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“双一流”课程

《气候变化科学概论》

2021-07-05

课程名称:气候变化科学概论

课程英文名称:Introduction toClimate Change Science

课程负责人:牟翠翠

教学团队成员:秦大河及IPCC中国团队

授课学期:春季学期

考核方式:考察

学时:32学时

学分:2学分

课程简介、目标与任务:

本课程按照气候变化科学发展的路径,从气候变化的自然科学基础开讲,阐述气候变化的影响、脆弱性和适应,介绍减缓气候变化的对策和中国实践,向受众宣讲气候变化科学取得的重大进展和尚需努力的方向。课程目标是厘清概念,发展气候变化科学;树立绿水青山就是金山银山的理念,建立尊崇自然、绿色发展的意识;促进发展低碳经济、建设生态文明、实现从传统安全观向新安全观转变。通过课程学习,使学生了解当前气候变化研究的最新进展及焦点热点问题,掌握气候变化科学方面的相关知识,达到启蒙、澄清概念;开阔视野、拓展思路,为今后在气候变化领域开展相关研究工作打下坚实基础;培养青年学生探索求实科学的精神。

教学方法:IPCC中国撰写专家团队进行模块化授课,结合最新的气候变化研究进展和国家政策进行系统讲授,在教学方法上结合多媒体课件、视频和语音材料等手段,引导学生参与式学习、研究性学习。

基本要求:要求学生在课前按照要求查找相关资料进行气候变化科学的学习,能够在课堂上积极进行讨论。

课程教材:

《气候变化科学概论》,秦大河(主编),科学出版社,2018年。

主要参考书:

《第三次气候变化国家评估报告》,第三次气候变化国家评估报告编写组,科学出版社 2015年;

《中国气候与环境演变》秦大河(主编),气象出版社, 2012年;

《未来地球计划初步设计》,未来地球计划过度小组著,科学出版社,2015年。

课程内容与安排:

第一章气候变化科学的发展(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候变化科学的发展和未来地球计划;天气、气候、气候系统和气候 变化。

(2)重点:从气候变化角度理解国家政策方针及国际碳谈判政策,关注未来地球计划。

(3)难点:IPCC系列评估报告及其意义和作用;IPCC的未来发展;发展中国家在IPCC活动中的作用和贡献。

第二章观测到的气候系统变化(4学时;讲授4hr)

(1)教学内容:观测的冰冻圈变化;观测的海洋变化。

(2)重点:从气候变化角度理解国家的战略需求。

(3)难点:当代气候观测系统的发展、气候系统观测要素与数据集。

第三章全新世气候变迁(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:过去气候变化研究的原理和假设;气候变化的形式、多时间尺度变化及可能驱动;研究全新世气候变化的定年方法;代用资料的特征及物理意义;气候历史及全新世重大气候事件。

(2)重点:从历史气候变化角度理解人类世界。

(3)难点:重建的不同时间长度过去气候变化,以及新仙女木事件、全新世大暖期、中世纪气候异常期、小冰期、现代暖期时的气候变化。

第四章生物地球化学循环(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:大气CO2浓度变化观测事实;陆地生态系统碳循环概念及方法;全球陆地生态系统碳源汇空间分布;生态系统碳循环对气候变化的响应及未来变化。

(2)重点:关注生态安全屏障,国际碳谈判。

(3)难点:臭氧和气溶胶的源汇、浓度、分布和未来变化,以及其对气候变化的响应和反馈。

第五章气溶胶和云(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候为什么会发生变化;气候变化研究:为什么特别关注气溶胶和云?;气溶胶和云的气候效应研究进展;气溶胶和云与我国日益严重的雾-霾污染。

(2)重点:气溶胶的种类和来源、形成与变化过程,气溶胶化学成分的气候学浓度。

(3)难点:气溶胶与辐射的相互作用、气溶胶-云相互作用、碳气溶胶与气候变化的关系、以及气候变化一些重要议题中涉及的气溶胶和云问题。

第六章温室气体和气溶胶的辐射强迫及其环境气候效应(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:温室气体的温室效应;辐射能量平衡与气候变化;人为和自然辐射强迫;气溶胶的环境与气候效应。

