全球变化作业.doc

作业一1、 全球变化的科学内涵包含哪些内容？全球变化研究的主要内容有哪些？现今发生在地球表面的全球变化包括地球环境中所有的自然和以为引起的变化，可以定义为全球环境中的、能改变地球承载生命的能力的变化，其科学内涵可以概括为以下方面：全球观：以地球系统科学理论为指导，把地球当作一个整体地球系统，研究地球系统整体变化的过程和机制，而不是孤立地研究地球不同组分的变化。全球变化关注的尺度：空间尺度全球尺度研究具有全球性影响的过程和事件，空间规模相当于地球半径以上。包括某些发生在区域尺度但具有全球性影响的过程和事件。如局地的温室气体排放导致全球的温室效应。时间尺度所有时间过程时间范畴过去、现在、未来；时间尺度100a109a。其中101a102a中等时间尺度变化是研究重点。重视人类的作用：把人类视为引起全球变化的重要营力之一。重视人类和地球系统之间的相互作用研究，提高人们对未来气候和环境变化的预测能力，使人类活动符合起码是不违背地球系统的变化规律，并驱避灾害，利用其有利的方面。全球变化学现阶段主要研究内容如下：（1）全球大气化学与生物圈的相互作用。主要研究全球大气化学过程是如何调制的？生物过程在产生和消耗微量气体中作用，预报自然和人类活动对大气化学成分变化的影响。（2）全球海洋通量研究。主要研究海洋生物地球化学过程对气候的影响，及其对气候变化的影响。（3）全球水文循环过程的生物学特征。主要研究植被与水循环物理过程的相互作用。（4）全球变化对陆地生态系统的影响。主要研究气候、大气成分变化和土地利用类型变化对陆地生态系统的结构和功能的影响及其对气候的反馈。（5）全球变化史的研究。重建2000年来，以及一个完整冰期一间冰期循环的全球环境变化，了解它们与地球内部或外部作用力的关系。2、温盐环流是如何解释第四纪冰期-间冰期的转换机制的？全球变化驱动力有哪三种类型？冰期间冰期之间的转换机制是冰盖与海冰反馈、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。到约300万年前，北半球的气候变冷导致冰川的显著扩展，此后在北大西洋中发现有冰漂碎屑存在，这一现象标志着作为第四纪特征的冰盖迅速增长与消融的时期的开始。目前尚不清楚为什么北半球冰盖生成的时间晚于南半球，一个可能的原因是，南北美洲之间的通道在此时期关闭，导致墨西哥湾暖流增强，从而将更多的水汽输送到高纬度地区，促进了那时的降雪过程。第四纪开始时（240万年前），北半球冰盖已到达中等规模，其影响已在海洋沉积中有所反映：就在此时，由于冰川漂运的陆源硅质碎屑的输入，碳酸盐的比例出现显著的、不规则的下降。全球变化的驱动力按来源分为三种类型：地球外因素，地球内力因素以及地球系统自身相互间的影响和反馈。1驱动全球变化的地球外力因素地球的环境状态与太阳有密切的关系，同时受到其他天体的深刻影响。影响是多方面的，其中受关注较多的是太阳辐射输出变化，受其他天体的引力作用产生的地球运动轨道参数的改变，以及小行星和彗星等天体对地球的撞击等2驱动全球变化的地球内力因素:地球内力对全球变化的驱动主要通过受地球内部过程驱动的板块运动而起作用，板块运动所造成的海陆分布形式的变化、海底地形与陆地地形的变化、火山活动等，均能引发进一步的过程，导致全球变化。地球内部物质的重新分布能够导致地极漂移，也会对全球变化产生影响。3. 全球变化中的人文因素:人类活动对全球变化的影响是与人类赖以生存的人类生态系统的建立与维持过程密切联系的。人类通过土地利用改变地表景观、或通过化石能源和矿物原料大量开发使用的方式改变自然环境，其结果造成土地覆盖变化、系统成分变化、自然过程变化和自然系统功能变化。作业二1、 重建过去全球变化的主要信息来源有哪些？怎样重建过去全球变化？（1） 考古及历史文献记载（人类物质文化活动形式的物质和文字记录）（2）古环境感应体（过去某一时期形成并一直保存至今的各种自然体）（3）除了大气圈和水圈不具有保存全球变化原始信息的功能外，岩石圈，冰雪圈，生物圈和人类圈均可保存信息。