古气候学速成手册分析

1、一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻古气候呕血终极整理版只供参考第一局部 概论一、争辩内容与争辩简史1、地球气候系统：大气、海洋、冰、陆地、生物圈2、水的三相平衡点温标的固定点：一个大气压下，水在气态处于饱和态，纯水的三态共存，所处在的温度，即为热力学温标的标准点。3、地球温室效应4、天气与气候。天气：是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态如气温、湿度、压强等和大气现象如风、云、雾、降水等的综合。天气过程是大气中的短暂过程。 气候：指的是太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时 段内大量天气过程的综合，不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶 尔

2、消灭的极端天气状况。5、古气候学定义：主要争辩“器测时期”之前的气候变化历史、过程及缘由的学科，其目的为推测今后气候变化及解决有关资源、环境问题效劳。6、古气候学分类记述古气候学一般古气候学：争辩古气候的各种生物、沉积标志，如化石或岩石代表在什么气候条件下生长或形成的，依据这些记录恢复区域肯定时期内的气候状况。成因古气候学：在恢复和记述古气候的根底上，进一步探讨古气候的成因及过程。应用古气候学：在恢复某一时期一个地区古气候的根底上，推侧在该种气候条件下可能形成的矿产。历史古气候学：论述各地质时代古气候及其演化的学科。地球系统：指由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈包括人类组成的有机整体。

3、地球系统科学：争辩地球系统各圈层大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈之间相互联系、相互作用机制、变化规律和变化机理，为全球环境变化推测建立科学根底，并为 地球系统的科学治理供给依据。气候系统：由大气圈、水圈、生物圈、岩石圈陆地外表、冰冻圈共同组成的，能够打算气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。气候是这些子系统相互作用的终极产 物。气候系统运动的能量主要来自太阳。末次盛冰期时期的特点：1海平面下降约 120m2全球温度下降 510 度赤道：25度；极地：15 度以上3全球总体降水量削减：1030%4SST 降低5沙漠扩大6气候带南移7动、植物南迁驱动响应：快速响应与慢速响应其次局部

4、 古气候记录一、古气候记录的原理古气候记录的原理：依据不同沉积物的物质组成生物的、物理的、化学的和沉积特征，一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻利用不同的争辩方法和理论推想地质时期的气候。一古气候记录类型器测记录。历史资料，如考古开掘文物、历史文献等。各种自然气候记录，包括沉积物海洋、湖泊、风尘沉积、冰、珊瑚、树轮等，以及各种自然地理因子变迁的遗迹等。做高区分率古气候争辩的材料：1、树轮 2、珊瑚 3、Maar 湖4、石笋 5、冰芯 6、历史记录较低区分率的主要材料：深海沉积、黄土沉积、湖泊沉积二从记录到指标三指标的原理四从指标到古气候重建物理类指标化学类指标生物类指标沉积类指标以中国黄土为例：

5、黄土记录的古气候指标物理指标：磁化率、颜色化学指标：元素比值、同位素比值生物指标：孢粉、植硅体、蜗牛等沉积指标：粒度参数、土壤形态例 1 物理指标磁化率-夏季风指标。古土壤的磁化率是黄土层的 24 倍，而磁化率与成土强度有亲热联系， 从而可以指示夏季风。例 2 化学指标元素比值指标：指示黄土风化程度。化学元素比值往往同风化强度有关，故多被用来指示夏季风强度变化。同位素比值指标：植物通过光合作用合成碳，分两种过程：C3 过程和C4 过程。故有C3 植被和 C4 植被之分。黄土沉积中，冰期C3 植被多，间冰期C4 植被多。例 3 生物指标孢粉、植硅体、蜗牛等可以建立转换函数。例 4 沉积指标粒度-