(2)重点:不同种类物质的辐射强迫以及辐射强迫的历史变化。

(3)难点:未来变化辐射强迫的概念、计算方法以及温室气体的光谱变化和辐射传输模式。

第七章气候变化的检测与归因(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候变化检测与归因研究的意义;气候变化检测归因的常用方法;IPCC AR5总结的检测归因结果; IPCC AR5总结的检测归因结果;中国气候变化的检测与归因。

(2)重点:主要关注气候变化与国家谈判。

(3)难点:数值模式在气候变化归因研究中的作用、以及检测归因研究的不确定性。

第八章全球和区域尺度的气候系统模式(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候模式简介;模式比较计划及结果在IPCC评估报告中的应用;气候模式的评估;CMIP5全球模式结果的综合评估;区域气候模式及降尺度。

(2)重点:关注未来地球计划。

(3)难点:区域气候模式及降尺度基本原理、发展历史以及在气候科学和气候变化预估中的应用。

本章节课程思政与专业知识结合点:关注未来地球计划。

第九章气候变化的预估(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:什么是气候变化预估?; IPCC AR5气候变化预估的主要结论?;气候变化预估有哪些不确定性?;如何设计和完成一次地球系统模式的预估或者模拟实验?

(2)重点:主要关注未来地球计划。

(3)难点:预估大气和地表、水循环、空气质量、冰冻圈、海平面、碳循环和其他生物地球化学循环等的长期变化。

第十章气候现象和相关的区域气候变化(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:季风系统;热带环流;大气涛动;中国气候变化预估。

(2)重点:与气候现象相关的区域气候变化预估:预估北极地区、南极地区和东亚未来气候变化及相关气候现象的影响。

(3)难点:北半球环状模、南半球环状模、太平洋-北美遥相关、太平洋-南美遥相关型、太平洋年代际振荡、大西洋年代际振荡的变化。

第十一章社会经济发展路径和气候变化情景(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候、气候变化与气候情景;排放情景(SA90, IS92, SRES);典型浓度路径(RCPs);共享社会经济路径(SSPs);SSPs的应用。

(2)重点:情景在各类模式比较计划中的应用、在IPCC评估中的应用、在区域和领域研究中的应用,以及薄弱环节和未来发展。

(3)难点:社会经济发展路径的选择、社会经济路径(SSP)的设定和特征、以及RCPs/SSPs矩阵。

第十二章气候变化的影响、脆弱性和恢复力(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容: 气候变化影响的评估方法;气候变化的影响和脆弱性(全球);气候变化的影响和脆弱性(中国);恢复能力建设。

(2)重点:气候变化的影响和脆弱性的内涵、气候变化影响的评估方法、气候变化影响的检测与归因的方法、脆弱性的评估方法。

(3)难点:评估气候变化对非洲、欧洲、亚洲、大洋洲、北美洲、中美洲和南美洲、极区、小岛屿、公海的影响和脆弱性。

第十三章极端事件和灾害风险管理(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:极端事件的定义和分类;中国极端事件的基本特征; 观测到的极端事件的变化及其原因;极端事件变化的预估;IPCC 评估极端事件变化的进展;灾害风险管理基本定义;中国未来气候变化风险预估;中国气候变化综合风险管理。

(2)重点:长期应对策略的目标与原则、灾害风险管理与适应气候变化的协同战略、提升恢复力的能力建设战略、综合风险治理战略。

(3)难点:管理极端气候事件和灾害风险的国家制度以及综合灾害风险管理的经济社会重点领域。

第十四章气候变化适应、减缓与可持续发展(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候变化适应;气候变化的减缓;可持续发展。

(2)重点:适应的主要做法、通过适应进行气候变化风险管理、促进适应的政策。

(3)难点:气候变化的应对框架、适应和减缓的互补性、适应和减缓的特征。

第十五章 气候变化国际谈判与中国的减排行动(2学时;讲授2hr)

(1)教学内容:气候谈判科学基础及其演进;国际应对进程及后巴黎展望;中国的应对行动。

(2)重点:中国在2度温升控制目标下的排放空间、中国未来低碳发展与碳排放达峰。

(3)难点:全球的排放空间与路径、碳排放权分配原则与方法。

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