第十二章氣候變化課件

1、l 大冰期與氣候變化l 第四紀(jì)冰期的氣候變化l歷史時(shí)期氣候變化l近代氣候變化l氣候變化對人類影響 自地球形成以來，氣候始終處于變化之中。冷暖自地球形成以來，氣候始終處于變化之中。冷暖交替，干濕變化是氣候演變的基本特征。交替，干濕變化是氣候演變的基本特征。l 地球形成大約在地球形成大約在55億年前，億年前，46億年前，地球上億年前，地球上充滿了原始大氣；充滿了原始大氣；l 從從46億年前開始，地球進(jìn)入到地質(zhì)年代，逐億年前開始，地球進(jìn)入到地質(zhì)年代，逐漸產(chǎn)生次生大氣；漸產(chǎn)生次生大氣；l 大約在大約在30億前，地球上出現(xiàn)生命，并開始改億前，地球上出現(xiàn)生命，并開始改造地球大氣；造地球大氣； 到寒武紀(jì)（到

2、寒武紀(jì)（22億年），大氣才億年），大氣才被生物改造成現(xiàn)在這個(gè)樣子。被生物改造成現(xiàn)在這個(gè)樣子。l古生代以前的古氣候，幾乎一無所知，到了古古生代以前的古氣候，幾乎一無所知，到了古生代，古氣候狀況才逐漸清楚起來生代，古氣候狀況才逐漸清楚起來.l 地球的古氣候史采用地球的古氣候史采用“地質(zhì)年代地質(zhì)年代”表示。表示。 一、大冰期與氣候變化 “大冰期大冰期”是地球上極為寒冷的時(shí)期，氣溫很低，極地和高是地球上極為寒冷的時(shí)期，氣溫很低，極地和高緯度區(qū)廣布冰蓋，中、低緯地區(qū)也分布有很多大陸冰川和山緯度區(qū)廣布冰蓋，中、低緯地區(qū)也分布有很多大陸冰川和山岳冰川，冰川地質(zhì)作用十分強(qiáng)烈。岳冰川，冰川地質(zhì)作用十分強(qiáng)烈。 “

3、大冰期大冰期”是相當(dāng)長的時(shí)段，氣候并非恒定不變，其中以是相當(dāng)長的時(shí)段，氣候并非恒定不變，其中以有相對更寒冷的時(shí)期，稱為有相對更寒冷的時(shí)期，稱為“冰期冰期”，和與它相對溫暖些的，和與它相對溫暖些的時(shí)期，即時(shí)期，即間冰期間冰期，它們相互交替。，它們相互交替。 地球所經(jīng)歷的大冰期，一般認(rèn)為地球所經(jīng)歷的大冰期，一般認(rèn)為明顯的有明顯的有3次，第一次發(fā)生在元古代次，第一次發(fā)生在元古代末期末期( (震旦紀(jì)）；第二次發(fā)生在古生震旦紀(jì)）；第二次發(fā)生在古生代后期（石炭一二疊紀(jì)）；第三次代后期（石炭一二疊紀(jì)）；第三次發(fā)生在第四紀(jì)。發(fā)生在第四紀(jì)。 在地質(zhì)時(shí)期反復(fù)經(jīng)過了幾次大冰期，大冰期之間是比較溫暖在地質(zhì)時(shí)期反復(fù)經(jīng)過