冰芯可提取的环境信息有：冰芯取自极地冰盖、中纬度高山冰川、青藏高原（中低纬度）。极地最长冰芯深达2.5km，山地冰川最长308.7m（青藏高原古里雅冰芯）。每年积累的雪最终转换成冰，形成一个年层。冰芯可提取的环境信息：氧同位素比率：18O反应温度冰晶生长形态：反应温度冰川年净积累量：反应降水量冰中气泡：大气成分冰中化学成分和微粒含量：大气气溶胶状况、地球沙漠化和大气环流强度的状况冰中有机物质：生物地球化学循环过程冰中火山灰和强酸信号：火山活动历史冰中10Be：宇宙射线强度、太阳活动、地磁场强度树木年轮可提取的环境信息：一般树木每年有一个明显的生长季，从而每年都会长出一个轮圈，称之为树轮或年轮。气候和环境条件变化可造成年轮的宽窄、密度等变化；年轮资料可反应逐年乃至逐季的气候变化；年轮资料的优点是其连续性；古树一般可上溯几百年甚至上千年。通过树木残骸化石，可将不同时期树木的年轮资料连接起来形成更长的时间序列；树轮代用资料的可信度取决于所取树种对气候变化的敏感性；应先联系现代气象和植物学知识，得出规律后，再反演历史。树木年轮可提取的环境信息：年轮宽度：反映气候因子变化木材密度：适用于年轮不易辨认树种氧同位素：18O碳同位素：13C（13C/12C）、14C化学元素含量：环境中化学元素变化。2、 什么是新生代衰落？其主要表现有哪些？新生代期间，环境呈变冷、变干的趋势性变化，称为新生代衰落。其主要表现有（1）降温与第四纪冰期来临。降温与海陆演化有关非洲、南美洲和澳大利亚的北移，使南大洋增宽，形成西风漂流，阻隔了南大洋向南极的热量输送，使南极降温，出现冰盖，由于冰盖对降温的正反馈作用，从而使全球进一步降温。（2）旱化趋势。全球环境环境变干，森林转变为疏林、草原、沙漠非洲板块北移使北非大部分地区从湿润的赤道地区移动到干燥的副热带地区；赤道和极地间的贸易风风速加大，加大的风速把日益变干的撒哈拉地区变为沙漠；东北信风到达撒哈拉地区前经过大面积的陆地；青藏高原隆起导致干燥空气在撒哈拉等地区下沉。（3）自然地带分异的复杂化。随着全球环境的变冷变干，低纬地区与高纬地区的温度梯度增大，各地区水分条件的差异也明显加大，由此导致自然地带分异的复杂化与环境类型的多样化。3、第四冰期-间冰期变化的基本特征有哪些？阐明冰期-间冰期之间转换的可能机制和过程。第四纪冰期-间冰期转换的特征（1）转换过程的不对称性。从间冰期向冰期的转换过程是缓慢的、阶段性的，持续70-90ka；从冰期向间冰期的转换过程是迅速的，冰川融化只需8ka时间。（2）环境要素变化的协同性。冰盖进退、海平面升降、黄土与古土壤交替、沙漠形成、降水量变化、植被带摆动等均呈现出协同性的变化，共同指示相应的环境冷暖干湿变化。大气CO2浓度变化；温度变化；深海18O变化；海平面变化。（3）状态转换过程中时滞现象。冰期-间冰期转换是一个驱动与响应的复杂非线性过程，不同圈层由于性质不同而呈现不同步变化：东赤道太平洋与南半球海温变化，领先于北半球海温和大陆冰量变化；气候变化最迅速（常表现为突变），植被变化较为迅速，冰盖后退最慢；我国冬季风变化先于夏季风变化。（4）快速变化事件：D-O事件、Heinrich事件、新仙女木事件。冰期-间冰期的转换机制（1）地球轨道参数变化：深海氧同位素序列和黄土古土壤序列中可检测出地球轨道参数变化的特征周期。说明地球轨道参数变化可能是第四纪环境周期变化的驱动力。在不同阶段，起主导作用的周期有明显差别：1.6-2.5MaBP期间，以偏心率周期（0.1Ma、0.4Ma）较明显，其它周期不明显；0.9-1.6MaBP期间，以黄赤交角周期(41ka)较明显，其它周期不明显；0.9BP以来，0.1Ma周期成为主要周期。（2） 气候系统的反馈机制：温度变化的放大效应、时滞现象和不对称性均可能与气候系统的反馈机制有关。