全球变化-第五章

1、新生代衰落与第四纪新生代衰落与第四纪 全球变化全球变化 本章内容本章内容 n1,1,新生代衰落新生代衰落 n2,2,第四纪冰期第四纪冰期- -间冰期变化及转换机制间冰期变化及转换机制 n3,3,人类的演化与环境人类的演化与环境 1.1.新生代衰落新生代衰落 n新生代包括第三纪和第新生代包括第三纪和第 四纪，历时四纪，历时65006500万年。万年。 n期间，环境呈变冷、变期间，环境呈变冷、变 干的趋势性变化，称为干的趋势性变化，称为 新生代衰落新生代衰落。 1,1,新生代衰落新生代衰落 1.1 降温第四季冰期来临海洋中海洋中 1818O O同位 同位 素的增素的增 多标志多标志 气候变气候变

2、冷冷。 新生代期间每一次降温可能新生代期间每一次降温可能 与与板块运动板块运动及相应的及相应的大洋环大洋环 流结构流结构的调整有关的调整有关 50MaBP50MaBP 1 始新世期间，始新世期间， 澳大利亚从南澳大利亚从南 极洲分离向北极洲分离向北 运动，形成了运动，形成了 具有重要意义具有重要意义 的南大洋通道，的南大洋通道， 使西风环流能使西风环流能 够建立起够建立起绕极绕极 环流环流。 38MaBP38MaBP事件（始新世末期事件）事件（始新世末期事件） 2 南极海域南极海域 气候急速变冷，导致深海海水温度下降气候急速变冷，导致深海海水温度下降4-54-5 摄氏度，并导致南极海域表层水温

3、大幅降低，摄氏度，并导致南极海域表层水温大幅降低， 在环南极地区海面形成冰冻环境，并在环南极地区海面形成冰冻环境，并第一次大第一次大 规模海冰出现规模海冰出现寒冷的高盐度海水下沉，形成寒冷的高盐度海水下沉，形成 南极底层水，南极底层水，温盐环流温盐环流出现出现 南印度洋的寒冷表层水注入罗斯海，触发冰冻南印度洋的寒冷表层水注入罗斯海，触发冰冻 作用形成海冰，盐度较高的冷水下沉又形成底作用形成海冰，盐度较高的冷水下沉又形成底 层水，导致层水，导致温盐环流温盐环流出现出现。 塔斯马尼亚海塔斯马尼亚海 道开启道开启 气候变冷气候变冷大规模海退大规模海退 构造运动构造运动 地中海成封闭盆地地中海成封闭盆

4、地 蒸发作用强烈蒸发作用强烈 水位降低水位降低 盐度增大盐度增大 巨厚的蒸发矿床巨厚的蒸发矿床 海洋生物群毁灭海洋生物群毁灭 导致开放大洋盐度下降，导致开放大洋盐度下降， 海水冻结温度提高，海水冻结温度提高， 使高纬海冰进一步扩展，使高纬海冰进一步扩展， 气候更加变冷气候更加变冷 6.2-5MaBP地中海 3 MessinianMessinian盐度危机盐度危机 冰漂碎屑冰漂碎屑 3MaBP 3MaBP 晚上新世晚上新世 4 南北美洲之间通道此时关闭，导致墨西哥暖流南北美洲之间通道此时关闭，导致墨西哥暖流 增强，将更多水气输送到高纬，促进那里的降增强，将更多水气输送到高纬，促进那里的降 雪。北

5、半球气候变冷导致冰川显著扩张，在北雪。北半球气候变冷导致冰川显著扩张，在北 大西洋发现大西洋发现冰漂碎屑冰漂碎屑存在，标志着作为第四纪存在，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。特征的冰盖迅速增长与消融的时期的开始。 1.1.新生代衰落新生代衰落 1.2 旱化趋势 1撒哈拉沙漠撒哈拉沙漠形成形成 构造运动 非洲板块 北移 南美和澳洲 板块北移 青藏高原 隆起 贸易风风速增大贸易风风速增大 将撒哈拉地表冲积物将撒哈拉地表冲积物 改造成沙丘改造成沙丘 中国从中国从2.4MaBP2.4MaBP开始出现黄土沉开始出现黄土沉 积积 http:/ 2 3 从从2.4MaBP2.4MaBP

