全球变化复习资料

1、全球变化期末复习题1.地球系统与地球系统科学：（1）地球是由地幔、地核、岩石圈、水圈、生物圈、人类圈等组成的复杂系统，其最简单的划分是地圈和生物圈组成地球系统，其中生物圈为全球生态系统。（2）地圈可进一步划分为大气圈和水圈为主的物理气候系统和以岩石圈为主的固体地球系统。（3）物理气候系统、固体地球系统、全球生态系统分别调控着水循环、生物地球化学循环和固体地球物质循环三个循环子系统。 并通过彼此的联系成为一个整体。（4）地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列过程来实现的。这些过程按其性质可以分为物理过程、化学过程和生物过程三种类型。 （5）不同的地球系统具有不同的时间惊讶和空间尺度，发生在

2、地球子系统内部的系统之间的各种能量和物质输送过程却跨越了很宽的时间尺度而发生。在全球范围内，并在地表层系统中留下烙印。（6）不同时空惊讶的过程之间存在复杂的相互作用。（如火山喷发对气候的影响）（7）地球系统主要受两台“发动机”驱动：一是地球外部由太阳和其他外力所组成的，一是地球内部的“发动机”，主要由放射性和内部深处的原生热所驱动。地球系统科学是把地球看成一个由作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类社会等绊脚石部分构成的统一系统，是一门重点研究地球各组成部分之间相互作用的科学。以大气圈和水圈为主体的物理气候系统地圈地球系统以岩石圈为主体的固体地球系统生物圈（又称全球生态系统）2、

3、全球变化：广义指全球环境（包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等）中的、能改变地球承载生命的能力的变化。狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。全球变化科学：以地球系统的概念为基础的全球变化显著地有别于那些建立在对地球各圈层研究基础之上的地球科学的传统的分支学科，全球变化研究超越了各分支学科的界限，是建筑在各分支学科基础之上的交叉研究。全球变化的科学内涵可概括为：全球观点与全球尺度、所有时间过程（包括所有时间范畴和所有时间尺度）、人类的作用。几十年至几百年的中等时间尺度变化是全球变化研究的重点。3、全球变化研究的主要内容（1）全球变化的过程和驱动力 （2）全球环境变

4、化在时间和空间上的表现形式（3）全球变化的影响与人类的响应 （4）全球变化信息的获取、处理与分析技术4、全球变化研究的意义P10（1）全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础（2）深化对地球系统的认识，促进地球科学发展（3）改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学的发展与以往的研究相比，当前全球变化呈现以下特点：P165、全球变化的国际研究计划：(1)世界气候研究计划 WCRP (2)国际地圈-生物圈核心计划 IGBP (3)全球变化人文计划 IHDP (4)生物多样性计划 DIVERSITAS (5)支撑计划 (6)其他相关计划6、我国的全球变化研究主要成就偏重在过去变化的研究。

5、其中青藏高原、第四纪黄土以及考古与历史文献记载研究是我国独具特色的领域。7、全球变化的主要过程（1）气候系统与水文循环过程（2）固体地球系统与岩石圈循环过程（3）生态系统与生物地球化学循环过程（4）人类生态系统与人类活动过程。根据人类开发利用自然环境方式的不同，人类生态系统存在着三种类型：采集-狩猎系统、农业系统、工业城市系统。其中农业系统、工业城市系统是人类生态系统的两种最具代表性的形式。8、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。9、驱动全球变化的地球外因素：P48（1）太阳活动（2）地球轨道参数的变化：偏心率、岁差、黄赤交角。 米兰

6、柯维奇理论解释第四纪冰期-间冰期的变化。（3）地外物体的撞击作用10、驱动全球变化的地球内力因素（1）海陆分布变化 （2）高海拔的山地或高原的隆起（造山运动） （3）火山活动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。11、全球变化中的人文因素（1）土地覆盖变化。是人类活动的最直观的表现。（2）大气圈组成成分12、地球系统内部的反馈作用与全球变化P6413、全球变化通过三个途径对人类构成影响：（1）直接对人类的健康产生影响（2）全球变化事件也可能对某些社会事件

7、的发生产生影响（3）通过资源和灾害的变化改变自然系统的承载力。14、气候变化对人类影响的十大方面：（1）人类的健康与工作能力；（2）住房建筑工地新住宅区；（3）各类农业；（4）水资源开发和管理；（5）林业资源；（6）渔业和海洋资源；（7）能源的生产和消费；（8）工商业活动；（9）交通和运输；（10）各种公共服务。其中，气候变化、海平面升降、土地覆盖和生态系统变化、环境污染等，对农业和粮食供给、淡水资源、沿海地区的土地资源，人类健康等方面影响最受关注。全球变化对人类的影响按其所达到的程度可以分为土地承载力、生产系统、经济与生活、社会政治四个层次。全球变化影响所达的层次总是从低到高。15、全球变化

