全球变化 第四章
全球变化课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。
人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。
狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。
该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、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。
（二）课程教学的目的和要求通过课程的学习，使同学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，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，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。
（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。
课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。
并要求学生具有一定的生态学基础。
（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。
全球变化课件04 全球变化研究的主要途径.ppt
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第二节全球变化的动态监测
• 2.1观测的主要内容
IOC
WMO（国 际气象组 织）
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Photo by Jos Hill, 2002
Photo by Dean Miller, 2002
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Photo by Jos Hill, 2002
珊瑚研究
珊瑚作为海洋环境的信息载体，具有高分辨率、记录连 续完整、体系封闭好、代用指标多、易于定年等特点， 有效记录了全球环境变化的信息，分辨率可达月。
？为什么要重建：
➢ 由于地球系统中的许多过程具有很长的时间尺度，在现代的观测记录
中无法观测得到，也不可能通过实验的方法进行印证。因此，通过观 测所获得的全球变化信息是有限的。
➢ 现代环境中的许多现象是过去不同时间、不同环境状态下多形成的产
物的残留物的集合，其中的一些现象对现代环境特征起制约作用，认 识现代所发生的过程需要对所经历的历史有必要的了解。
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d冰芯
重要指标：
✓ 冰川的净累积率可以作为降水量变化的指标； ✓ 在由雪转换成冰的过程中包裹在冰中的气泡里，记录着气泡生成时的大
气成分（CH4）；
✓ 冰芯中的化学成分和微量含量，记录了过去大气气溶胶的状况，以及地
球沙漠化和大气环流强度的状况等。
✓ 冰芯中保存的有机物质记录了当时的生物地球化学循环过程 ✓ 冰心中的火山灰和强酸信号记录了火山活动的历史 ✓ 冰心中的10Be等放射性同位素含量的变化反映了宇宙射线强度、太阳活
湖泊沉积记录
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f湖泊沉积
《环境科学进展》课程教学大纲.doc
第五节物理环境理论研兖进展
1.研究发展史
2.监测技术与评价方法
3.发展趋势
第三章环境科学污染控制技术进展
重点：本章重点是污染控制技术的优缺点。
难点：各环境污染的最新污染控制技术。
教学要求：
1.了解大气环境、水环境、土壤环境中日前的最新技术。
2.掌握大气环境、水环境、土壤环境中存在的主要污染及其控制技术。
(2)通过软件科学研究，提高管理能力，促进决策的科学化
(3)提供污染防治的实用技术
(4)推动环境科学学科建设和高等环境教育
4.未来环境科学发展的热点
(1)全球环境变化与地球环境系统科学研究
(2)环境污染机理的研究
(3)水资源的合理利用和开发，污水资源化及水污染控制技术
(4)土地资源的合理利用和保护，土地变化规律和土地退货的综合防治
第五章环境安全研究进展
重点：本章重点是环境安全的研充进展。
难点：环境安全研窕的三个视角。
教学要求：
1.了解环境安全研兖的进展。
2.掌握环境安全的由来。
教学内容，
1.环境安全的由来
