《全球变化》-课程教学大纲

《全球变化》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：18080572课程名称：全球变化英文名称：GlobalChange课程类别：专业限选课学时：32学分：2适用对象:自然地理与资源环境考核方式：开卷考试先修课程：地质学、地貌学、气象学与气候学、水文学等二、课程简介全球变化是自然地理与资源环境专业的专业限选课程。本门课程主要阐述全球变化研究的原理与方法，按过去、近现代和未来的时间顺序揭示全球环境变化以及全球变化的驱动力，重点讲述对人类活动的影响，以及人类对全球变化的作用和人类对全球变化的响应等。通过课程的学习，使学生了解当今存在的全球环境变化问题的主要内容及趋势，了解当前全球变化研究的基本思想和最新研究进展，且能够运用全球变化研究的原理与方法，通过实例分析全球环境变化热点问题的成因机制以及生态响应、人类响应，初步具备分析实际问题的能力。三、课程性质与教学目的本课程是相关专业学生的专业选修课，通过该课程的学习，使学生了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，了解全球碳氮循环、温室气体与全球变化的关系，了解国际社会对遏止全球变化的努力，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，重点理解人类活动对全球变化的影响以及政府间气候变化委员会（IPCC）对全球变化若干问题的综合评估，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。四、教学内容及要求第一章全球变化研究现状目的与要求掌握全球变化的主要内容；了解全球变化研究的历史，现状和趋势。教学内容第一节全球变化研究的兴起主要内容全球变化认识的历史渊源；2）过去全球环境变化研究的兴起；3）全球变化研究的意义；基本概念和知识点1)全球变化研究的兴起；2）《巴黎协定》与中国关于遏制气候变化的政策和措施；问题与应用（能力要求）1）正确认识全球变化的历史渊源；第二节全球变化的科学内涵与主要科学问题主要内容1）全球变化的科学内涵；2）地球系统科学与全球变化研究的主要科学问题；基本概念和知识点1）全球变化的科学内涵；2）全球变化主要研究内容；问题与应用（能力要求）正确认识全球变化的科学内涵。第三节有关全球变化的科学活动主要内容1）全球变化的国际合作研究计划；2）综合全球观测战略；3）IPCC科学评估；4）国际全球变化研究的主要进展；5）中国的全球变化研究；基本概念和知识点1）全球变化的国际研究计划；2）国际全球变化研究的主要进展与趋势；3）我国的全球变化研究。；问题与应用（能力要求）1）正确认识中国在全球变化中的贡献；思考与实践掌握全球变化的基本概念；全球变化为什么是当前研究热点？教学方法与手段主要采用的方法和手段包括课堂讲授与多媒体教学为主，课下自学为辅。思政元素结合《巴黎协定》和2020年气候雄心峰会上习近平主席的讲话，强调我国在气候变化中的贡献，增强学生的文化自信与民族自豪感，培养他们的爱国主义情怀。第二章全球变化研究的主要途径目的与要求1）熟悉过去全球变化信息重建的环境信息源及信息处理；2）了解对整个地球系统进行数据资料收集、行为监测与模拟分析等的全球变化研究工具；3）了解全球分析和模拟、卫星遥感技术，地球系统的信息技术等。教学内容第一节过去全球变化的重建主要内容1）基本假设；2）过去全球变化信息的环境属性；3）过去全球变化信息的空间和时间属性；4）重建过去全球变化的基本步骤；基本概念和知识点1)气候变化研究中的两种思维、两个尺度；2）环境属性信息类型；3）环境信息源信息提取原理。3.问题与应用（能力要求）1）可以通过那些途径重建过去的全球变化？