8、的敏感区和易受影响的地区：（1）对全球变化最敏感、能提供早期信号的地区，反馈作用最显著、能将微弱的变化放大的地区，如热带雨林和极地冰盖。（2）气候边界地带与生态脆弱带是最易受全球变化冲击的地方，如位于非洲萨赫勒地带和我国北方农牧交错带的广大半干旱地区是降水变化响应十分敏感的生态脆弱带。（3）海洋与陆地的交界面，即海岸带，是各种过程结合作用的地区，是受海面升降控制的地区，也是全球变化及变化对人类的影响表现最为强烈的敏感地区之一。如孟加拉国及类似的三角洲地区、荷兰及太平洋得其他海洋中地势低平的岛屿国家是特别脆弱的地区。（4）对社会最脆弱的地区打击最大。最脆弱的社会既不是最贫穷的和最不发达的社会，也

9、不是最富有、最发达的社会，而是那些正处于迅速向现代化过程过渡中的社会。16、人类对待全球变化的不同态度和适应对策。P81第一种观点是把世界看成是人类一个稳定的居所。他们承认全球变化的必然性，同时相信不管全球环境如何变化它都要回到稳定位置。第二种观点认为世界是极不稳定的，环境中的任何变化都是坏事，他们的行动纲领自然是要阻止这种变化，或者至少要让他们减缓到来。第三种观点强调全球变化的不可知性，因此也就不能够或者不愿意面对其结果，承认问题的所在。第四种观点反映了可知论和不可知论两种观点的某种结合。在他们看来，即便某些细节可能永远无法预测，但人类必须建立这种理性的基础，必须能够在从前从未想到的某种水平

10、上来管理全球资源。对全球变化的态度持第一种观点的人对全球变化影响所采取的对策是适应，其基本原则是趋利避害，适应的方式包括主动或被动的顺应，也包括积极的抗御。持第二种观点的人所采取的全球变化对策是要防止全球变化的发生，或者要让他们减缓下来，至少对于人类活动引起的全球变化要做到如此。持第三种观点的人则是不采取任何行动的对策，这再次表现了一种自然的人类反应。但消极对待的做法在全球变化真正发生时可能会遭受更大的损失，因此这种做法是不可取的。不论可知还是不可知的观点都有其合理的成分，同时也存在许多问题，全球变化的对策应是种种措施的结合。17、当前全球变化研究包括三种途径：（1）全球变化的重建项（2）全球

11、变化的动态监测 （3）全球变化的模拟。18、全球变化研究中的重要意义主要在于： （1）重建全球变化历史，了解包括演变过程、时空分布形式、变化的区域差异等方面的规律； （2）通过过去发生过的全球变化现象，探讨和认识全球变化的成因机制； （3）利用重建的结果验证模式的可靠性或为模式的建立提供参数； （4）由历史演变规律推测未来环境或为预测未来环境提供历史相似型。19、为进行过去全球变化的重建，需要依据以下基本假设：均一性假设（以古论今、将今论古）、协同性假设、全息假设（窥一斑而见全身）20、根据来源与属性的不同，过去全球变化信息可分为三种类型： 第一，观测记录，指借助于各种观测技术手段所获得的环境

12、信息（记录规范，精度高，但时间尺度短）； 第二，考古和历史文献记载，指由人类物质文化活动而形成的物质和文字的记录；第三，古环境感应体，指在过去某一时期形成并一直保存至今的各种自然体。合称代用资料21、全球变化动态监测可分为以各种遥感手段为基础的空基观测和基于地面监测的海基和陆基观测两种类型22、生命的进化经历了三个阶段：P127早期为化学进化阶段（40亿38亿年前）进化本质上是化学过程；中期为细胞进化阶段（38亿7亿年前）；进化革新发生在细胞内部结构和相关的生理过程上，细胞的生物化学组成和基本特征并无大的改变。晚期（7亿年前以后）的多细胞复杂生命进化出现后，进化革新主要表现在组织器官结构及其功

13、能的适应改变上，而这时的生命在生物化学，代谢途径以及细胞结构等低层次的基本特征则表现出相对保守。大多数重大的进化事件发生在地球历史的早期（35亿40亿年前）和晚期（7亿年以后），即多集中在生命史的远近两端。生物的进化往往以大爆发的方式出现，大灭绝（5次）23、自然环境演化划分为五个发展阶段：P131（1）生命出现以前的无机自然环境时期（距今4538亿年前）；（2）以海洋生命繁盛为标志的古海洋自然地理环境时期（距今384亿年前）；（3）陆地生命发展，但生物种群和海陆颁布形式均与现代明显不同的古自然地理环境时期（4亿2.25亿）；（4）古自然地理环境向现代地理环境演进的过渡时期（2.250.65亿

14、年前）；（5）现代自然环境的形成的发展时期（距今0.65亿年以来）。24、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。新生代衰落：（1）降温与第四纪冰期的来临。（2）旱化趋势。25、第四纪冰期、间冰期环境转换的基本特征：转换过程的不对称性、环境要素变化的协同性、状态转换过程中的时滞现象、快速变换事件26、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。27、最后冰期最盛期的环境：（1）全球性降温与冰盖扩展； （2）西风带加强与中高纬度自然带退缩；（3）全球海面下降与海洋过程变化； （4）全球干旱化与环境的重大改变。28、