2.环境安全关注的三类问题
3.当前环境安全研充的三个视角
4.环境安全研兖进展
四
章（或编）次
讲课
习题课
讨论课
实验
其他
合计
第一章
2
0
2
第二章
6
6
12
第三章
3
3
6
第四章
1
1
2
第五章
1
1
2
合计
13
11
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五、课外习题及课程讨论
课程讨论：
1.大气环境理论研究未来的发展趋势是什么？
(完整版)《全球变化》试题库
《全球变化》试题库（1—6章)一、名词解释1、地球系统2、全球变化3、大洋传送带4、深层流5、碳酸盐补偿深度6、温室效应7、生物净初级生产力8、阳伞效应9、始新世末期事件 10、新仙女木事件 11、区域分异 12、沃克环流 13、热盐环流 14、极性倒转与极性期 15、气候模式 16、均一性假设 17、18O 的含义 18、新生代衰落 19、绕极环流 20、奥杜威文化 21、更新世滥杀假说 22、14C年代测定 23、冰期—间冰期转换过程的不对称性 24、磁化率 25、孢粉 26、地质年代表 27、成铁时期 28、全息假设 29、Heinrich事件 30、冰期 31、间冰期 32、生物泵 33、14C 34、末次冰期最盛期 35、火山活动指数 36、南方古猿 37、能人 38、直立人 39、早期智人 40、晚期智人 41、北京猿人 42、猛犸象 43、第四纪 44、古自然地理环境时期 45、辐射演化 46、布容正向极性期 47、松山负向极性期 48、植物硅酸体 49、古土壤层 50、古环境感应体 51、环境代用资料 52、全球变化敏感区 53、小冰期 54、人类生态系统 55、地球轨道参数 56、全球尺度 57、全球观点 58、 IGBP 59、更新世 60、有孔虫二、填空1.全球问题的根源在于地球有限的生命支持系统与( )之间的矛盾.2.当前的全球变化研究以（）和（ )地球观为指导,区别于以圈层为核心的旧的地球科学体系。
3.目前正在进行的全球变化研究是一个庞大的计划体系，主要有四个内容上密切联系又彼此相对独立的国际研究计划构成,它们是：（），( ）,（ ),以及（）。
4.板块与板块之间的相对运动有：（）、（ )和（）三种形式。
5.沉积岩、变质岩和岩浆岩在构造运动的作用下被抬升到（）以上重新接受侵蚀堆积过程，从而完成岩石圈循环过程。
6.全球生态系统可分为（）和（）两大类型.7.按照全球变化驱动力的来源，可以将驱动因素分文三种类型：（）、( )和（）。
环境生态学与全球变化
环境生态学与全球变化第一章环境生态学概述环境生态学是一个跨学科的领域，它将生物学、地理学、化学、物理学、土地利用和城市规划等学科有机地结合在一起，以研究生态系统如何响应环境变化，并提供可持续地管理和保护生态系统的解决方案。
环境生态学研究的对象主要是生态系统，包括陆地生态系统、淡水生态系统和海洋生态系统等。
生态系统是由生物群落、环境和生物地球化学循环等因素组成的，在受到外部干扰时，系统内的各种生物和非生物因素都会进行相应的适应和调节，以克服干扰带来的影响。
环境生态学的另一个重要领域是环境污染和治理。
大气污染、水污染和土壤污染等都会严重影响到生态系统的健康和稳定，环境生态学的任务就是研究这些污染物的来源、传播规律和影响，提出相应的治理方案。
第二章全球变化的概念全球变化是指地球系统各方面发生的变化，包括气候变化、生态系统变化、大气化学成分的变化、海平面上升和自然资源的变化等。
这些全球变化的发生对人们的生存环境和经济社会发展会带来重大影响和挑战。
上世纪末期以来，全球变化的速度和规模不断加剧，人类对环境资源的过度利用和污染、能源和交通的快速发展、城市化和工业化的加速等因素，都是导致全球变化的主要原因之一。
第三章环境生态学与全球变化的关系环境生态学和全球变化是密不可分的，环境生态学本身就是为了更好地应对全球环境变化而产生的。
环境生态学的研究目的是研究生态系统在受到外部干扰时的应对机制和适应性，为应对全球变化提供科学依据和技术支持。
环境生态学对应对全球变化的挑战也提出了许多重要的解决方案。
环境污染治理、生态系统恢复和保护、可持续利用自然资源等都是环境生态学应对全球变化的重要手段。
而全球变化也对环境生态学提出了更高的要求。
在面对全球变化挑战的过程中，环境生态学需要更加深入地理解生态系统的本质和机制，提高对污染物的监测和评估能力，开发出更加有效的生态系统修复和保护技术，为全球变化提供更加全面的科学依据和技术支持。
高一地理必修一第四章笔记
高一地理必修一第四章笔记第四章主要讲述了全球环境演变，讨论了全球变暖、极地变化、臭氧层破坏、环境污染等。
一、全球变暖全球变暖指的是地球的表面温度不断上升，造成气候改变和全球气候变化。