掌握阅读论文，总结论文的能力。第二节全球变化的观测与监测主要内容1）空基和地面观测；2）对地观测系统与全球变化卫星；3）全球观测系统；基本概念和知识点1)以遥感为基础的空基观测；2）基于地面监测的海基和陆基观测；3）对地观测系统；4）全球变化科学卫星；5）全球观测系统。3.问题与应用（能力要求）1）了解全球变化观测系统第三节全球变化的模拟主要内容1）气候模式和地球系统模式；2）区域气候模式；基本概念和知识点1)气候模式和地球系统模式的发展；2）不同复杂程度的气候和地球系统模式；3）气候和地球系统模拟的若干相关概念；3.问题与应用（能力要求）了解气候模拟的几种模式。思考与实践1）可以通过那些途径重建过去的全球变化？2）利用深海沉积物氧18同位素重建古环境的原理是什么？3）其他反映过去全球变化的记录有哪些？如何运用这些指标恢复古环境？教学方法与手段主要采用的方法和手段包括课堂讲授与多媒体教学为主，课下自学为辅。思政元素国家最高科学技术奖获得者刘东生研究员74岁前往南极科考，79岁又赴北极考察，86岁时去了南海，87岁还去了罗布泊。确立了“新风成学说”，从古土壤多旋回特点，突破了传统的第四纪四次冰期学说，使之成为研究全球环境演变的重大转折基于中国黄土解释了250万年以来的气候变化历史，使黄土、深海沉积和极地冰芯并列成为环境变迁研究的三大支柱。第3章过去全球环境变化建议6学时目的与要求：了解地球46亿年以来不同时间尺度下的环境变化过程；掌握地球环境变化的自然过程与人为过程。教学内容第一节全球自然环境长期演化的阶段划分主要内容1）无机自然地理环境时期；2）古海洋自然地理环境时期；3）古全球自然地理环境时期；4）古自然地理环境向现代自然环境迅速过度时期；5）现代自然地理环境时期的特征；基本概念和知识点1)全球自然环境演化阶段划分；2）距今20亿年前后生命可居住环境的形成；3）距今7.5亿-5.8亿年的前寒武纪冰期；4）泛大陆的形成和解体；5）石炭纪冰期和白垩纪暖气的自然带格局；6）新生代气候衰落。3.问题与应用（能力要求）理解地质历史时期气候变化的可能原因及其对全球环境的影响。第二节第四纪冰期与间冰期环境变化主要内容1）第四纪冰期-间冰期旋回；2）末次冰期最盛期的环境；基本概念和知识点1)第四纪冰期-间冰期旋回及主要周期的变化；2）100ka周期的冰期-间冰期旋回的基本特征；3）亚轨道尺度上的快速变化时间；4）末次冰期最盛期的环境。3.问题与应用（能力要求）冰期-间冰期旋回的周期及全球环境的变化；末次冰期最盛期环境特征。第三节全新世全球环境变化主要内容1）全新世的气候变化；2）全新世气候变化的环境响应；基本概念和知识点1)全新世气候变化阶段；2）前年尺度气候震荡与冷事件；3）全新世冰川与海洋状况变化；4）湖泊演变与植物的变迁。3.问题与应用（能力要求）第四节过去2000年全球气候变化主要内容1）过去2000年的冷暖变化阶段；2）中世纪暖气和小冰期；基本概念和知识点1)中世纪暖期；2）小冰期；3.问题与应用（能力要求）了解中世纪暖期和小冰期及其在中国所对应的朝代。思考与实践:1.不同时间尺度下全球环境变化过程？2.亚轨道尺度上的快速变化时间对当今气候问题的启示是什么？（四）教学方法与手段:主要采用的方法和手段包括课堂讲授与多媒体教学为主，课下自学为辅。（五）思政元素兰州大学西部环境与气候变化研究院聂军胜教授团队与合作者通过黄土研究发现，第四纪北半球冰期的开始跟5到3百万年前巴拿马地峡形成所引起的亚洲季风的增强，以及随之造成的北太平洋海水盐度减小有紧密的联系。第四章全球变化的驱动力目的与要求了解全球变化的基本过程；理解全球变化的主要驱动力。教学内容第一节百万年以上尺度全球变化的驱动力主要内容1）太阳辐射输出的长期演化；2）地外物的撞击；3）板块运动导致的海陆分布与地貌格局演化及其环境效应。