15、人类是从猿进化来的，从猿到人是一个漫长的过程，开始的标志是直立行走，完成的标志是开始制造工具。29、在新仙女木事件之后，气候迅速变暖，最后冰期结束，进入全新世的间冰期环境。30、全新世的气候变化与环境响应（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

16、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。31、全新世人与环境的相互作

17、用：（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

18、。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。32、近现代人类活动导致大气圈组成成分的变化及其气候效应。P225人类活动造成的大气成分变化的主要表现有四个方面：（1）使一些成分的含量增加，如CO2、SO2、CO、NO、甲烷等。（2）使

19、另一些大气成分的含量减少，其中最典型的例子就是平流层臭氧的减少。（3）改变一些大气成分的性质，如大气中水的酸化。（4）向大气中增添人工合成的成分。如氟里昂。大气温室气体浓度上升可能已经对地球气候产生了深刻影响，这主要包括全球变暖、降水图式变化，并进一步导致全球海平面升高、陆地和海洋生态系统受到干扰等。33、未来CO2等温室气体增加，还将使全球温度进一步变暖。34、未来全球气候变化的可能影响：（1）对陆地生态系统的可能影响。（2）对农业生产影响。（3）对淡水资源的影响35、试述近现代生态系统的变化。全球陆地和海洋生态系统正在越来越多地受到人类的干扰。这种干扰的后果可以从具有全球性意义的森林的破坏

20、、半干燥环境的荒漠化和草场退化以及动植物特种的灭绝等问题上反映出来。（1）森林生态系统的变化。在历史上，对森林的破坏主要发生在温带和来热带地区，尤其在北半球各大陆，目前，热带森林也开始受到砍伐和烧毁，其中拉丁美洲和东南亚各国可能是森林砍伐最严重的地区，由于热带森林的较迅速破坏，尽管北半球一些温带国家森林面积略有增加，全球森林总面积仍在不断减少。全球森林面积减少的原因多种多样，但最重要的是发展中国家人口的急剧增加，以及由此引起的农牧业生产的扩大，迫切需要更多的土地，森林面积和木材蓄积量的减少已经产生并将造成一系列的社会经济和生态环境后果，引进多种多样的社会和生态问题。（2）生物多样性的变化。地球

21、的生物多样性正在不断减少。有很多动物和植物种由于人类的活动已经从地球上消失了，并且还有更多的物种正处于灭绝的边缘。在过去，狩猎是生物多样性减少的原因，但在今天，环境的污染和动物野生环境的消失正在成为物种趋于灭绝的主要原因。生物栖息地的缩小和毁灭是现代物种大量趋于灭绝的更主要原因。全球气候变化可能也是造成某些动植物灭绝的重要原因，特别是在气候快速变化的时期。（3）荒漠化。荒漠化是又一个代表全球性环境恶化的严重问题，荒漠化问题在非洲、亚洲和澳大利亚最为严重，北美、南美和欧洲也程度不同地存在，降水减少而引起的干旱常常是大范围荒漠化和饥馑的直接起因。它也可以由于气候变暖或风速增高而形成。PPT内容第一

22、章1十大环境问题：大气污染、温室效应、臭氧层被破坏、土地沙漠化、水的污染、海洋环境恶化、森林锐减、物种濒危、垃圾成灾、人口增长过快2. 全球变化科学应运而生的背景 全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需要情况下产生的，主要表现在以下4个方面： 1）硬件条件 在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报系统已有约1000个高空站、10 000个气象站、3000个飞行器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库，还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。2）社会需求 急需国际合作共同解决十大环境问题3）历史的必然性 全球变化研究科学的产生是历史进程的必然。全

23、球变化研究是20世纪以来地球科学发展的里程碑之一。 1905年发现电离层； 1906年发明放射性同位素测年； 1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出； 1930年臭氧层学说提出； 1948年第一个数值天气预报产生； 1957年国际地球物理年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)； 1960年第一张全球卫星图片诞生； 1969年人类登月成功。 此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星的发射和成功使用，直至1986年国际地圈-生物圈计划的制定和实施。4）科学思想代表全球变化研究的科学思想的代表： (1)亚里士多德(Aristodle)，公元前300年古希腊哲学家和自然科学家，他首次

24、提出支持生命的物理系统。 (2)加兰(Garland)，1982年国际地球物理学会(IVGG)主席，首次提出地球系统科学的概念。 (3)弗里德曼(Fridman)，美国科学院物理、数学、资源委员会主席，1983年他首次提出“全球变化(Global Change)”的概念。从此，人类开始从交叉科学角度将地球作为全球系统开展研究。 (4)马隆(Malone)，1984年国际科学联合会副主席，是他第一个将全球变化研究付诸实施。全球变化研究这门科学就是在上述背景下应运而生的。一、全球变化科学研究的主要内容 (1) 研究地球系统复杂的多重相互作用的机制，是目前全球变化最主要的研究内容。 (2) 分析地球