4、了幾次大冰期，大冰期之間是比較溫暖的間冰期。每兩次冰期之間，大約是的間冰期。每兩次冰期之間，大約是2-3億年億年 ;間間冰冰期期大冰期大冰期 溫暖氣候占90。氣候波動(dòng)較大，冷暖交替； 第四紀(jì)大冰期存在較小的亞冰期和亞間冰期；震旦紀(jì)震旦紀(jì)石炭二疊紀(jì)石炭二疊紀(jì)5500萬年萬年第四紀(jì)第四紀(jì)寒武紀(jì)石炭紀(jì)寒武紀(jì)石炭紀(jì)3.3億年，海洋性億年，海洋性氣候特征，形成氣候特征，形成大規(guī)模煤層大規(guī)模煤層三疊紀(jì)第三紀(jì)三疊紀(jì)第三紀(jì)2.2億年，氣候干燥億年，氣候干燥一種意見認(rèn)為：可能與造山運(yùn)動(dòng)有關(guān)系。地質(zhì)上的大造山一種意見認(rèn)為：可能與造山運(yùn)動(dòng)有關(guān)系。地質(zhì)上的大造山運(yùn)動(dòng)，往往使地面起伏程度加大，上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，云雨增多，運(yùn)

5、動(dòng)，往往使地面起伏程度加大，上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，云雨增多，反射率增大，地面接收的太陽輻射能量減少，地表變冷。反射率增大，地面接收的太陽輻射能量減少，地表變冷。 現(xiàn)在喜馬拉雅山還在升高，造山運(yùn)動(dòng)并未停止，所以第四現(xiàn)在喜馬拉雅山還在升高，造山運(yùn)動(dòng)并未停止，所以第四紀(jì)大冰期還遠(yuǎn)未結(jié)束。第四紀(jì)大冰期還只紀(jì)大冰期還遠(yuǎn)未結(jié)束。第四紀(jì)大冰期還只200多萬年。所以多萬年。所以這次大冰期還會(huì)延續(xù)下去，至少還要持續(xù)這次大冰期還會(huì)延續(xù)下去，至少還要持續(xù)1-2萬年。萬年。 另一種意見認(rèn)為，地質(zhì)歷史上的大冰期和大間冰期，是由另一種意見認(rèn)為，地質(zhì)歷史上的大冰期和大間冰期，是由于地球的黃道傾斜的大波動(dòng)造成的。黃道傾斜大的時(shí)期代表

6、于地球的黃道傾斜的大波動(dòng)造成的。黃道傾斜大的時(shí)期代表著冰川流行的時(shí)期，在三次大冰期期間，黃道傾斜曾有過著冰川流行的時(shí)期，在三次大冰期期間，黃道傾斜曾有過10-23.5的變化。的變化。 為什么存在冰期和間冰期的波動(dòng)變化？為什么存在冰期和間冰期的波動(dòng)變化？氣候形成過程中不穩(wěn)定因素造成地質(zhì)時(shí)期氣候大的波氣候形成過程中不穩(wěn)定因素造成地質(zhì)時(shí)期氣候大的波動(dòng)變化動(dòng)變化 火山活動(dòng)影響大氣透明度；火山活動(dòng)影響大氣透明度； 太陽活動(dòng)太陽常數(shù)變化太陽輻射變化太陽活動(dòng)太陽常數(shù)變化太陽輻射變化 地極移動(dòng)；地極移動(dòng)； 大陸漂移；大陸漂移； 海陸分布變化；海陸分布變化； 造山運(yùn)動(dòng)；造山運(yùn)動(dòng)；地球自轉(zhuǎn)速度變化；地球自轉(zhuǎn)速度變

7、化； 大氣環(huán)流變化大氣環(huán)流變化古地質(zhì)氣候研究方法：古地質(zhì)氣候研究方法：Reconstruction of the past climate 二、第四紀(jì)冰期的氣候變化二、第四紀(jì)冰期的氣候變化 第四紀(jì)大冰期距今第四紀(jì)大冰期距今200萬年開始到現(xiàn)在。萬年開始到現(xiàn)在。 資料豐富，地球氣候史研究占有十分重要地位；資料豐富，地球氣候史研究占有十分重要地位； 第四紀(jì)大冰期中，氣候多次變動(dòng)，冰川多次進(jìn)退。第四紀(jì)大冰期中，氣候多次變動(dòng)，冰川多次進(jìn)退。 阿爾卑斯山區(qū)的資料，確定那里存在阿爾卑斯山區(qū)的資料，確定那里存在五次亞冰期五次亞冰期的規(guī)律。的規(guī)律。 中國中國四次亞冰期四次亞冰期：鄱陽亞冰期、大姑亞冰期、廬山亞

