第十二章气候变化课件

1、l 大冰期与气候变化l 第四纪冰期的气候变化l历史时期气候变化l近代气候变化l气候变化对人类影响 自地球形成以来，气候始终处于变化之中。冷暖自地球形成以来，气候始终处于变化之中。冷暖交替，干湿变化是气候演变的基本特征。交替，干湿变化是气候演变的基本特征。l 地球形成大约在地球形成大约在55亿年前，亿年前，46亿年前，地球上亿年前，地球上充满了原始大气；充满了原始大气；l 从从46亿年前开始，地球进入到地质年代，逐亿年前开始，地球进入到地质年代，逐渐产生次生大气；渐产生次生大气；l 大约在大约在30亿前，地球上出现生命，并开始改亿前，地球上出现生命，并开始改造地球大气；造地球大气； 到寒武纪（到

2、寒武纪（22亿年），大气才亿年），大气才被生物改造成现在这个样子。被生物改造成现在这个样子。l古生代以前的古气候，几乎一无所知，到了古古生代以前的古气候，几乎一无所知，到了古生代，古气候状况才逐渐清楚起来生代，古气候状况才逐渐清楚起来.l 地球的古气候史采用地球的古气候史采用“地质年代地质年代”表示。表示。 一、大冰期与气候变化 “大冰期大冰期”是地球上极为寒冷的时期，气温很低，极地和高是地球上极为寒冷的时期，气温很低，极地和高纬度区广布冰盖，中、低纬地区也分布有很多大陆冰川和山纬度区广布冰盖，中、低纬地区也分布有很多大陆冰川和山岳冰川，冰川地质作用十分强烈。岳冰川，冰川地质作用十分强烈。 “

3、大冰期大冰期”是相当长的时段，气候并非恒定不变，其中以是相当长的时段，气候并非恒定不变，其中以有相对更寒冷的时期，称为有相对更寒冷的时期，称为“冰期冰期”，和与它相对温暖些的，和与它相对温暖些的时期，即时期，即间冰期间冰期，它们相互交替。，它们相互交替。 地球所经历的大冰期，一般认为地球所经历的大冰期，一般认为明显的有明显的有3次，第一次发生在元古代次，第一次发生在元古代末期末期( (震旦纪）；第二次发生在古生震旦纪）；第二次发生在古生代后期（石炭一二叠纪）；第三次代后期（石炭一二叠纪）；第三次发生在第四纪。发生在第四纪。 在地质时期反复经过了几次大冰期，大冰期之间是比较温暖在地质时期反复经过

4、了几次大冰期，大冰期之间是比较温暖的间冰期。每两次冰期之间，大约是的间冰期。每两次冰期之间，大约是2-3亿年亿年 ;间间冰冰期期大冰期大冰期 温暖气候占90。气候波动较大，冷暖交替； 第四纪大冰期存在较小的亚冰期和亚间冰期；震旦纪震旦纪石炭二叠纪石炭二叠纪5500万年万年第四纪第四纪寒武纪石炭纪寒武纪石炭纪3.3亿年，海洋性亿年，海洋性气候特征，形成气候特征，形成大规模煤层大规模煤层三叠纪第三纪三叠纪第三纪2.2亿年，气候干燥亿年，气候干燥一种意见认为：可能与造山运动有关系。地质上的大造山一种意见认为：可能与造山运动有关系。地质上的大造山运动，往往使地面起伏程度加大，上升运动增强，云雨增多，运

5、动，往往使地面起伏程度加大，上升运动增强，云雨增多，反射率增大，地面接收的太阳辐射能量减少，地表变冷。反射率增大，地面接收的太阳辐射能量减少，地表变冷。 现在喜马拉雅山还在升高，造山运动并未停止，所以第四现在喜马拉雅山还在升高，造山运动并未停止，所以第四纪大冰期还远未结束。第四纪大冰期还只纪大冰期还远未结束。第四纪大冰期还只200多万年。所以多万年。所以这次大冰期还会延续下去，至少还要持续这次大冰期还会延续下去，至少还要持续1-2万年。万年。 另一种意见认为，地质历史上的大冰期和大间冰期，是由另一种意见认为，地质历史上的大冰期和大间冰期，是由于地球的黄道倾斜的大波动造成的。黄道倾斜大的时期代表

6、于地球的黄道倾斜的大波动造成的。黄道倾斜大的时期代表着冰川流行的时期，在三次大冰期期间，黄道倾斜曾有过着冰川流行的时期，在三次大冰期期间，黄道倾斜曾有过10-23.5的变化。的变化。 为什么存在冰期和间冰期的波动变化？为什么存在冰期和间冰期的波动变化？气候形成过程中不稳定因素造成地质时期气候大的波气候形成过程中不稳定因素造成地质时期气候大的波动变化动变化 火山活动影响大气透明度；火山活动影响大气透明度； 太阳活动太阳常数变化太阳辐射变化太阳活动太阳常数变化太阳辐射变化 地极移动；地极移动； 大陆漂移；大陆漂移； 海陆分布变化；海陆分布变化； 造山运动；造山运动；地球自转速度变化；地球自转速度变