25、系统各种尺度的变化规律和控制这些变化的主要因素。 (3) 建立地球系统变化的预测理论方法。 (4) 提出全球资源和环境科学管理的方法。二、全球变化的研究对象、目标和要解决的主要科学问题 对象地球系统 目标描述和理解地球系统运行的机制、变化 规律、 人类活动在其中所起的作用与 影响； 提高对未来环境变化及其对人类社会发 展影响的预测和评估能力； 为全球环境问题的宏观决策提供科学依 据。 三、地球系统物质与能量交换的过程物理过程大气和海洋的环流运动及其相联系的热量输送、水循环过程、地壳的垂直升降与水平推移等过程。化学过程岩石矿物的溶解、大洋中的碳酸盐沉积、大气中氧气的生成与消耗等过程。生物过程动物

26、的生长、繁殖过程，生物之间的捕食鱼被捕食等于生命活动相联系的过程。四、驱动全球气候系统变化的主要过程（十年-百年尺度）大气化学成分的控制和调节； 平流层过程； 海洋物理过程； 海洋生物化学过程； 陆面过程和生态系统； 水的多种作用；主要的科学问题 1）控制全球大气化学组成的基本过程 生物过程在消耗和产生微量气体中的作用 2）海洋生物地球化学循环过程 控制海洋内部碳循环和相关生物过程的主要因子 3）海洋热力过程对气候的影响 全球海洋环流，海洋热通量和淡水通量及其与大气的交换 4）地球系统的能量和水循环 植被在能量和水循环中的作用 5）海陆相互作用 海岸带的物质输送和海平面上升6）平流层过程对气候

27、的影响 臭氧层的变化及其生态影响 7）地球环境过去的变化 重建地球环境变化的历史及其相关的因子 8）全球变化对生态系统的影响生态系统的结构、功能和生物多样性对全球变化的 响应 9）人类在地球系统中的作用 土地利用，工业发展和城市化，人类对全球变化的适应 10）地球系统整体行为的集成分析和模拟 地球系统模式 11）地球系统的观测目前全球变化研究的国际合作计划和组织： （1）世界气候计划与组织 （2）国际地圈生物圈计划 （3）国际科学联合会组织的人地交互作用和社会科学中的全球变化研究 （4）联合国教科文组织的生物多样性计划 （5）气候变化框架公约 （6）联合国保护生物多样性公约（7）沙漠化防治公约

28、 （8）极地气候系统研究 （9）全球能量和水分循环研究 (10) 全球海洋模式研究 (11) 气候变率和可预报性研究 (12) 平流层过程及其在气候中作用的研究 (13) 气候数值模拟模式比较三、全球变化科学的学科性质 从学科性质及其与传统地球科学的区别上看，全球变化研究是一门以学科之间交叉地带为主要研究领域、以学科之间相互渗透和结合为主要研究方式的交叉学科。人类在地球环境变化中的作用 人是地球生物圈的一个组成部分，受地球自然过程的影响； 人类不同于地球上其它的生物，既有其能动的一面，正在不断地改变地球的面貌，成为地球变化的驱动力。四、全球变化科学研究的主要意义 1全球变化研究是人类社会实现可

29、持续发展的新的科学举措 2有利于深化对地球系统的认识，促进地球科学、应用基础科学和社会科学的共同发展 3推动世界科学进步第二章一、全球变化的主要过程：1）气候系统与水文循环过程2）固体地球系统与岩石圈循环过程3）生态系统与生物地球化学循环过程4）人类生态系统与人类活动过程二、地球表面的能量收支平衡与温室效应决定了气候系统的加热率。影响因素有三：到达地球的太阳辐射能：太阳辐射强度、地球轨道要素；地球的行星反射率：云、冰雪、植被等；进入地球系统中的太阳能在其中滞留的时间：某些微量气体，其与温室效应相联系三、大气和海洋环流地面是大气热机的主要热源；海洋吸收了到达地面80%的太阳辐射，并将其转化为驱动

30、物理气候系统的动力；海气间的耦合作用：海洋释放潜热和感热推动大气运动，从而影响气候，而大气通过风应力将动量传送给海洋，影响海洋环流，由此气候系统通过大气和海洋实现了物质和能量的传输与转化。四、气候与水文系统过程的有机联系水循环过程：控制地球温度和云层的形成、输送和消散，及其与太阳辐射的关系；气候过程：控制着陆、海表面和大气的相互关系，引起气候系统中一系列重要的反馈过程。水汽反馈：总体为正云辐射反馈：可正可负冰雪圈反馈：大气热量平衡中的冷却作用，正反馈海洋的反馈：对大气运动和气候系统有重大影响五、固体地球系统与岩石圈循环过程主要过程：板块运动过程、陆上风化与侵蚀堆积过程、海洋沉积过程六、生态系统