6、冬季风指标。同风力强度、沙漠进退有关。二、海洋记录一、简介DSDP/ODP 科学成就验证了板块构造理论，创立了古海洋学，导致地球科学一场真正的革命。提醒了洋壳构造和海底高原的形成，证明白气候演化的轨道周期和地球环境的突变大事；分析了会聚大陆边缘深部流体的作用，觉察了海底深部生物圈和自然气水合物三十五年的 DSDP/ODP，把地质学从陆地扩展到全球，导致地球科学一次又一次重大突破。二海洋沉积记录三海洋生物记录一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻四物理-化学记录三、陆地记录一 陆地记录简介二黄土记录与中国黄土时间标尺黄土的分布由风力搬运和积存的大气粉尘物质特点：成分的相对均一性；颗粒的分异性-极细沙

7、以下颗粒；沉积的松散性。黄土的分布：沙漠外围、冰积物外围、海岸四周。黄土的地貌黄土高原沟谷纵横，地貌多样，主要地貌类型有塬、梁、茆。黄土的风成成因证据：分布在沙漠外围；沉积无层理；成分具均一性；粒度的空间分异性；地层的空间可比照性黄土的化学成分黄土的矿物成分黄土的地层与时代黄土的古气候指标三湖泊记录四岩溶地窖沉积记录五树木年轮记录六河流沉积、冰川沉积七历史气候记录八陆相生物化石记录四、冰芯记录一全球冰芯记录概述二冰芯记录的时间标尺1、确定年龄把握AMS14C5730 年半衰期-5 万年以内210Pb(22.3 年半衰期)-150 年火山灰、原子弹爆炸、10Be 峰值2、年纹层计数直观法测量法1

8、8O、大气微粒、化学成分、电导率3、冰流模式时间标尺4、各类轨道调谐时间标尺及原理5、冰层年龄与气体年龄6、冰芯时间标尺评价：穿插使用多种方法定年三冰芯中的稳定同位素记录四冰芯温室气体记录五冰芯粉尘和火山灰记录六冰芯和古气候比照五、古气候参数的定量化重建一根本原理和常用方法概述一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻二基于统计模型的定量化重建三基于植被模型模拟的定量化重建四气候模式与定量估算五不同方法的优势和局限性第三局部 典型气候过程与圈层相互作用根本大气过程气候系统与地球圈层相互作用气候系统的根本属性：静力属性：大气和海水的密度和压强、大气的组成成分、大洋盐度、几何边界等。热力属性：包括空气、水

9、、冰和陆地的温度动力属性：风、洋流、垂直运动、冰体移动水分属性：空气湿度、云量及云水含量、降水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等。大气的能量与温度大气的湿度与降水大气环流与气候分类亚洲季风和全球季风季风是由于海陆热力差异或行星风带随季节移动而引起的大范围地区的盛行风随季节而转变的现象。随着盛行风向变换，在降水量上表现出明显的干季与湿季的交替。大气涛动与大气环流遥相关温室气体、温室效应与当代全球气候变暖地质时期的温室气体含量与气候变化典型海洋过程与大洋环流海洋的能量与温度大洋环流与气候构造变动与大洋环流及其气候效应海洋碳库与碳循环典型陆地过程陆地分布与陆面过程简介一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻地

10、貌演化与气候变迁大陆冰盖演化过程与气候陆地生态系统与气候演化干旱区沙尘气溶胶循环过程及其气候环境效应陆地过程与全球碳循环和环境变化第四局部 气候系统历史一五节熊尚发主要参考思考题六、第四纪的重要气候大事一第四纪气候的阶段性特点二中更世转型和中布容大事中更世转型：大约 900ka 左右，全球气候主导周期从更世早期的的 41ka 转变为此后的 100ka 周期，持续数十万年的过渡期。中更世气候转型的最重要特征：全球气候主导周期从更世早期的的41ka 转变为此后的 100ka 周期；主导周期从 41ka 的对称性周期转变为 100ka 的不对称；气候波动从高频低幅转变为低频高幅；MPT 后伴随着全球