基本概念和知识点1)太阳演化与地球气候长期变化的悖论；2）小行星撞击与全球变化；3）海陆分布与高海拔山地高原的隆起对全球环境的影响。3.问题与应用（能力要求）掌握百万年尺度的三大可能驱动力。第二节万年至数十万年尺度全球变化的驱动力主要内容1）地球轨道参数的周期性变化；2）地球系统内部对轨道参数变化的反馈；3）构造运动和火山活动的驱动作用。基本概念和知识点1)米兰科维奇理论；2）与土地覆盖-地表反照率、与陆地植被覆盖、与温室效应相关的反馈过程；3）大洋传送带的影响。3.问题与应用（能力要求）重点掌握米兰科维奇理论。第三节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力主要内容1）太阳活动的周期变化；2）火山喷发及火山活动的阶段性变化；3）地球系统内部过程。基本概念和知识点1)太阳活动影响的可能机制；2）火山喷发对全球变化的影响过程；3）大西洋热盐环流的千年尺度变化。3.问题与应用（能力要求）掌握太阳活动与热盐环流对全球变化的影响。第四节作为全球变化驱动力的人类活动主要内容1）土地利用/覆盖变化；2）温室气体和人为气溶胶排放；3）全球水循环过程的人类改变；4）海岸带系统的人为改变；5）生物灭绝和生物入侵。基本概念和知识点1)人类活动对覆盖影响下的4种景观类型；2）工业革命以来温室气体排放的影响；3）全球水循环过程的人类改变；4）海岸带系统的人为改变；5）生物灭绝和生物入侵。3.问题与应用（能力要求）了解人类活动对全球环境变化的影响。思考与实践:1.驱动全球变化的内力因素有哪些？它们再全球变化中如何起作用？2.试述米兰科维奇理论。它如何解释第四纪冰期-间冰期的变化？还有何不足之处？教学方法与手段:主要采用的方法和手段包括课堂讲授与多媒体教学为主，课下自学为辅。第五章全球变化影响与人类响应的历史与未来目的与要求了解全球变化与人类演化以及文明兴衰的联系；掌握人类活动与全球变化二者的相互作用；了解未来气候变化的趋势。教学内容第一节第四纪全球变化与人类演化主要内容1）第四纪之初的干旱化与人类起源；2）末次冰期与现代人生存空间的扩展；基本概念和知识点1)人类的起源；2）末次冰期现代智人生存空间的向外扩展；3.问题与应用（能力要求）人类的起源与生存空间的扩展对气候的响应。第二节全新世全球变化与古文明衰落主要内容1）人类对从末次冰期到全新世间冰期环境转换的适应；2）文明古国兴衰的气候北京；3）公元前1200年前后的干旱与地中海地区文明的衰亡；基本概念和知识点1)新仙女木事件；2）农业与村庄的起源；3）撒哈拉环境的变迁；4）人类对全新世海平面上升与海侵影响的适应；5）古文明兴衰与气候变化。3.问题与应用（能力要求）了解全新世以来人类文明的发展与气候、环境变化的关系。第三节过去2000年全球变化的影响与响应主要内容1）过去2500年气候变化与欧洲社会的兴衰；2）过去2000年中气候恶化所导致的区域文明衰亡；基本概念和知识点1)欧洲文明兴衰与气候变化；2）干旱与玛雅文明衰落；3）美国大平原持续的干旱；4）格陵兰殖民的兴衰；3.问题与应用（能力要求）了解过去2000年西方国家文明的兴衰对气候变化的响应。第四节现代与未来全球变暖的影响与响应主要内容1）20世纪全球变暖的影响与响应；2）未来的全球气候变化风险；3）应对未来气候变化风险；4）《巴黎协定》确立的未来全球应对气候变化基本框架；基本概念和知识点1)IPCC第五次评估报告；2）主要领域面临的气候变化风险；3）不同升温幅度的风险水平；4）区域差异；5）《巴黎协定》的主要内容；6）2度减排目标下的未来排放空间。3.问题与应用（能力要求）了解当前人类所面临的气候危机，了解未来应对气候变化的措施。思考与实践:1.