31、与全球变化：(Global Change and Terrestrial Ecosystems：GCTE) （1）生态系统生理学：CO2增加的效应；生物地球化学方面的变化；植被变化对水和能量通量的影响；综合研究内容（全球变化条件下生态系统生理学的综合模式；陆地生态系统中的碳储库与碳通量）。（2）生态系统结构的变化：局地尺度动力学；局地至区域尺度的模式；关于元素循环和气候反馈的区域尺度至全球尺度植被变化模式。（3）全球变化对农业和林业的影响：全球变化对主要农作物种类的影响；害虫、疾病和杂草的变化；全球变化对土壤的影响；多种（复杂）农业系统的综合实验和模拟计划。（4）全球变化与生态复杂性：生物多样

32、性和生态复杂性对生态系统功能的影响；全球变化对生物多样性和复杂性的综合影响；全球变化对孤立种群变化性的影响。七、人类生态系统的构成组成：自然生态系统、人化自然生态系统、人工自然生态系统；发展阶段和类型采集狩猎系统（最初形态）：以人类能够制造工具并利用工具从自然界捕获和采集食物为标志。农业系统：导致人类食物来源的根本性变化。工业城市系统：是以人口高度集中，以人为中心的人工复合生态系统。八、导致全球变化的因素类型周期性的：太阳活动、地球轨道参数非可逆性的：太阳演化、板块运动随机性的：火山活动、小行星碰撞九、驱动力来源地球外因素太阳活动/地球轨道参数变化/地外物体撞击地球内因素海陆分布变化/地形隆升

33、/火山活动地球系统自身相互间的影响和反馈人类活动十、全球变化中的人文因素人类活动：建立和维持人类生态系统、影响全球变化形式：土地利用、化石能源与矿物燃料开发使用表现：地球面貌：土地利用的改变、加速或减缓自然过程、新的过程、系统成分改变结果：导致自然系统的功能失调和变化，并通过累积性或系统性变化导致全球变化。十一、全球变化的概念模式不同时间尺度上：变化的驱动因素、系统成分、变化的过程、变化的幅度及空间尺度几千至几十万年尺度上全球变化的概念模式：因地球轨道变化而产生主要变化过程物理气候系统过程生态系统过程生物地球化学循环地貌发育全球变化的突出表现：冰期间冰期交替、海平面升降、海进海退等几百万年尺度

34、变化的概念模式：通过对过去发生的事件的解释得到发展；三类过程：地核与地幔过程板块构造过程太阳驱动过程第四章地球系统过去全球变化的重建/主要步骤全球变化的模拟：气候模式与气候模拟生态模式与植被和生态系统动力学模拟碳循环模式气候变化评价模型第五章5.1 主要圈层的演化/地壳 /大气和海洋 /生命进化 /相互作用一、1、46亿年前，整个地球的温度都很高，表面也接近于熔融的状态，各类岩石的块体（以星子为基础）各不相属地分布在地球的表面，后来构成大陆的地壳2、早期地球的形成： 距今约45亿年前，某个环绕太阳运转的天体通过不断地从与其交叉的轨道上捕获其他天体而增生，形成了早期地球3、地球早期可能曾受到一个

35、火星大小的天体撞击，导致约占地球质量十分之一的物质与地球分离，形成了月球，从而形成：地月系统。大碰撞的意义：1 月球的出现成为地球最大的潮汐引力场。2 地轴的倾斜导致了地球上的气候形成季节性变化。3 小行星撞地球可能促进生命繁盛地球圈层的形成重力的作用与高温的影响，地球里面的物质发生部分熔融，使重者下沉，轻者上浮，出现了大规模的物质分异和迁移，形成了从里向外，物质密度从大到小的圈层结构 铁和镍比较重，含量也多，分离出来成为液态的金属向中心聚集 地核 较轻的硅酸盐物质形成地幔和地幔之上的地壳 气体和水等轻物质被吸引在固体球的外围分异作用：在地球形成之初，由金属Fe和Ni的氧化物加积而成地核，然后

36、Mg和Fe硅酸盐覆盖在之上。随着地球的“长大”，在星子捕获产生的热和放射性同位素衰变产生的热的作用 下，地球发生熔化并在重力作用下发生分层，即分异作用分异作用的意义： 分异作用是早期地球内部最重要的作用1 直接导致了地球的圈层结构的形成。2 间接促成熔融地核结晶时的多余热量缓慢释放形成地热。3 间接促成地球磁场的形成5.1 主要圈层的演化/地壳的演化一、地壳的演化地壳演化历程的三个阶段：（）原始地壳的形成与破坏阶段(40亿年前)（）漫长的陆壳增生阶段（40-20亿年前）陆壳生长三种模式关于陆壳的生长方式，目前有三种模式。第一种模式认为，大部分陆壳在30亿年前便形成。30亿年以后的任何地壳生长都

