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本书从气候系统观测和数据分析开始，阐述气候系统驱动因子，气候系统中大气与水循环、冰冻圈、海洋、生物圈等的变化特征，并结合气候变率模态及其变化，给出气候系统变化的综合图像。本书还综合气候变化噪声和信号、全球与中国的观测变化、当代仪器观测数据和古气候信息等，客观总结工业化以来以气候变暖为主要特征的气候多圈层变化图像。

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  第1章 气候系统观测与数据分析 1
  1.1 当代气候观测系统的发展 1
  1.2 核心气候变量及其数据集 6
  1.2.1 大气与地表观测数据集 7
  1.2.2 海洋观测数据集 7
  1.2.3 冰冻圈观测数据集 10
  1.2.4 生物圈观测数据集 11
  1.3 再分析数据集 11
  1.4 气候变化长期序列的构建 14
  1.4.1 全球地表温度变化序列 14
  1.4.2 全球地表气温数据序列 18
  1.5 气候变化序列的非均一性 19
  1.6 气候变化信号 20
  1.6.1 气候变率和气候变化信号 20
  1.6.2 气候变率对短期趋势的影响 20
  1.6.3 气候变化信号的萌现 21
  1.7 气候变化大尺度指标 23
  参考文献 25
  第2章 气候变化驱动因子变化 27
  2.1 地球轨道变化 29
  2.2 太阳活动 31
  2.3 火山气溶胶 34
  2.4 均匀混合温室气体 36
  2.5 短寿命气候强迫因子 41
  2.5.1 短寿命气候强迫因子组成及变化 41
  2.5.2 短寿命气候强迫因子气候效应及环境风险 44
  2.6 土地利用和其他因子 46
  参考文献 47
  第3章 大气圈变化 49
  3.1 地表温度 49
  3.1.1 全球平均地表温度 49
  3.1.2 陆地表面气温 52
  3.1.3 海洋表面温度 53
  3.1.4 中国的温度变化 53
  3.2 高层大气温度 55
  3.3 降水 59
  3.3.1 全球 59
  3.3.2 中国 61
  3.4 湿度 62
  3.4.1 地表湿度 62
  3.4.2 整层水汽含量 64
  3.5 云 65
  3.6 大气环流 67
  3.6.1 海平面气压 67
  3.6.2 全球季风 68
  3.6.3 热带环流 68
  3.6.4 副热带急流、风暴轴和阻塞 70
  3.6.5 平流层环流 72
  3.7 对流层顶 73
  3.8 地面风场 73
  参考文献 75
  第4章 冰冻圈变化 77
  4.1 海冰 77
  4.2 积雪 80
  4.3 冰川 82
  4.4 冰盖 84
  4.4.1 格陵兰冰盖的变化 85
  4.4.2 南极冰盖 88
  4.5 冻土 92
  参考文献 95
  第5章 海洋变化 98
  5.1 海洋温度和热含量 99
  5.1.1 全球海表面温度 99
  5.1.2 全球海洋热含量 100
  5.1.3 海洋热浪 102
  5.1.4 极端El Ni？o事件和IOD事件 104
  5.2 海洋盐度和层结 105
  5.2.1 海洋盐度 105
  5.2.2 海洋层结 107
  5.3 海平面变化 107
  5.3.1 全球平均海平面 107
  5.3.2 极端水位 110
  5.4 海洋环流 112
  5.4.1 大西洋经向翻转环流 112
  5.4.2 西边界流和洋盆间交换 113
  5.5 海洋酸化、脱氧 114
  5.5.1 海洋酸化 114
  5.5.2 海洋脱氧 117
  参考文献 118
  第6章 生物圈变化 120
  6.1 CO2浓度季节变化 120
  6.2 植被绿度 123
  6.3 生长季 124
  6.4 陆地植被生产力 126
  6.5 陆地生态系统 129
  6.6 陆地表层与地表反照率 132
  6.7 土地退化和荒漠化 133
  6.8 海洋生产力 134
  6.9 海洋酸化的生态环境影响 136
  参考文献 139
  第7章 气候变率模态及其变化 141
  7.1 大气环状模 141
  7.2 厄尔尼诺–南方涛动 145
  7.3 太平洋年代际振荡 148
  7.4 大西洋多年代际振荡 150
  7.5 印度洋变率模态 151
  参考文献 155
  第8章 气候系统的综合变化 157
  8.1 地球能量收支变化及其在气候系统中的分配 157
  8.2 气候系统的变化状态. 159
  8.2.1 工业化以来的变化 160
  8.2.2 气候系统变化的综合证据 165
  参考文献 166
  附录 名词解释 168