如转换过程的不对称性：升温可能是正反馈占主导，而降温是负反馈占主导。（3）大洋传送带变化：北大西洋地区通过大洋传送带获得的热量远比地球轨道参数变化引起太阳辐射变化量，因而大洋传送带的闭合被认为是冰期间冰期转换的一个重要机制。（大洋传送带变化可解释新仙女木事件的发生）。（4）火山活动的作用：第四纪期间是火山活动显著加强的时期，把火山活动作为一个强迫因素与轨道参数一起参与模拟，能较好模拟出第四纪晚期全球温度变化。作业三1、 全新世旳气候变化的主要特征有哪些？全新世环境是如何响应气候变化的？（1）全新世的气候变化：1早期以阶段性的迅速升温的特征；28.54KABP的全新世中期是一个较现代更为温暖的时期，全新世暖期的盛期可能出现在6KABP前后。34KABP以后，全球气候发生重大调整，呈现变冷的趋势，温度下降到与现代相当的水平，其间每个寒冷或温暖阶段分别持续数百年。（2）环境响应：1冰川与海洋状况变化：温度回升导致冰盖的消融，冰盖消融导致海面上升，从而加速了冰盖的崩解融化，进一步导致海面上升。2湖泊演变与河流调整：在冰川作用地区，冰川的退缩直接影响到湖泊的发育，北美和北欧冰盖的边缘地区有无数大小不等的湖泊随着冰盖的退缩而生消演化。在非冰川作用区，进入全新世后，从非洲撒哈拉地区到印度西北部以至我国青藏高原与长城沿线地区，均由于降水的显著增加而出现满面湖面扩大、湖水淡化现象、北半球中纬度地区河流流量普遍因冰盖融化而显著增大。在低纬度地区，仅直接增加河流的流量，而且通过增大流域面积增加河流的流量。3植被的迁移与演化：气候的区域差异制约着植被地域颁布的差异，当气候发生变化时植被也发生相应的变化。森林植被的扩张与回归是全新世早期全球变化的重大事件之一。2、 全新世环境变化对人类活动的影响表现在哪些方面？人类是如何适应环境变化的？（1）海岸地区环境演变的影响与人类的适应。海面上升使许多陆地通道被淹没，导致不同陆地之间，特别是一些岛屿与大陆之间的文化交流被中断。海面升降引起的海岸环境的变化也使得人类的生活方式发生相应的调整。（2）撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰。现代的撒哈拉沙漠曾经是人类狩猎、放牧的场所，人类在此地区的生产方式随着全新世环境的变化而不断调整。（3）农业革命及其对环境的影响。近东地区可能是世界上最早的、最重要的驯化中心。中美洲是玉米的驯化中心，其驯化的时间不晚于7kaBP。（南瓜、辣椒、鳄梨等）中美地区缺乏驯化动物。原始农业对环境的最直接影响是动植物的驯化。农耕导致定居生活方式的出现，人类从此被系在土地之上。农业规模的扩大意味着砍伐森林和烧毁植被以清理土地进行种植。（4）文明古国兴衰和游牧文化兴起的环境背景。古埃及文明、美索不达米亚文明、古印度文明均产生在降水不足或不稳定的河谷之中，其文明是建立在灌溉农业经济基础之上的，国家是土地唯一所有者。游牧业文化是适应于干旱和地势起伏环境的一种生产方式。像灌溉农业一样，牧业生产中存在一种独特的人与其环境的生态关系，所不同的是，联系这种关系的纽带是驯化动物，而不是水的使用。作业四1、 近现代全球气候系统变化的形成原因有哪些？主要表现在哪些方面？近现代全球气候系统的变化带来了哪些影响？全球气候变化的原因：引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响两大类。前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等；后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度的增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化等。1、 自然因素引起的全球气候变化气候系统所有的能量基本上来自太阳，所以太阳能量输出的变化被认为是导致气候变化的原因之一,也可以说太阳辐射的变化是引起气候系统变化的外因。