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1、第 三 章 全球与中国的气候变化事实 第一节 地质时期气候变化 （新生代的衰退和第四纪全球变化） 第二节 历史时期气候变化 （全新世及近2000年全球变化） 第三节 现代气候变化 （近代全球变化）,地质时期气候变化,地球气候演变史,地球的历史的46亿年 早期认为地质时期共出现过三次大冰期： 震旦纪大冰期； 石炭二叠纪大冰期； 第四纪大冰期。,现有证据表明： 仅近10亿年就出现过67次大冰期，分别出现在约9.7亿、7.6亿、6.7亿、4.3亿、2.7亿年以及始于240万年前的第四世纪，也许到现在尚未结束。,大冰期中气候不总是持续寒冷 经典观点（1909年） ： 据阿尔卑斯山冰川活动，提出第四纪中
2、至少有5次冰期： 群智、民德、里斯、武木。 北美对应的冰期： 威斯康星、伊利诺依、堪萨斯、内布拉斯加。 中国东部对应的冰期： 大理、庐山、大姑、鄱阳冰期。 在20世纪中期4次冰期的经典概念受到挑战。,证据表明： 第四纪中，发生过十几次冰期（寒冷）与间冰期（较温暖）的循环，循环周期约十几万年，最近一次冰期最盛时间大约出现在1.8万年前。 随后进入冰后期冰盖融化气温逐渐变暖。 冰后期的50007000年气候达到10万年以来最暖，称为气候最适宜期。 此后，气候渐冷，出现了小冰期。 小冰期是气候最适宜期之后的最冷时期，小冰期中最后一次冷期可能出现在15501850年（距今150200年） 20世纪以来
3、气候变暖，全球和我国平均气温均上升了0.6左右。,上述三类气候变化不仅时间尺度不同，形成原因、分析方法也各不相同。 关于大冰期，现在还缺少理论性的解释。 第四纪的气候变化大部分可以用地球轨道要素的变化来解释； 历史时期的气候变化则可能是太阳辐射（太阳活动）变化与火山活动变化等造成的。 近代的气候变化除了这些自然原因之外，还有人类活动的影响。, 检测手段： 地质时期的气候变化主要靠岩石放射性、动植物群落化石； 冰后期的气候变化多采用冰芯、孢粉、纹泥、珊瑚、年轮分析，若几千年则有丰富的史料证据； 近代气候变化主要靠直接观测记录，早期资料覆盖面小，观测方法又有改变，要得到一个有代表性的序列，也不是轻
4、而易举的事。, 气候变化的时间尺度 地质时期气候变化 万年或万年以上（104108年） 历史时期气候变化 几千年（103104年） 超长期气候变化 几百年 （世纪际102103 年） 长期气候变化 几十年（年代际101102年） 中期气候变化 几年（年际100101年） 短期气候变化 月或季（100年）,旱化趋势 撒哈拉沙漠的形成？ 与构造运动事件有关。非洲板块的北移使得北非的大部分地区从湿润的赤道地区移动到干燥的热带地区。 另外可能还有两个因素加剧了北非地区晚新生代的干旱化。 1、高纬地区冰盖的扩大 2、青藏高原的隆起,1、高纬地区冰盖的扩大 南极大陆上的冰盖规模在10MaBP达到最大,北半
5、球冰盖的体积在2.5MaBP突然增大。冰盖的建立增大赤道和极地之间的温度和气压梯度,导致信风的风速增大,加大的风速更利于把日益变干的撒哈拉地区地表的冲积物改造为沙丘。 2、晚第三纪青藏高原的隆起 由此出现了东风急流,导致干燥空气在巴基斯坦、阿拉伯、索马里、埃塞俄比亚、撒哈拉等初期沙漠地区下沉。,第三节 冰期间冰期之间的转换机制,冰期间冰期之间的转换机制 地球轨道参数变化可能是第四纪环境周期性变化的驱动力,地球轨道的变化导致了冬、夏之间、极地、赤道之间太阳辐射量变化的对比, 从而导致极地冰盖的周期性扩张与收缩。 但地球轨道参数变化所引起的太阳辐射的改变本身不足以导致如此幅度的变化,特别是偏心率变
6、化引起的太阳辐射变化分量不足以解释何以在0.9MaBP以来100ka成为主要周期。,冰期间冰期之间的转换机制 冰盖与海冰反馈 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 大洋传送带的变化 火山活动的作用, 冰盖与海冰反馈 在冰期间冰期的转换过程中，北半球冰盖发生大幅度的往复进退,冰雪积累、冰盖扩展的过程十分缓慢,冰川融化、冰盖退缩的过程却十分迅速,呈不对称变化的特点,这一过程受全球温度变化的影响,同时也对全球温度变化起到强烈的正反馈作用。, 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 温室气体CO2和CH4的含量的变化呈现与温度变化相同的趋势。,大气CO2含量变化受生物的反馈作用调控。 大气CO2变化可能是海洋“生物
7、泵”作用所产生的一种效应。 在冰期内,海洋表面冷却增强, 海洋混合层的深度增大（海 洋生物生活的空间）, 有更多的浮游生物生长,因此有更多的 碳被固定到深海沉积之中,相应地海洋表层从大气中获得更多的 CO2,导致大气CO2的减少。 此外,冰期大洋温度的降低可使海洋溶解CO2的能力增大,也 导致大气中CO2的减少。 在间冰期全球温度升高,生物泵作用减弱,大气中的CO2含量 开始增加。,在冰期, 陆地上干旱的草原环境的扩张,强烈的黄土堆积,均可使陆地上土壤和沉积物固定碳酸盐的能力增大,导致大气中CO2的减少。 大气中CO2减少, 会进一步加剧气候变冷的过程。 因此 CO2的变化可能主要是全球气候变
8、化的结果, 但其正反馈作用使得关系复杂化。,温室气体水汽的反馈作用 冰期海面温度低, 向大气输送的水汽含量减少,减弱了水汽作为温室气体的功能, 加剧气候变冷。 但水汽减少使得天空云量减少, 能增加入射的太阳辐射,对变冷起负反馈作用。,气溶胶 冰期水汽的减少，降水减少,风速增大,陆地植被覆盖降低,有大量的尘埃由陆地吹向海洋,甚至到达南极中部, 冰芯中粉尘浓度在冰期时增大,冰期最盛期冰芯中的粉尘浓度是冰后期的 70倍。 气溶胶粒子的增多,将太阳辐射反射回太空,从而加速地面冷却,使冰期加剧（正反馈效应）。 间冰期时情况则相反。, 大洋传送带的变化 有人提出大洋环流气候关系模式来解释冰期一间冰期的转换机制。,本节重点： 一、地球气候演变史 地球的历史大约有46亿年。 仅近10亿年就出现过6次大冰期，前5次出现在9.7亿、7.6亿、6.7亿、4.3亿、2.7亿年前，最后一次第四世纪开始于250万年前，也许到现在尚未结束。 检测手段 气候变化的时间尺度,