全球变暖是由于二氧化碳排放量上升和长期积累造成的。
二氧化碳（CO2）是地球表面热量空气分子中最多的一类气体，随着火力发电、汽车尾气排放量增加，气候变暖的趋势越来越严重，致使海平面上升，植物的生长和物种的多样性受到威胁，另外，全球变暖也将会导致海水温度上升，引发海洋生态系统的混乱，极大的潮汐波动等一系列的灾害。
因此，世界各地的政府应该加大对环境污染的打击力度，采取有效的环保措施，限制废气排放量，减缓全球变暖的速度。
此外，采用可再生能源来取代化石燃料，改善能源利用效率，减少碳排放，以及改善生态系统，将有助于减缓全球变暖的趋势。
二、极地变化极地变化是指极地地区气候发生的变化，其中包括长期的变化以及短期的变化。
极地变化的原因很多，其中包括全球变暖、臭氧层破坏、地轴倾斜变化以及月亮的潮汐引起的海洋洋流的微小变化等。
由于极地地区气候的变化，极地的典型景观发生了变化，如极地地区的海冰面积减少，多年冰融化等。
此外，这些变化还会影响到极地生物，如海洋生物、野生动物等，进而影响到寒带和温带地区，进而影响到全球气候变化，全球变暖的速度会加快。
为了解决极地变化的问题，除了加强对环境的保护外，政府还应该采取行动，积极开展技术研究，发展更加环保的能源，减少对石油、煤、天然气等化石燃料的使用，减缓全球变暖的速度，保护极地生态环境。
三、臭氧层破坏臭氧层是一层臭氧，把地球表面和太阳辐射分离开，减少紫外线照射，保护地球上生物及环境免受紫外线损害。
但是，人类活动中产生的一些化学副产物以及氯氟化物等工业废气，都会对臭氧层造成破坏，严重的话可导致臭氧层出现变形。
臭氧层破坏会引发一系列的负面影响，如地球表面空气、土壤和植物的紫外照射量增加，使植物的生长受到严重影响，造成生态系统的混乱，此外，紫外线照射量的增加也会对人类皮肤细胞和眼睛造成伤害，引发一系列致命疾病，如皮肤癌等。
全球变化
• （二）全球气温升高 • 根据对全球大约7000个气象台站的气象资料所做
的分析，有充分的数据表明：自19世纪后半叶以 来，全球地表年平均气温升高了0.3~0.6摄氏度。 1988~1995年的几年间是1860年以来年平均气温 最高的时期。夜间温度的升高较之于白天更为明 显。气温的变化具有明显的时空差异。例如，在 北半球的中纬度地区冬春季节气温升高幅度最大， 而北大西洋地区则有变冷的趋势。根据跨政府气 候变化委员会（IPPC）的预测，全球变暖的趋势 今后将持续并加剧。
（一）减缓气候变化
• 全球性的气候变化主要是由于大气中温室气体的增加所致。
此外大气颗粒物数量的增加也是一个重要原因。因此，减 缓气候变化的关键便在于控制温室气体的排放和颗粒物的 形成。其核心是控制化石能的消耗。化石能燃烧是温室气 体特别是二氧化碳的主要来源，仅1900年一年便有 6*1015g碳由化石能燃烧释放到大气，其中45%来自于工 业，29%来自于居民生活和商业，21%来自于交通运输。 此外，化石能燃烧还有二氧化硫（ＳＯ２）形成重要的大 气颗粒物的主要来源。控制化石能额使用数量首先要提高 化石能的能效。大量研究表明在今后二三十年内，通过各 种节能措施，在无需增加费用的前提下便可使能效提高一 至三成，现有的技术条件可能使能效提高五至六成。目前
• 生态系统会随之消失。气候变化会使一些
生物物种的生长、繁殖以及区域分布受到 影响，从而加剧物种消亡。许多生态系统 的结构和功能亦不可避免地受到不同程度 的影响。下面我们就全球变化的主要现象 做以下介绍。
• （一）温室气体浓度增加 • 温室气体是指那些对长波辐射有强烈吸收作用的气体。大
气中的水蒸气也对温室效应起着重要作用。与工业革命前 相比，大气中二氧化碳、甲烷和氧化氮浓度分别增加了大 约30%、145%和15%。氟氯烷体积分数则从20世纪50年 代初到90年代中期已迅速增加到2.68*10-10.大气中二氧 化碳的增加主要源于化石能燃烧。森林砍伐和农业的扩展 每年使大约1.6*10 +15g释放到大气中。这些二氧化碳大 部分滞留在大气中，部分则被海洋吸收。近年来，许多研 究表明陆地植被在吸收二氧化碳方面发挥着重要作用。
全球变化复习资料
全球化复习资第一章：全球变化科学产生的背景1．硬件条件2．社会需求(1)大气污染(2)温室效应(3)臭氧层被破坏(4)土地沙漠化(5)水的污染(6)海洋环境恶化(7)森林锐减：(8)物种濒危(9)垃圾成灾(10)人口增长过快一、全球变化科学研究的主要内容(1) 研究地球系统复杂的多重相互作用的机制，是目前全球变化最主要的研究内容。
(2) 分析地球系统各种尺度的变化规律和控制这些变化的主要因素。
(3) 建立地球系统变化的预测理论方法。
(4) 提出全球资源和环境科学管理的方法。