37、是由早期地壳经过由对流的上地幔循环而实现的。第二种模式认为大陆地壳呈线性生长，并且硅铝质地壳只在地壳范围内进行再循环。按这一模式，太古代时期50的陆壳已经形成。第三种模式认为陆壳生长速率随时间演化而呈指数状增加。（）以大陆合并与解体为特征的板块运动旋回阶段（ 20亿年以来）5.1 主要圈层的演化/大气和海洋的演化 （1）原始大气（存在争论） 从大爆炸理论(Big Bang)说起地球自从它形成以来，大约46亿年。其大气的演变可分为三个阶段：原生大气，次生大气、现代大气。原生大气的成分是以氢和少量的氦为主，次生大气主要来自地球内部，由火山喷发产生。按现代火山喷发的成分，主要是水汽（79%）、二氧化

38、碳（12%）、甲烷，还有一些氨和硫的化合物。地球大气演化的一个重要特征是它从还原态朝着氧化态进化。因为原始大气的主要成分是氢，可以猜测的是当时的大气含有甲烷(CH4) 和氨(NH3)，而非现在丰富的(CO2)，但没有氧。（2）海洋的出现与演化海洋的出现可能与大气圈的形成同时，其演化与大气圈的演化大体同步。可能在地球形成之后不到1亿年内就有大面积的海洋存在，最迟在40亿年前一定存在。三、生命的进化（）早期： 化学进化阶段（亿亿年前）（）中期： 细胞进化阶段（亿亿年前）（）晚期： 多细胞复杂生命进化阶段（亿年以来）特征：从低层次向高层次转移，即发生了“进化层次上移”5.2 全球自然环境的演化/无机

39、 /古海洋 /古地理 /过渡全球自然环境的演化有45亿年的历史，可以划分为五个阶段：生命出现时的无机自然地理环境时期 （距今4538亿年前）以海洋生命繁殖为标志的古海洋自然地理环境时期 （距今384亿年前）陆地生命发展，生物种群和海陆分布形式与现代明显不同的古自然地理环境时期 （距今42.25亿年前）古自然地理环境向现代自然地理环境演进的过渡时期 （ 距今2.250.65亿年前）现代自然地理环境的形成与发展时期 （距今0.65亿年来）一、无机自然地理环境时期（45亿38亿年前，历时7亿年）冥生代和太古代的早期重大事件：（）地球的物质分异作用；（）原始地壳的形成与破坏；（）原始大气被主要由地球排

40、气作用产生的还原性的次生大气所取代；（）受外来天体的碰撞作用，地-月系统形成。二、古海洋自然地理环境时期（38亿4亿年前，历时34亿年）太古代、元古代及早古生代（1）无生命系统向有生命系统的转变阶段（3820亿年前）；（2）生命可居住环境形成阶段（20亿6亿年前）；（3）海洋生命繁盛阶段（6亿4亿年前）。第一个转变：距今20亿年前后1.现代意义的板块运动的出现2.含自由氧的氧化大气的形成3.真核细胞的出现第二个转变：距今6亿年前1.以三叶虫为代表的具有坚硬的钙质外壳的无脊椎动物突然繁盛于海洋中，即寒武纪生命大爆发标志着地质历史开始进入古生代2.中奥陶纪后无脊椎动物的无颔鱼类开始出现并得到发展3

41、.具有钙质生物的出现与大气中自由氧含量的增加密切相关，钙质介壳形成改变了生物进行氧气交换的方式三、古自然地理环境时期（4.1亿2.45亿年前，历时1.75亿年）晚古生代泥盆纪、石炭纪、二叠纪时期特征：陆地生命发展，但生物种群和海陆分布形式均与现代明显不同植物、脊椎动物登陆并繁盛，形成无脊椎动物、脊椎动物和植物三足鼎立的局面四、古自然地理环境向现代自然地理环境迅速过渡时期（2.25亿年距今约6500万年，历时1. 6亿年）中生代 Mesozoic三叠纪 Triassic 侏罗纪 Jurassic白垩纪 Cretaceous联合古陆解体 联合古陆在本阶段之初发展到顶峰，随后开始解体，构成了此期间最

42、重要的全球变化事件之一。其解体过程分为五个阶段，其中部分过程已经延伸到现代自然地理环境。第一阶段（202MaBP前后） 北美与欧亚的一个板块首先与另一个包括非洲、南美、印度、南极洲和澳大利亚的板块（冈瓦那大陆）在晚三叠纪（202MaBP前后）分离；至180MaBP时，大西洋已张开，特提斯海已经收缩。稍后，由南极洲、澳大利亚和印度组成的板块从包括非洲和马达加斯加的板块开始分离（205160MaBP)第二阶段（147MaBP前后） 冈瓦纳大陆在它与北美和欧亚大陆分离之后于晚侏罗纪与白垩纪早期之间（130150MaBP)开始解体，南美洲从非洲分离，南大洋诞生。在此期间，北大西洋和印度洋扩大，特提斯海