6、开始形成的夏干的地中海气候开始形成的夏干的地中海气候 自然地带分异复杂化自然地带分异复杂化 1,1,新生代衰落新生代衰落 结局结局 可能存在环绕全球的赤道流可能存在环绕全球的赤道流 暖热大洋环流形式暖热大洋环流形式 南极无冰南极无冰 绕极环流绕极环流 冰川发育冰川发育 结局结局 1,1,新生代衰落新生代衰落 特征：特征： 周期：周期： 驱动力：驱动力： 2.第四纪冰期-间冰期变化及转换机制 2.1 第四纪冰期-间冰期变化 基本特征：基本特征：最后一旋回所显示的全球变化过程的特征最后一旋回所显示的全球变化过程的特征 1 1 转换过程的不对称性转换过程的不对称性 2 2 环境要素变化的协同性环境要

7、素变化的协同性 3 3 状态转换过程中的时滞现象（气候状态转换过程中的时滞现象（气候- -植被植被- -冰盖消融）冰盖消融） 4 4 快速变换事件快速变换事件 （亚轨道（亚轨道sub-orbitalsub-orbital或亚米兰科维奇事件）或亚米兰科维奇事件） 1 D-OD-O颤动颤动 格陵兰格陵兰 格陵兰不同地点的冰芯反应的快速气候波动格陵兰不同地点的冰芯反应的快速气候波动 HeinrichHeinrich事件事件 北大西洋北大西洋 北大西洋末次冰期期间的沉积中普遍存在北大西洋末次冰期期间的沉积中普遍存在6 6次大的次大的 冰漂碎屑沉积事件。冰漂碎屑沉积事件。 HeinrichHeinric

8、h事件与事件与D-OD-O事件关系十分明显：每隔几次事件关系十分明显：每隔几次D-OD-O 事件，就出现一次事件，就出现一次HeinrichHeinrich事件，事件，HeinrichHeinrich事件正发事件正发 生在生在D-OD-O颤动中显著寒冷阶段，每次寒冷的颤动中显著寒冷阶段，每次寒冷的HeinrichHeinrich 事件之后又有较暖的事件之后又有较暖的D-OD-O事件事件。 2 寒冷气候的标志植物寒冷气候的标志植物, ,因因 此用来命名北欧地区出现的此用来命名北欧地区出现的 寒冷事件寒冷事件 新仙女木期温度突然下降，使气候回到了冰期环境。起因仍新仙女木期温度突然下降，使气候回到了

9、冰期环境。起因仍 在争论中在争论中 新仙女木事件新仙女木事件 Younger Younger DryasDryas（YDYD） YDYD最常见的最常见的14 14C C测年值为 测年值为 11-10kaBP,11-10kaBP,持续了持续了1150-1150- 1300a,1300a,然后再大约然后再大约10a10a内内 结束结束 Broecker Broecker 观点观点 劳伦泰得冰盖融化，寒冷淡水注入北大西洋，使劳伦泰得冰盖融化，寒冷淡水注入北大西洋，使 北大西洋暖流中断。北大西洋暖流中断。 主流观点之一主流观点之一 冰盖扩张，冰川 前进，形成冰期。 14kaBP14kaBP末次冰期终末

10、次冰期终 止后，止后，LaurentideLaurentide 冰盖迅速消融，大冰盖迅速消融，大 量融水注入北大西量融水注入北大西 洋。洋。 表层水被淡 化，以致无 法形成深层 水，导致大 西洋环流停 止。 地球轨道地球轨道 参数变化参数变化 太阳辐射太阳辐射 变化变化 反馈机制反馈机制 冰期冰期- - 间冰期间冰期 转换转换 2.2 第四纪冰期-间冰期转换机制 2.第四纪冰期-间冰期变化及转换机制 反馈机制反馈机制 与全球海平面升降相联系，与气温变化呈正与全球海平面升降相联系，与气温变化呈正 反馈过程。反馈过程。 COCO2 2、CHCH4 4与温度成正反馈与温度成正反馈 水汽、气溶胶的反馈

11、水汽、气溶胶的反馈 热量输送热量输送 2.2 2.2 - -间冰期转换机制间冰期转换机制 1 大洋传送带Thermohaline circulation 2.2 2.2 - -间冰期转换机制间冰期转换机制 末次冰期最盛期末次冰期最盛期(LGM)(LGM) LGM (18kaBP) 2 2.2 2.2 - -间冰期转换机制间冰期转换机制 3.人类的演化与环境 3.1 人类的出现与发展 一般估计人类最早起源于一般估计人类最早起源于7MaBP7MaBP， 最早的能人出现在最早的能人出现在2.4MaBP2.4MaBP。 （2.4MaBP2.4MaBP正是第四纪开始的时间，黄土也是正是第四纪开始的时间，