11、冰量大幅度增加(约增加 15)的全球性气候变冷；全球性生态、环境格局重大的转变, 如大型动物群的绝灭、直立人的消灭、东亚季风加强等。机制成因假说：高纬度因素、低纬度因素、高原隆起、天文因素、温室气体、大洋碳库和环流变化存在的问题：时间，由 41ka 到 100ka 周期的变化是发生在 1200ka 到 600ka 之间的什么时间？过程，是快速的革命性变化，还是持续了几十万年的过渡过程？机制, 这一转型是由于北极冰盖增大超过肯定的临界值 , 引起冰盖动力学上变化所致；还是高原隆升、全球碳循环的反映，导致大气 CO2 含量变化的结果？或者是气候系统对地球轨道的非线性响应？源区，变化的根源到底是在高

12、纬度区, 还是低纬度区？中布容大事：即 MIS11 大事，大约 43 万年前后发生的一次变暖大事。全球范围内大洋碳酸盐溶解加剧、全球海平面大幅度上升、大西洋深层水量增加、温室气体浓度增加、一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻北半球中高纬区为特别温和的间冰期等一系列现象，但是中、低纬度区海洋和陆地却是 降温的。MIS12/11 具有 6Ma 以来最大幅度的冰期-间冰期气候变化。MIS 11 期是近百万年来最暖的间冰期，变化幅度为数百万年来最大，无法用当时微弱的轨道变化来解释！小结：具有 6Ma 以来最大幅度的氧同位素变化全球海洋碳酸盐溶解加剧消灭大幅度海平面变化7-12m南北半球气候消灭不对称状况

13、；高中纬区温和，低纬区较冷机制成因：地球轨道变化、全球碳酸盐溶解加剧、全球海洋环流重组、海洋碳库的重大重组、温室气体浓度、构造变动对冰盖动力学影响三冰期-间冰期旋回中南北半球的耦合与非耦合七、第四纪气候不稳定性(一)气候不稳定性的记录第四纪 2.6Ma 以来，有将近 50 次冰期间冰期旋回。在低区分率记录中，第四纪气候变化主要表现为对地球轨道变化的响应。但高区分率记录说明，末次冰期以来有大量更短尺度的气候大事，其中最显著者为H 大事和DO 旋回。(二)气候不稳定性大事与气候快速变化旋回Yonger Dryas 大事指大约 12.8ka-11.7kaB.P.冰消期气候转暖过程中的一次突然变冷大事

14、。方式：突然快速变化，几十年内温度变化到达冰期间冰期旋回幅度的三分之四。影响：几乎全球性，南极弱机制：冲淡水影响，大洋传送带停顿Heinrich 大事H 大事：末次冰期中6 次冷大事，北大西洋深海沉积物中觉察的6 个冰漂岩屑浮游有孔虫比值特别高的沉积层。发生时段：末次冰期1568ka；性质：冷大事；频率：515ka Heinrich 大事影响区域北大西洋在 4055N 形成一个IRD 带, 格陵兰冰芯记录了H 大事。北半球：西欧土壤、植被、湖泊，地中海表层水温下降降58；中国黄土颗粒增大， 风速加大，干旱，孟加拉湾 H 大事时干旱；北美太平洋沿岸冰进与 H 大事消灭时间全都， 东岸孢粉显示 5

15、 次 H 大事时为严寒期，佛罗里达孢粉记录湿的环境，热带非洲 H 大事时期干旱，西北非沿海SST 短时变冷与北大西洋H 大事全都；阿拉伯海，北非湖泊。南半球：H 大事时智利与西兰发生冰进。尚未在南极找到H 大事的反映。Heinrich 大事1. 末次冰期北大西洋发生 6 次陆源冰漂碎屑层H1H6) 2. 发生时间：1516, 22, 28, 3637, 46, 64kaBP周期性：515ka机制：太阳辐射量岁差的变化Heinrich, 1988)温盐环流转变(Alley et al., 2022)一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻北美劳伦泰(Laurentide) 冰盖消融，导致大规模的冰川融