43、继续闭合，印度板块从南极洲、澳大利亚分离北移（125155MaBP)，马达加斯加从非洲分离，格陵兰开始从北美分离，西班牙、葡萄牙开始围绕一个位于法国北部的扩张极发生旋转分离，阿拉斯加开始从加拿大分离第三阶段（70MaBP) 南大洋加宽，马达加斯加从非洲分离，特提斯海闭合成内陆海，即地中海。格陵兰开始从欧洲分离，印度开始从塞舌尔群岛分离。在经历了135Ma的漂移后，现代的海陆分布轮廓已经显现。进入新生代以后，发生了第四阶段（54MaBP），澳大利亚从南美洲分离，以及第五阶段（15MaBP），阿拉伯半岛开始从非洲分离、下加利福尼亚开始从墨西哥分离、撒丁岛和科西嘉岛开始从欧洲分离过渡：重大事件：白垩

44、纪末的生物大灭绝生物灭绝的主要原因 大陆的抬升、陆缘浅海的撤退、气候变冷、陨石撞击、大陆解体、生物的生存竞争和特化等，而比较倾向于由陨石撞击形成的化学元素异常对动物的毒害，以及陨石撞击所导致的环境的巨大变化对生物产生的致命打击。五、现代自然地理环境时期（0.65亿年前至今）新生代特征：1 现代化：海陆分布与大陆地貌格局的现代化；现代生物的出现2 多样化：环境多样化生物多样化现代生物的出现1.被子植物2.哺乳动物3.真骨鱼类4.双壳类新生代称为哺乳动物时代或被子植物时代环境多样化形成原因1.板块运动造成的海底扩张和海底地貌形态变化、大陆破碎与分离，以及陆地表面地势起伏的加大2.全球气候变冷、变干

45、的新生代衰落过程第六章6.1 新生代衰落 /降温 /干旱化/自然带分异复杂化6.2 第四纪冰期-间冰期变化/转换不对称 /环境要素协同 /事件新生代（Cenozoic） 是地球历史上最新的一个地质时代，它从6600万年前开始一直持续到今天。随着恐龙的灭绝，中生代结束，新生代开始。新生代中，盘古大陆彻底分裂，地球上的各个大陆逐渐移动到今天的位置上。6.1 新生代衰落/降温降温：始新世期间，澳大利亚与南极洲分离，绕级环流建立，阻碍低纬暖流到达南极，使该地区经历变冷过程。38MaBP前后发生了持续约10万年的急速变冷事件，称始新世末期事件。导致南极海域表层水温度大幅降低。渐新世早期，印度大陆靠近欧亚

46、大陆，切断赤道环流。南极绕极环流加强，冰川在南极大陆逐步发育起来。始新世末期到渐新世的环境变化是新生代衰落的重大转折时期，许多现代环境特征都是在此时期形成的。1.出现了晚第三纪-现代气候与大洋环流 /温度低/有冰盖/温度梯度大/大洋环流加强/寒冷底层水/经 向表层洋流2.晚第三纪海洋生物类型代替了早第三纪类型高纬地区浮游有孔虫逐渐具备现在组合特征中低纬地区底栖有孔虫受到严重打击3.陆地植物也受到气候变化的显著影响中新世早期短暂变暖，中期再次显著变冷。南极冰川已扩展到海面，达到现在规模。晚中新世（10MaBP）进一步显著变冷，发生大规模的海退过程。这一时期海退加上构造运动使地中海与其他大洋隔绝开

47、来。封闭盆地中的蒸发作用导致水位进一步降低，盐分浓缩，导致了海洋生物群毁灭，被称为Messinian盐度危机。6.1 新生代衰落/干旱化北非地区晚新生代干旱化原因 1.非洲板块北移，北非从湿润赤道地区移动到干燥的热带地区。 2.南极和北半球冰盖增大，赤道与极地温度和气压梯度增大，北非地区风速加大。 3.青藏高原隆起，干燥空气在北非地区下沉。6.1 新生代衰落/自然带分异早第三纪 全球总体以热带亚热带环境为主渐新世 热带亚热带干旱气候/热带干湿季气候/高纬极地气候第四纪 现代自然地带格局6.2 第四纪冰期-间冰期变化/不对称性间冰期向冰期 缓慢/阶段性冰期向间冰期迅速6.2 第四纪冰期-间冰期变

48、化/协同性代用指标间的协同性、不同地点间的协同性6.2 第四纪冰期-间冰期变化/事件主要气候事件1.冰期与间冰期2.末次间冰期3.末次冰期4. Heinrich事件5. Dansgaard-Oeschger 旋回 6. 新仙女木事件 新仙女木事件（YD）是末次冰期向全新世过渡的急剧升温过程中最后一次快速降温变冷事件，它以丹麦Allerod冰缘沉积物中发现的北极苔原植物仙女木（Dryas Octopetala）命名，是迄今在冰芯、陆地和海洋沉积物的古气候记录中研究最为详细的一次快速气候变冷事件7. 冰后期及全新世冷事件全新世是第四纪最近一次冰川消融期，又称冰后期，也有人认为是一次新的间冰期。其时

