略。 减缓气候变化的路径： 详细分析了全球能源转型（可再生能源、储能技术）、工业脱碳、碳捕集与封存（CCS）以及负排放技术（NETs）的潜力与挑战。 生态适应性管理： 强调“基于自然的解决方案”（NbS），包括生态系统保护与恢复在增强气候韧性中的作用。提出了气候智能型农业、早期预警系统优化和基础设施气候适应性设计等具体策略。 全球治理与政策协同： 探讨了国际气候治理框架（如《巴黎协定》）的有效性，并呼吁跨学科、跨部门的协同治理模式，以实现全球减排目标与区域适应需求的平衡。 --- 本书特色： 本书汇集了来自北美、欧洲和亚洲顶尖研究机构的最新数据和模型成果，特别注重跨尺度分析，从分子生物学层面的胁迫反应到全球尺度的环流变化，均有详尽论述。语言严谨，图表丰富（包含超过300张高质量图表和案例研究），是气候科学、环境管理、政策制定及相关专业学生和研究人员不可或缺的参考工具书。它不仅是知识的集合，更是对人类与地球未来关系的一次深刻反思。
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