7、化； 大气环流变化大气环流变化古地质气候研究方法：古地质气候研究方法：Reconstruction of the past climate 二、第四纪冰期的气候变化二、第四纪冰期的气候变化 第四纪大冰期距今第四纪大冰期距今200万年开始到现在。万年开始到现在。 资料丰富，地球气候史研究占有十分重要地位；资料丰富，地球气候史研究占有十分重要地位； 第四纪大冰期中，气候多次变动，冰川多次进退。第四纪大冰期中，气候多次变动，冰川多次进退。 阿尔卑斯山区的资料，确定那里存在阿尔卑斯山区的资料，确定那里存在五次亚冰期五次亚冰期的规律。的规律。 中国中国四次亚冰期四次亚冰期：鄱阳亚冰期、大姑亚冰期、庐山亚

8、冰期：鄱阳亚冰期、大姑亚冰期、庐山亚冰期和大理亚冰期。和大理亚冰期。 在第四纪大冰期中，仍然有寒冷和温暖的更替（根据冰川在第四纪大冰期中，仍然有寒冷和温暖的更替（根据冰川雪线变化研究）雪线变化研究）亚冰期和亚间冰期的更替亚冰期和亚间冰期的更替 。研究发现：研究发现：是由于地球轨道三要素的自然小波动造成的：是由于地球轨道三要素的自然小波动造成的： 地球轨道的偏心率变化地球轨道的偏心率变化 地轴的倾斜度变化地轴的倾斜度变化 春分点的位置变化春分点的位置变化 为什么第四纪大冰期存在亚冰期和亚间冰为什么第四纪大冰期存在亚冰期和亚间冰期的更替变化？期的更替变化？ 地球绕太阳公转的轨道是一个椭圆，太阳位于

9、椭圆的一个焦点上。这样，地球处在轨道的不同位置，距离太阳的远近就不相同，获得的太阳辐射能量就有差异，如冬季在远日点，夏季在近日点，冬季就寒冷而漫长，夏季炎热而短促。 地球轨道现在的偏心率是0.017，但是偏心率可以在0.001-0.054的范围内变动。它的变动周期约为96000年（1） 地球轨道的偏心率变化地球轨道的偏心率变化Milutin Milankovitch（米兰柯维奇）(1879-1958) 偏心率为零，地球公转轨道为圆形，偏心率为零，地球公转轨道为圆形，冬夏等长冬夏等长 ； 偏心率不为零，地球近日点和远日偏心率不为零，地球近日点和远日点接受太阳辐射量发生变化。点接受太阳辐射量发生变

10、化。 地球在春分点处在地球公转轨道上的什么位置，将影响季节的起止时间，也会使近日点和远日点的时间发生变化。 地球在春分点的位置沿着地球公转轨道向西缓慢地移动，大约每21000年，春分点的位置在地球公转轨道上移动一周。 春分节气的时间，每隔70年就要推迟一天。（2）春分点的位置变化）春分点的位置变化 地轴倾斜又称黄赤交角，是地球上产生四季的原因。 地轴倾斜度的变化，会导致回归线和极圈的纬度发生变化，从而改变地球上的季节。 地轴倾斜使回归线在纬度22.1-24.4之间变化，使极圈在67.9-65.76之间变化。变动的时间周期41000年。 地轨倾斜度增大时，回归线纬度升高，极圈纬度降低，高纬度的年

11、太阳辐射总量增加，冬寒夏热、气温年较差增大，低纬度的年太阳辐射总量减少。（3）地轴的倾斜度变化地球轨道偏心率和地轴倾斜度变化对温度影响地轴近动地质时期气候变化主要特点：1 冰期和大间冰期交替出现2 气候形成处于不稳定阶段，气温变化幅度较大：北极10度以上，冰川融化3 地质时期以温暖气候为主 指第四纪大冰期中最后一次副冰期结束以来，指第四纪大冰期中最后一次副冰期结束以来，一万年左右的所谓一万年左右的所谓“冰后期冰后期”气候；气候； 这一段时间大体上相当于人类进入到有文字这一段时间大体上相当于人类进入到有文字记载的历史时代；记载的历史时代； 关于这时期的气候，挪威的冰川学家曾做出关于这时期的气候，

