第1章 全球气候变化

第二章全球气候变化1、气候旋回2、千年尺度气候振荡3、全新世的气候变化气候旋回1、气候史2、第四纪Quaternary3、地球轨道要素4、未来预测

古气候研究高潮的三个分支1、100ka冰期-间冰期气候旋回的确认2、千年尺度气候振荡的发现和气候的不稳定性3、古气候模拟比较计划(PMIP)的建立地球历史约46亿年，其中90%较暖，10%的时间较冷，目前处于大冷期中相对的暖期中。暖期（大间冰期地球上没有永久冰盖，最冷时有约1/4陆地被冰覆盖，还有20%是冰缘，即永冻土）距今23亿年以来，发生多次冰期，最后一次是第四纪冰期，距今2400ka~2500ka。过去黄土沉积中在近40万年有10万年周期，前70万年中，4万年周期明显。如何解释冰期-间冰期旋回的100ka、40ka周期？1938年Milankovitch提出地球轨道要素理论1、偏心率eccentricity9.6万年0.0005~0.0607(目前0.0167）目前近日点和远日点太阳辐射差7%偏心率最大时地球接受的太阳辐射差30%2、岁差precession2.1万年近(远)日点分别在什么季节目前:borealwinter近日点

borealsummer远日点10kaBP与现代相反,目前有利于冰川形成,冬暖夏凉3、地轴倾角obliquity4.1万年21.8~24.4度四季是否明显目前23.44,不利于冰川形成,当地轴较垂直,冬夏差异减少,冬暖夏凉,有利于冰川形成Milankovitchtheory

MilutinMilankovitch(1879-1958)OilpaintingbyPajaJovanovicin1943inBelgrade(VaskoMilakovitchCollection,Melbourne,Australia).

Definitions:eccentricityobliquityprecessionTheeccentricitydefinestheshapeorflatteningoftheorbit.

TheobliquitymeasurestheanglebetweentheEarth'saxisofrotationandtheperpendiculartotheecliptic.Precession—thechangeinthedirectionoftheEarth'saxisofrotation,i.e.,theaxisofrotationbehaveslikethespinaxisofatopthatiswindingdown;henceittracesacircleonthecelestialsphereoveraperiodoftime.

DuringoneyeartheEarthisrunningalonganquasi-ellipticorbitaroundtheSun.Theeccentricityofthisorbitcharacterisingitsflatteningisslowlychangingthroughtimefrom0(acircle)to6%atthemaximum.Inthisdiagramtheeccentricityhasbeenlargelyexageratedtoshowhowtheorbitischangingwitheccentricity,thesemi-majoraxis(a)beingkeptconstant.

Longtermvariationsoftheeccentricity,climaticprecession,obliquity(deg.)andJune65Nmeanirradiance(Wm-2)overonemillionyearsfromBerger,1978.

6ka及21kaBP地球轨道要素

最后40万年，10万年周期明显，eccentricity起重要作用，前200万年，主要是4万年周期，可能是地轴倾角的作用。为什么不同时段主周期不同，目前仍不清楚。可以利用这三个参数计算过去和未来地球接受太阳辐射的变化。计算不同时期65N相当于现在什么纬度所接受的太阳辐射。1、目前仍处于第四纪大冰期中的间冰期，现在全球陆地10%被冰雪覆盖2、未来10万年，可能进入一个新冰期为什么第四纪开始于250万年前，以前的大冰期如何形成？千年尺度气候振荡1、新仙女木事件YoungerDrays过去认为在冰期、间冰期，气候比较稳定现在：气候是不稳定的，在冰期、间冰期都有振荡高纬、极地植物1985年10月，在法国召开了气候突变研讨会1987年，出版了“AbruptClimaticChange”气候突变：最初是指YD，后来把几十年内发生的激烈的气候状态的改变也称为气候突变，例如1970年代中期YD是在整个气候回暖的过程中，温度突然下降，其变化幅度在几十年内达到了冰期-间冰期旋回的3/4（全球平均），个别地点更大。如果几十年内有如此之大的变温幅度，当前社会可能无法承受，研究千年尺度气候不稳定性的意义就在于此。过去是通过研究冰舌的进退，来判断古气候：冰碛石，冰川在何时到达何地。据此可以知道气候的冷期和暖期，但并不知道冰期-间冰期是如何交替。20世纪后期：Greenland、大西洋深海沉积（有孔虫中氧同位素），发现冰期、间冰期气候不稳定。1、新仙女木事件（YoungerDryas)2、海因里希事件（Heinrich)3、冰阶（stadials）、间冰阶（interstadials）4、温盐环流（thermohalinecirculation）高纬、极地植物TemperatureofwesterntropicalAtlanticOceanandoftheArcticandAntarcticduringthepast30,000yr.Shownisacomparisonofalkenone-basedseasurfacetemperatures(SST;d)andoxygenisotoperatiosoftheplankticforaminiferG.ruber(pink)(e)fromsedimentcoreM35003-4withoxygenisotoperecordsfromGreenland(GRIP)(a)andAntarctica(Byrd)(b),andwithcadmium/calciumratiosofbenthicforaminiferaltestsinsedimentcoreEN120GGC1(33o40’N/57o37’W;4450m)fromtheBermudarise(c;axisinverted).f,C37alkenonecontentofcoreM35003-4.14CAMScontrolpointsforM35003-4aredenotedbytrianglesonloweraxis.AgecontrolfortheGRIPandByrdicecoresisafterBlunieretal.H1,BAandYDdenoteHeinricheventH1(16,900±15,400cal.yrBP),theBùlling±Allerùdperiod(15,400±12,900cal.yrBP),andtheYoungerDryasperiod(12,900±11,600cal.yrBP),respectively.Heinrichevents定出近5万年有6次HL事件，不同作者结果基本一致，每1万年左右出现1次HL事件，振荡中最强的一次冷事件。冰阶、间冰阶不同于冰期、间冰期，时间尺度小一个量级，其循环也叫D/O振荡（Dansgard/Oeschger）YD——HL——D/OoscillationYD:H0D/O形成可能与THC有关Left:reconstructionofthed13CchangesacrosstheAtlanticoceanforthemodernperiod(upperpanel)andtheLastGlacialMaximum(LGM,lowerpanel);[Duplessyetal.,1988]Right:contourofthemeanannualmeridionaloverturningstream-functionintheAtlanticbasinforthemodernconditions(upperpanel)andtheLGM(intermediatepanel)calculatedbythe2-DLouvain-La-Neuveocea