古文明的衰落和气候变化的关系？2.未来气候变化的主要风险有哪些，如何应对？教学方法与手段:主要采用的方法和手段包括课堂讲授、团队合作、分组讨论与课堂展示。思政元素中国科学院院士陈发虎带领的兰州大学环境考古团队研究发现夏河丹尼索瓦人化石——甘肃省甘南州夏河县白石崖溶洞保存有丰富的旧石器文化遗存，包括大量石器和动物骨骼化石，初步测年结果显示，该遗址上部文化层至少形成于距今4万年该遗址确定为青藏高原目前已知的最早考古遗址。夏河丹尼索瓦人化石目前是除阿尔泰山地区丹尼索瓦洞以外发现的首例丹尼索瓦人化石，将史前人类在青藏高原活动的最早时间从距今4万年推早至距今16万年，也是青藏高原迄今发现的最早人类活动证据。该研究成果于5月初由世界顶级学术刊物《自然》发表。第六章全球变化在中国的表现与影响目的与要求了解青藏高原隆升对全球环境变化的影响以及对季风气候形成的影响；了解历史时期全球变化过程中人类活动对中国环境演变的影响；了解中国当前存在的主要环境问题。教学内容第一节青藏高原的隆起、季风气候形成与三大自然区的分异主要内容1）青藏高原隆起与现代地貌轮廓的形成；2）现代季风气候的形成与演变；3）三大自然区分异的形成；基本概念和知识点1)青藏高原隆起对亚洲季风气候形成的影响；2）三大自然区分异的形成；3.问题与应用（能力要求）掌握青藏高原隆起与亚洲季风形成的关系。第二节第四纪冰期-间冰期旋回的表现主要内容1）中国第四纪冰期-间冰期气候变化的主要表现；2）末次冰期最盛期的气候与自然景观格局；3）全新世暖气的气候与自然景观格局；基本概念和知识点1)我国第四纪环境变化与全球冰期-间冰期旋回；2）末次冰期最盛期我国的海陆变迁；3）全新世我国景观格局的演变；3.问题与应用（能力要求）第四纪冰期以来我国景观格局的演变。第三节人类活动对中国自然环境的影响主要内容1）原始农业时期人类活动对自然环境的影响；2）传统农业时期人类活动对自然环境的影响；3）现代人类活动对自然环境的影响；基本概念和知识点1)农业活动对环境的影响；2）工业活动对环境的影响；3.问题与应用（能力要求）了解农业活动与工业活动时期人类活动对环境的影响。第四节20世纪以来全球变暖对中国的影响主要内容1）20世纪以来的变暖及其影响；2）全球变暖背景下我国未来的气候变化及其可能影响；3）20世纪气候变暖与历史时期暖气的对比；基本概念和知识点1)气候变暖与降水的变化；2）自然系统对气候变化的响应以及人类活动的响应；3）未来气候变化情景；4）未来气候变化对自然系统的可能影响；5）未来气候变化对人类生产和生活的影响；6）20世纪暖气在过去2000年气候变化中的历史地位；7）宋元暖期和明清小冰期的启示。3.问题与应用（能力要求）了解我国当前气候变化的形式与气候变暖的可能趋势。思考与实践:1.试述青藏高原隆起对全球气候环境的影响？2.历史时期人类活动对我国自然环境的影响？3.中国的主要环境问题有哪些？教学方法与手段:主要采用的方法和手段包括课堂讲授、团队合作、分组讨论与课堂展示。第七章全球变化的影响与人类的响应目的与要求了解环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。理解掌握人类应对全球环境变化问题的方法以及人类与环境的相互适应。教学内容第一节全球变化的影响主要内容1）人类系统的脆弱性和弹性；2）全球变化导致的资源与灾害变化所产生的影响；3）全球变化与国家安全；基本概念和知识点1)弹性与脆弱性的行业和区域差异；2）全球变化对资源和灾害的影响；3）全球变化责任的认定与分担；4）评价温室气体排放量的主要指标；5）非常规的国家安全威胁；3.问题与应用（能力要求）了解全球变化对人类生存环境的影响，了解评价排放量的指标。第二节全球变化的减缓与适应行为主要内容1）减缓全球变化的行为；2）适应全球变