8、冰期：鄱陽亞冰期、大姑亞冰期、廬山亞冰期和大理亞冰期。和大理亞冰期。 在第四紀(jì)大冰期中，仍然有寒冷和溫暖的更替（根據(jù)冰川在第四紀(jì)大冰期中，仍然有寒冷和溫暖的更替（根據(jù)冰川雪線變化研究）雪線變化研究）亞冰期和亞間冰期的更替亞冰期和亞間冰期的更替 。研究發(fā)現(xiàn)：研究發(fā)現(xiàn)：是由于地球軌道三要素的自然小波動(dòng)造成的：是由于地球軌道三要素的自然小波動(dòng)造成的： 地球軌道的偏心率變化地球軌道的偏心率變化 地軸的傾斜度變化地軸的傾斜度變化 春分點(diǎn)的位置變化春分點(diǎn)的位置變化 為什么第四紀(jì)大冰期存在亞冰期和亞間冰為什么第四紀(jì)大冰期存在亞冰期和亞間冰期的更替變化？期的更替變化？ 地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是一個(gè)橢圓，太陽位于

9、橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。這樣，地球處在軌道的不同位置，距離太陽的遠(yuǎn)近就不相同，獲得的太陽輻射能量就有差異，如冬季在遠(yuǎn)日點(diǎn)，夏季在近日點(diǎn)，冬季就寒冷而漫長，夏季炎熱而短促。 地球軌道現(xiàn)在的偏心率是0.017，但是偏心率可以在0.001-0.054的范圍內(nèi)變動(dòng)。它的變動(dòng)周期約為96000年（1） 地球軌道的偏心率變化地球軌道的偏心率變化Milutin Milankovitch（米蘭柯維奇）(1879-1958) 偏心率為零，地球公轉(zhuǎn)軌道為圓形，偏心率為零，地球公轉(zhuǎn)軌道為圓形，冬夏等長冬夏等長 ； 偏心率不為零，地球近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日偏心率不為零，地球近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)接受太陽輻射量發(fā)生變化。點(diǎn)接受太陽輻射量發(fā)生變

10、化。 地球在春分點(diǎn)處在地球公轉(zhuǎn)軌道上的什么位置，將影響季節(jié)的起止時(shí)間，也會(huì)使近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的時(shí)間發(fā)生變化。 地球在春分點(diǎn)的位置沿著地球公轉(zhuǎn)軌道向西緩慢地移動(dòng)，大約每21000年，春分點(diǎn)的位置在地球公轉(zhuǎn)軌道上移動(dòng)一周。 春分節(jié)氣的時(shí)間，每隔70年就要推遲一天。（2）春分點(diǎn)的位置變化）春分點(diǎn)的位置變化 地軸傾斜又稱黃赤交角，是地球上產(chǎn)生四季的原因。 地軸傾斜度的變化，會(huì)導(dǎo)致回歸線和極圈的緯度發(fā)生變化，從而改變地球上的季節(jié)。 地軸傾斜使回歸線在緯度22.1-24.4之間變化，使極圈在67.9-65.76之間變化。變動(dòng)的時(shí)間周期41000年。 地軌傾斜度增大時(shí)，回歸線緯度升高，極圈緯度降低，高緯度的年