49、段约为12 ka BP至今，对应于深海氧同位素1段，其气候经历了升温期、高温期和降温期这样一个完整的间冰期气候变化过程。Post （1946）把冰后期细分为三个阶段：第一阶段以日益温暖为特征，第二阶段气候最温暖，第三阶段气温下降； Antevs（1953）把全新世气候期正式命名为：阶段变暖期（anothermal），阶段高温期(altithermal)，阶段稍变冷期(medithermal)。8. 小冰期小冰期的名称是Matthes在1939年提出来的，当时是在广义上应用这个名词泛指气候最适宜期之后，大约从2 ka BP开始的冷期。后来愈来愈多的学者把广义的冷期称为新冰期，而小冰期则专指近数百

50、年中出现的冷期。1.冰期与间冰期 冰期是地质历史上出现大规模冰川的时期；间冰期是两次冰期之间气候变暖的时期。冰期时，冰川大规模扩张或前进；间冰期时，冰川消融后退。一个冰期与相邻的间冰期组合一个冰川周期/气候旋回。地球历史上的三次大冰期 在地球历史上曾经出现过三次大规模的冰川作用时期，即震旦纪大冰期、晚古生代大冰期和第四纪大冰期。 震旦纪大冰期发生于8.55.7亿年前的震旦纪，冰川最盛时覆盖了亚洲、欧洲、美洲、大洋洲的许多地区，有的地方冰层厚达千米。我国宜昌的南沱冰碛层，是这次大冰期的典型剖面。 晚古生代大冰期发生于3.52.3亿年前的石炭一二叠纪，南半球的广大地区，包括大洋洲的大部、南美洲巴西

51、与阿根廷的大部、现在赤道非洲的民主刚果与乌干达以及热带的安哥拉与莫桑比克等，都为冰川所覆盖。巴西圣保罗的冰川沉积的厚度超过了千米。当时还处在南半球的印度，在这次大冰期中，也有13的面积被冰川覆盖。 第四纪大冰期又称第四纪冰期，发生在最近的300万年期间。在这次大冰期冰川最盛时，极地与高纬度地区的冰盖、中低纬度的山岳冰川都大规模扩张，以致地球上32的陆地面积为冰川覆盖 （现代冰川面积只占全球陆地面积的10），不仅西北欧平原、东欧平原与北美平原被大面积冰川所占据，就是非洲的乞力马扎罗山的冰川，也下降到比现在雪线低1500米的地方，我国的长江流域与黄河流域中下游的一些地方也有冰川分布。第四纪大冰期欧

52、洲为贡兹(Gunz)、民德(Mindel)、里斯(Riss)和武木(Wurm)四个冰期，但是后来的学者又在贡兹冰期的冰河沉积物中分出更老的多瑙(Donau)冰期； 北美洲同步发生内布拉斯加 (Nebraska)、堪萨斯(Kansas)、伊利诺(Illinios)和威斯康辛(Wisconsin)冰期；中国在这一个时期里发生鄱阳、大姑、庐山与大理四个冰期，和鄱阳-大姑间冰期、大姑-庐山间冰期、庐山-大理间冰期。人们把武木期和大理期称为末次冰期、末次冰以后的时期称为冰后期 。9.米兰柯维奇假说 米兰柯维奇认为第四纪冰期-间冰期气候变化受地球轨道变化制约. 地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差的周期性变化影

53、响地球接受太阳辐射的总量和太阳能量在不同纬度和季节的分配。季节性的太阳光线在高纬度的变化，可以降低夏天的温度 , 导致冰川的增大，冰期的到来。轨道的变化在中纬度和高纬度会导致冷与暖的交替出现。第七章7.1 全新世的气候变化与环境的响应 /气候 /冰川与海洋 /湖泊与河流 /植被7.2 全新世人与环境的相互作用 /海岸 /撒哈拉 /农业革命 /文明古国7.3 2000年来的环境变化及影响 /中世纪暖期和小冰期 /人类活动 /历史气候 自10kaBP以来的全新世期间,作为全球气候系统快速变量的大气-海洋-冰雪系统进入一种相对稳定的状态。从103年以下的时间尺度看，全新世环境的变化表现在：（一）气候变化（居主导地位）全球海平面变化湖泊、河流侵蚀基准面变化生态系统（海洋、陆地）的变化全球生物量的变化土壤和植被分布以及范围的变化（二）农耕、驯养动物的出现农业的发展农业景观的产生7.1 全新世的气候变化与环境的响应 /气候在1000年尺度上,10kaBP以来的气候变化一般分为早期的增暖,中期的全新世暖期和晚期的变冷三个阶段。各阶段特点：早期：以阶段性的迅速升温为特征中期：一个较现在温暖的时期，但不是一个持续的 温暖期晚期：气候发生重大调整，呈现变冷的趋势 在最近的1000多年里，出现中世纪暖期 （