12、挪威的冰川学家曾做出近近10000年来的雪线升降图，说明雪线升降幅年来的雪线升降图，说明雪线升降幅度并不小，表明冰后期以来，气候有明显的度并不小，表明冰后期以来，气候有明显的变化。变化。 三、历史时期的气候变化三、历史时期的气候变化在公元前在公元前3000年年-公元前公元前1000年左右，是年左右，是第一个温暖期第一个温暖期，这，这个时期大部分时间的年平均温度比现在高个时期大部分时间的年平均温度比现在高2左右，最冷月左右，最冷月温度约比现在高温度约比现在高3-5。从公元前从公元前1000年左右到公元前年左右到公元前850年（周代初期），有一个年（周代初期），有一个短暂的短暂的寒冷期寒冷期，年平

13、均气温在，年平均气温在0以下。以下。从公元前从公元前770年到公元初年，即秦汉时代，又进入到一个新年到公元初年，即秦汉时代，又进入到一个新的的温暖时期温暖时期。从公元初年到公元从公元初年到公元600年，即东汉、三国到六朝时代，进入年，即东汉、三国到六朝时代，进入第二个寒冷时期第二个寒冷时期。从公元从公元600年到年到1000年，即隋唐时代，是年，即隋唐时代，是第三个温暖期第三个温暖期。从公元从公元1000到到1200年，即南宋时代是年，即南宋时代是第三个寒冷期第三个寒冷期，温度，温度比现代要低比现代要低l左右。左右。我国我国5000多年来的气候变化多年来的气候变化（4次温暖期和次温暖期和4次寒

14、冷期）次寒冷期）从公元从公元1200到到1300年，即宋末元初，是年，即宋末元初，是第四个温暖期第四个温暖期，但，但是这次不如隋唐时那样温暖，表现在大象生存的北限，逐是这次不如隋唐时那样温暖，表现在大象生存的北限，逐渐由淮河流域移到长江流域以南，如浙江、广东、云南等渐由淮河流域移到长江流域以南，如浙江、广东、云南等地。地。在公元在公元1300年以后，即明、清时代以来，是年以后，即明、清时代以来，是第四个寒冷期第四个寒冷期，温度比现代要低温度比现代要低1-2。近近5000年来，虽然是年来，虽然是寒冷期与温暖期交替寒冷期与温暖期交替出现，但是总的出现，但是总的趋势是由趋势是由温暖向寒冷变化温暖向寒

15、冷变化，寒冷期一次比一次长，一次比寒冷期一次比一次长，一次比一次冷一次冷。在第二次寒期，只有淮河在公元。在第二次寒期，只有淮河在公元225年有封冻。年有封冻。而在第四个寒冷期的而在第四个寒冷期的1670年，长江几乎都封冻了。年，长江几乎都封冻了。总的特点：总的特点：1 气候变化幅度较小，不超过气候变化幅度较小，不超过23度；度；2 在地理环境基本不变情况下发生；在地理环境基本不变情况下发生；3 气候冷暖交替，干湿交替，趋势趋冷。气候冷暖交替，干湿交替，趋势趋冷。 从从1850年农业机械化开始以来，近年农业机械化开始以来，近100多年来的气候变化，多年来的气候变化，我们称之为近代气候变化。我们称

16、之为近代气候变化。 研究方法研究方法: :大量气候观测记录；大量气候观测记录； 近百年来气候近百年来气候变化的基本趋势变化的基本趋势是：是： （1）冷暖变化）冷暖变化 四、四、 近代气候变化特征近代气候变化特征 这种振动可以从大气环流变化中得到解释。这种振动可以从大气环流变化中得到解释。 根据英国气候学家拉姆巴的说法，从根据英国气候学家拉姆巴的说法，从1895年开始，世界年开始，世界环流突然由经向环流占优势的时期，转变为纬向环流占优势环流突然由经向环流占优势的时期，转变为纬向环流占优势的时期。的时期。 纬向环流不断加强。到纬向环流不断加强。到1940年前后达到最盛时期；随后，年前后达到最盛时期

17、；随后，纬向环流又逐渐减弱，经向环流又逐渐加强，到纬向环流又逐渐减弱，经向环流又逐渐加强，到1961年前后，年前后，纬向环流显著减退，重新恢复成为经向环流占优势的时期。纬向环流显著减退，重新恢复成为经向环流占优势的时期。 在纬向环流强盛时期，气旋性活动增强，行星风系影响在纬向环流强盛时期，气旋性活动增强，行星风系影响加剧，南北半球的气候带向两极方向移动。加剧，南北半球的气候带向两极方向移动。 在纬向环流衰弱的时期，反气旋性活动加强，季风发达，在纬向环流衰弱的时期，反气旋性活动加强，季风发达，南北半球高低纬度之间气流交换频繁。南北半球高低纬度之间气流交换频繁。 （2 ）干湿变化）干湿变化（1）全球地质时期气候温暖）全球地质时期气候温暖, 冰期