11、太陽輻射總量增加，冬寒夏熱、氣溫年較差增大，低緯度的年太陽輻射總量減少。（3）地軸的傾斜度變化地球軌道偏心率和地軸傾斜度變化對溫度影響地軸近動(dòng)地質(zhì)時(shí)期氣候變化主要特點(diǎn)：1 冰期和大間冰期交替出現(xiàn)2 氣候形成處于不穩(wěn)定階段，氣溫變化幅度較大：北極10度以上，冰川融化3 地質(zhì)時(shí)期以溫暖氣候?yàn)橹?指第四紀(jì)大冰期中最后一次副冰期結(jié)束以來，指第四紀(jì)大冰期中最后一次副冰期結(jié)束以來，一萬年左右的所謂一萬年左右的所謂“冰后期冰后期”氣候；氣候； 這一段時(shí)間大體上相當(dāng)于人類進(jìn)入到有文字這一段時(shí)間大體上相當(dāng)于人類進(jìn)入到有文字記載的歷史時(shí)代；記載的歷史時(shí)代； 關(guān)于這時(shí)期的氣候，挪威的冰川學(xué)家曾做出關(guān)于這時(shí)期的氣候，

12、挪威的冰川學(xué)家曾做出近近10000年來的雪線升降圖，說明雪線升降幅年來的雪線升降圖，說明雪線升降幅度并不小，表明冰后期以來，氣候有明顯的度并不小，表明冰后期以來，氣候有明顯的變化。變化。 三、歷史時(shí)期的氣候變化三、歷史時(shí)期的氣候變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，是第一個(gè)溫暖期第一個(gè)溫暖期，這，這個(gè)時(shí)期大部分時(shí)間的年平均溫度比現(xiàn)在高個(gè)時(shí)期大部分時(shí)間的年平均溫度比現(xiàn)在高2左右，最冷月左右，最冷月溫度約比現(xiàn)在高溫度約比現(xiàn)在高3-5。從公元前從公元前1000年左右到公元前年左右到公元前850年（周代初期），有一個(gè)年（周代初期），有一個(gè)短暫的短暫的寒冷期寒冷期，年平

13、均氣溫在，年平均氣溫在0以下。以下。從公元前從公元前770年到公元初年，即秦漢時(shí)代，又進(jìn)入到一個(gè)新年到公元初年，即秦漢時(shí)代，又進(jìn)入到一個(gè)新的的溫暖時(shí)期溫暖時(shí)期。從公元初年到公元從公元初年到公元600年，即東漢、三國到六朝時(shí)代，進(jìn)入年，即東漢、三國到六朝時(shí)代，進(jìn)入第二個(gè)寒冷時(shí)期第二個(gè)寒冷時(shí)期。從公元從公元600年到年到1000年，即隋唐時(shí)代，是年，即隋唐時(shí)代，是第三個(gè)溫暖期第三個(gè)溫暖期。從公元從公元1000到到1200年，即南宋時(shí)代是年，即南宋時(shí)代是第三個(gè)寒冷期第三個(gè)寒冷期，溫度，溫度比現(xiàn)代要低比現(xiàn)代要低l左右。左右。我國我國5000多年來的氣候變化多年來的氣候變化（4次溫暖期和次溫暖期和4次寒

14、冷期）次寒冷期）從公元從公元1200到到1300年，即宋末元初，是年，即宋末元初，是第四個(gè)溫暖期第四個(gè)溫暖期，但，但是這次不如隋唐時(shí)那樣溫暖，表現(xiàn)在大象生存的北限，逐是這次不如隋唐時(shí)那樣溫暖，表現(xiàn)在大象生存的北限，逐漸由淮河流域移到長江流域以南，如浙江、廣東、云南等漸由淮河流域移到長江流域以南，如浙江、廣東、云南等地。地。在公元在公元1300年以后，即明、清時(shí)代以來，是年以后，即明、清時(shí)代以來，是第四個(gè)寒冷期第四個(gè)寒冷期，溫度比現(xiàn)代要低溫度比現(xiàn)代要低1-2。近近5000年來，雖然是年來，雖然是寒冷期與溫暖期交替寒冷期與溫暖期交替出現(xiàn)，但是總的出現(xiàn)，但是總的趨勢是由趨勢是由溫暖向寒冷變化溫暖向寒