16、水进入北大西洋而引起(Bond etal.,1993)热带大气一海洋动力转变引起D-O 旋回末次冰期存在 2425个千年级 DO 旋回存在约 1500 年的准周期具有全球性除此之外，还有如下特点：1、北极与南极反相位2、北极气温变幅大于南极3、南半球没有明显的YD4、北大西洋淡水入海量变化与北极气温变化同步缘由分析：冰盖不稳定性温室气体浓度变化温盐环流变化其他自然气候系统相互作用冰盖、深海、表层洋流Bond 旋回快速气候变化的周期特征三气候不稳定性的区域表现和南北半球联系在末次冰期中的DO 旋回过程中，存在温度变化的跷跷板模式，即南极增温时，北极降温， 南极降温时，北极增温。南北极气温变化跷跷

17、板模式形成机制1、冰盖不稳定导致淡水注入北大西洋2、北大西洋深层流减弱3、北大西洋表层水变冷4、大西洋形成北到南的表层海流5、南半球热量积存并增温D/O 大事的千年尺度气候波动不仅消灭末次冰期旋回中，也消灭在间冰期和冰消期。在更老时期也存在类似的千年尺度的气候波动。八、全世的主要气候大事末次冰期The Last Glaciation：116-11.6 ka末次冰盛期LGM = Last Glacial Maximum：21-19 ka冰消期Last deglaciation or Termination I)：19-6.8 ka 或 11.6 ka仙女木期YD = Younger Dryas：

18、12.85-11.65 ka一末次冰消期二全世的总体特征三全世适宜期四全世气候变化的不稳定性五中世纪特别期与小冰期第五局部 气候变化机制一切最终解释权归赵松学渣全部。嘻嘻四、轨道尺度气候变化机制一第四纪冰期的觉察二米兰科维奇假说与验证日照量配置特点：年总量根本不变，但纬度配置与季节配置发生变化。两半球岁差日照量同季反相位。低纬岁差周期为主，高纬地轴倾角周期增加。三米氏理论对气候记录的解释举例轨道尺度的季风动力学轨道季风假说：夏季日照量把握季风的概念模型，低纬夏季日照量更强，夏季风更强。夏季日照量超过阈值，强季风响应，湖水位高，具有岁差周期。季风快速响应低纬夏季日照量变化(强调感热的作用)季风与

19、日照量同相位由于低纬日照量主要受岁差把握，季风以岁差的20 ky 周期为主南北两半球季风应反相位高纬驱动说：冰盖对季风有显著影响。主要证据：季风具有清楚的 100ky 冰盖变化周期。混合驱动说：受日照量、冰量、南大洋潜热影响。低纬日照量触发季风(感热)季风在岁差和斜率节拍上受冰量、南大洋潜热的巨大影响(季风包含清楚的 40 ky 周期)使用的季风指标在 20ky 的岁差节拍上，滞后日照量8ky2P 概念模型四冰期气候全球耦合机制海平面变化？大洋环流？温室气体？五米兰科维奇理论面临的挑战热带驱动假说：太阳辐射变化热带季风变化地表风化强度变化海洋硅通量变化硅藻生产率变化海洋有机碳沉积量变化全球碳循

20、环变化五、亚轨道尺度气候变化机制六、不同时间尺度气候变化的关联七、人类活动的气候效应重点：古气候变化三个时间尺度亚轨道尺度suborbital time scales,1010年)太阳活动(solar activity)等驱动轨道尺度(orbitalscale)日照(insolation)季节、纬度配置变化驱动3构造尺度(tectonicalscale)岩石圈构造变化驱动前二者表现为波动性，后者表现为不行逆性雪球地球假说：1992 年, J.L.Kirschvink 首次提出元古代曾经消灭几次“雪球地球” 大事, 用此来解释推动到赤道四周海平面(即低纬度和低海拔)的全球性冰川作用。真正引起人们重视的还是 2022 年 P.F.Hoffman 等重提“雪球地球”假说。他们依据南部非洲纳米比亚以及世界其他地区直接掩盖在元古代冰川沉积之上