12、黄土也是 从从2.4MaBP 2.4MaBP 开始出现的）开始出现的） 3.1 3.1 人类阶段人类阶段进步进步环境变化环境变化生存空间生存空间 前人(南方古猿) 74MaBP74MaBP 直立行走直立行走 森林森林林栖林栖 能人 2.4MaBP2.4MaBP 大脑增大大脑增大 打造石器打造石器 非洲干旱非洲干旱 森林退缩森林退缩 草原扩大草原扩大 地上生活地上生活 直立人 2MaBP2MaBP 使用火使用火人类居住空间人类居住空间 得到了第一次得到了第一次 扩展扩展 早期智人 2020万年前万年前 工具进步工具进步环境恶劣环境恶劣 最后冰期最后冰期 人类居住空间人类居住空间 第二次显著扩第二

13、次显著扩 展展 晚期智人 1010万年前万年前 技术的进步技术的进步 3.1 3.1 热带雨林热带雨林-稀树草原稀树草原-东非大裂谷东非大裂谷 最后冰期期间，海面下降，浅海大陆架出露，人类能够到达最后冰期期间，海面下降，浅海大陆架出露，人类能够到达 北美（通过白令海峡）和澳大利亚。北美（通过白令海峡）和澳大利亚。 3.2 采集-狩猎者对环境的影响 3.人类的演化与环境 3.2 3.2 n 气候变化论 ？在更新世发生的其它许多次快速变化事件中并没有在更新世发生的其它许多次快速变化事件中并没有 类似的灭绝事件发生类似的灭绝事件发生 n 更新世滥杀 ？在此之前，欧洲和澳大利在此之前，欧洲和澳大利 亚

14、的狩猎者与哺乳动物一起亚的狩猎者与哺乳动物一起 共处了数千年共处了数千年 ？多种在考古遗址中大量发多种在考古遗址中大量发 现的动物并未灭绝（驯鹿）现的动物并未灭绝（驯鹿） n 人类活动的间接影响 对生态系统结构和稳定性的改变（恢复力对生态系统结构和稳定性的改变（恢复力VS稳定性）稳定性） 面对全球变化，我们为什么恐慌? ? ? 全球是否变暖了全球是否变暖了, ,变暖的幅度是否真的应令人震惊变暖的幅度是否真的应令人震惊 ? ? 人类活动到底是不是罪魁祸首人类活动到底是不是罪魁祸首, ,我们何去何从我们何去何从 ? ? 为什么要恐慌为什么要恐慌 面对全球变化，我们为什么恐慌? 联合国气候变化机构和

15、联合国气候变化机构和 的伟大的宣传图标之一的伟大的宣传图标之一 ( (迈克尔迈克尔曼恩曼恩 10001980-10001980-树木年轮树木年轮 2020世纪世纪- -地表温度地表温度) ) 面对全球变化，我们为什么恐慌? 温室效应理论温室效应理论: : 二氧化碳升高二氧化碳升高 “二氧化碳浓度的增加滞后气温变化的时间为二氧化碳浓度的增加滞后气温变化的时间为400-1000400-1000年年” 换句话说换句话说, ,二氧化碳的变化是由于气温变化引起的二氧化碳的变化是由于气温变化引起的.(George .(George Taylor,2003Taylor,2003) ) 温度升高温度升高海洋海

16、洋植物植物土壤土壤(400-1000a)(400-1000a) 南极南极, ,格陵兰岛在变冷格陵兰岛在变冷(J.C.Comiso,2002)(E.Hanna,2003)(J.C.Comiso,2002)(E.Hanna,2003) 气温上升气温上升 面对全球变化，我们为什么恐慌? 化石燃料化石燃料 燃料燃料 化肥化肥 风能风能/ /太阳能太阳能/ /生物能生物能 柴木柴木 增加耕地增加耕地/ /饥饿饥饿 大量土地大量土地 森林丧失森林丧失/ /效率下降效率下降 生物多样性下降生物多样性下降/ /人类进步减慢人类进步减慢 面对全球变化，我们为什么恐慌? “哥本哈根共识哥本哈根共识” 2004.0

17、52004.05全世界该如何支出全世界该如何支出500500亿美元亿美元?16/17?16/17 的实施每年至少要耗资的实施每年至少要耗资15001500亿美元亿美元 联合国儿童基金会估计联合国儿童基金会估计, ,每年仅需每年仅需700-800700-800亿美元亿美元, , 就可以让所有第三世界国家的居民获得最基本的清就可以让所有第三世界国家的居民获得最基本的清 洁饮水洁饮水, ,卫生设施卫生设施, ,基本医疗保健和教育基本医疗保健和教育.-Bjorn .-Bjorn Lomborg,2001Lomborg,2001 面对全球变化，我们为什么恐慌? 恰恰是就是在寒冷黑暗的冰期恰恰是就是在寒冷黑暗的冰期, ,罗马和