15、冷變化，寒冷期一次比一次長，一次比寒冷期一次比一次長，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年有封凍。年有封凍。而在第四個(gè)寒冷期的而在第四個(gè)寒冷期的1670年，長江幾乎都封凍了。年，長江幾乎都封凍了?？偟奶攸c(diǎn)：總的特點(diǎn)：1 氣候變化幅度較小，不超過氣候變化幅度較小，不超過23度；度；2 在地理環(huán)境基本不變情況下發(fā)生；在地理環(huán)境基本不變情況下發(fā)生；3 氣候冷暖交替，干濕交替，趨勢趨冷。氣候冷暖交替，干濕交替，趨勢趨冷。 從從1850年農(nóng)業(yè)機(jī)械化開始以來，近年農(nóng)業(yè)機(jī)械化開始以來，近100多年來的氣候變化，多年來的氣候變化，我們稱之為近代氣候變化。我們稱

16、之為近代氣候變化。 研究方法研究方法: :大量氣候觀測記錄；大量氣候觀測記錄； 近百年來氣候近百年來氣候變化的基本趨勢變化的基本趨勢是：是： （1）冷暖變化）冷暖變化 四、四、 近代氣候變化特征近代氣候變化特征 這種振動(dòng)可以從大氣環(huán)流變化中得到解釋。這種振動(dòng)可以從大氣環(huán)流變化中得到解釋。 根據(jù)英國氣候?qū)W家拉姆巴的說法，從根據(jù)英國氣候?qū)W家拉姆巴的說法，從1895年開始，世界年開始，世界環(huán)流突然由經(jīng)向環(huán)流占優(yōu)勢的時(shí)期，轉(zhuǎn)變?yōu)榫曄颦h(huán)流占優(yōu)勢環(huán)流突然由經(jīng)向環(huán)流占優(yōu)勢的時(shí)期，轉(zhuǎn)變?yōu)榫曄颦h(huán)流占優(yōu)勢的時(shí)期。的時(shí)期。 緯向環(huán)流不斷加強(qiáng)。到緯向環(huán)流不斷加強(qiáng)。到1940年前后達(dá)到最盛時(shí)期；隨后，年前后達(dá)到最盛時(shí)期

17、；隨后，緯向環(huán)流又逐漸減弱，經(jīng)向環(huán)流又逐漸加強(qiáng)，到緯向環(huán)流又逐漸減弱，經(jīng)向環(huán)流又逐漸加強(qiáng)，到1961年前后，年前后，緯向環(huán)流顯著減退，重新恢復(fù)成為經(jīng)向環(huán)流占優(yōu)勢的時(shí)期。緯向環(huán)流顯著減退，重新恢復(fù)成為經(jīng)向環(huán)流占優(yōu)勢的時(shí)期。 在緯向環(huán)流強(qiáng)盛時(shí)期，氣旋性活動(dòng)增強(qiáng)，行星風(fēng)系影響在緯向環(huán)流強(qiáng)盛時(shí)期，氣旋性活動(dòng)增強(qiáng)，行星風(fēng)系影響加劇，南北半球的氣候帶向兩極方向移動(dòng)。加劇，南北半球的氣候帶向兩極方向移動(dòng)。 在緯向環(huán)流衰弱的時(shí)期，反氣旋性活動(dòng)加強(qiáng)，季風(fēng)發(fā)達(dá)，在緯向環(huán)流衰弱的時(shí)期，反氣旋性活動(dòng)加強(qiáng)，季風(fēng)發(fā)達(dá)，南北半球高低緯度之間氣流交換頻繁。南北半球高低緯度之間氣流交換頻繁。 （2 ）干濕變化）干濕變化（1）全球地質(zhì)時(shí)期氣候溫暖）全球地質(zhì)時(shí)期氣候溫暖, 冰期