引起太阳辐射变化的另一原因是地球轨道的变化（米兰科维奇理论）。另一个影响气候变化的自然因素是火山爆发。火山爆发之后，向高空喷放出大量硫化物气溶胶和尘埃，可以到达平流层高度，它们可以显著的反射太阳辐射，从而使其下层的大气冷却。2、人类活动引起的全球气候变化人类活动加剧了气候系统变化的进程。人类活动引起的全球气候变化，主要包括人类燃烧化石燃料，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化（如毁林引起的大气中温室气体浓度的增加）等。气候变化主要表现为三方面：全球气候变暖、酸雨、臭氧层破坏，其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题，关乎到人类的未来。地球温度上升导致喜马拉雅等高山的冰川消融、对淡水资源形成长期隐患；海平面上升，上海、广州等人口密集的沿海地区面临咸潮破坏，甚至淹没之灾；冻土溶化，日益威胁当地居民生计和道路工程设施；热浪、干旱、暴雨、台风等极端天气、气候灾害等越来越频繁，导致当地居民生命财产损失加剧；粮食减产，千百万人面临饥饿威胁；每年，全球因气候变化导致腹泻、疟疾、营养不良多发而死亡的人数高达15万，主要发生在非洲及其它发展中国家。2020年，这个数字预期会增加一倍；珊瑚礁、红树林、极地、高山生态系统、热带雨林、草原、湿地等自然生态系统受到严重的威胁，生物多样性受损害。无论气候变化的影响规模大小，贫困人群将受害最深。贫穷国家因没有足够的能力解决海平面上升、疾病传播及农作物减产所带来的问题，气候变化的影响将比发达国家更为严重。 持续升温若不加以阻止，数千年后，格陵兰冰盖会全部消失，全球海平面将随之上升7米！2、 全球气候系统变化的原因及其影响？地球气候变化的原因是多种多样的。有外来的，也有内部的，它们被分别称为外部因子和内部因子。所谓内部因子，主要指气候系统内部的相互作用和影响的各种因子，例如，地面反照率的变化可以影响气候的变化，而气候变化，冰雪覆盖面积改变，又可以影响到地面反照率。所谓外部原因，主要是指天文因子和地文因子的影响。天文因子包括：（1）太阳辐射强度的变化；（2）地球轨道参数（轨道偏心率，地轴岁差，黄道交角）的变化；（3）地球旋转速率的变化。地文因子主要包括：（1）大陆地块漂移，造山运动以及极轴移动等。（2）火山爆发以及人类活动引起的大气物质成分的改变，例如，二氧化碳、臭氧和气溶胶含量的改变。（3）土地利用导致的陆地表面（大气下垫面）的变化，例如，砍伐森林，沙漠化农田开垦，城市化。（4）地热通量的变化，等等温室效应（以二氧化碳、甲烷为主）包括主要影响因素为：煤、石油、天然气等燃烧后产生的温室气体；此外，人类活动产生的二氧化碳、养殖业产生的温室其他等，热岛效应 （城市附近明显温度偏高，且偏高程度明显大于全球气候变暖的速度，而大城市的热岛效应明显于小城市，乡村无明显热岛效应，也可称为热污染）气候变暖，使得海平面上升，沿海城市和低地被淹没，造成大量难民，陆地上冰川融化，近期导致地表水增加，洪涝危害加大，远期导致淡水资源减少，人类面临严重的水资源短缺危机气候变暖，会导致世界各地降水状况和干湿状况的变化，中纬度地区的耕地会退化成草原，粮食产量减少，高纬度地区会因变暖降水量会增加，适合于温带作物的生长，有利于粮食的增产N2O引起全球增暖外，还可通过光化学作用在平流层引起臭平氧O3离解，破坏臭氧层.全球气温升高的同时，海水温度也随之增加，这将使海水膨胀，导致海平面升高。再加上由于极地增暖剧烈，当大气中CO2浓度加倍后会造成极冰融化而冰界向极地萎缩，融化的水量会造成海平面抬升.大量硫化物、氮比物和人为尘埃，它们能造成大气污染，在一定条件下会形成“酸雨”，能使森林、鱼类、农作物及建筑物蒙受严重损失。大气中微尘的迅速增加会减弱日射，影响气温、云量（微尘中有吸湿性核）和