三、全球变化科学内涵全球观点全球尺度，所有时间过程，人类的作用四、全球变化科学研究的主要意义1．全球变化研究是人类社会实现可持续发展的新的科学举措2．有利于深化对地球系统的认识，促进地球科学、应用基础科学和社会科学的共同发展3．推动世界科学进步第二章7、全球变化的主要过程（1）气候系统与水文循环过程地球表面的能量收支平衡与温室效应，决定了气候系统的加热率。
影响因素有三：到达地球的太阳辐射能：太阳辐射强度、地球轨道要素；地球的行星反射率：云、冰雪、植被等；进入地球系统中的太阳能在其中滞留的时间：某些微量气体，其与温室效应相联系大气和海洋环流，水文循环与气候系统中的反馈过程水循环过程：控制地球温度和云层的形成、输送和消散，及其与太阳辐射的关系；气候过程：控制着陆、海表面和大气的相互关系，引起气候系统中一系列重要的反馈过程。
水汽反馈：总体为正云辐射反馈：可正可负冰雪圈反馈：大气热量平衡中的冷却作用，正反馈海洋的反馈：对大气运动和气候系统有重大影响（2）固体地球系统与岩石圈循环过程板块运动过程，陆上风化与侵蚀堆积过程，海洋沉积过程（3）生态系统与生物地球化学循环过程生态系统的结构和功能，生物地球化学循环过程（水循环，气体型循环，沉积型循环），全球碳循环（4）人类生态系统与人类活动过程。
人类生态系统的构成（组成：自然生态系统、人化自然生态系统、人工自然生态系统）人类生态系统中的物质、能量流动，根据人类开发利用自然环境方式的不同，人类生态系统存在着三种类型：采集-狩猎系统、农业系统、工业城市系统。
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§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
有孔虫是一类具有壳和网状伪足 的单细胞动物，大小近似于海边 的一粒细砂，身体的直径多不足 1毫米，所以也叫微体生物。有 孔虫的大多数都有矿物质形成的 硬壳，壳上多有开口，壳壁上还 有许多小孔。
深海沉积物中有孔虫化石氧同位素与全球变化关系（据Moore，1996）
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
深海氧同位素记录与中国 黄土—古土壤序列的对比
（据Rutter，1992）
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
孢粉试样每个取约500g，每个试样中应有孢粉400－450粒，作出按 百分比为基础的孢粉谱，古植被推断的可信度高。绝大多数孢粉化石大 多数较难鉴定到种，使得用其推断古气候受到一定的限制。另外，花粉 传播方式、搬运距离远近和沉积地点等对推断结论也有影响。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
? 冰芯可提取的环境信息
–氧同位素比率：由δ18O推断反应温度 –冰晶生长形态：反应温度变化 –冰川年净积累量：反应降水量变化 –冰中气泡：生成时的大气成分 –冰中化学成分和微粒含量：大气气溶胶状况、地球沙
漠化和大气环流强度的状况 –冰中有机物质：生物地球化学循环过程 –冰中火山灰和强酸信号：火山活动历史 –冰中10Be：宇宙射线强度、太阳活动、地磁场强度
植物硅酸体分析在恢复 古气候方面具有很高的 分辨率和灵敏性，硅酸 体中碳的δ13C值可用来 恢复古气候，是一个极 有价值的指标，尤其是 在黄土地层中可以弥补 花粉分析的不足。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
河姆渡遗址总面积约4万平方米， 文化堆积厚度 4 米左右，叠压 着 4 个文化层 ，年代约为公元 前 5000-3000 年。其中，第一 文化层距今约5000年，第二文化 层距今约5600年，第三文化层距 今约6000年，第四文化层距今约 7000年。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
树轮记录了丰富的气候、环境信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
? 树木年轮可提取的环境信息
有孔虫数量丰富，分布广泛，可 生活于各种各样的海洋环境，其 壳体可反映出非常有用的环境信 息，作为环境指示生物可用于许 多研究领域。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
根据δ18O值的变化， 不但可以计算出有 孔虫生存时期的温 度，而且可以对全 球冰量的变化进行 推断
第四章 全球变化研究的主要途径
§4.1 地球系统过去全球变化的重建
/基本假设/环境属性信息/空间和时间位置信息/重 建过去全球变化的主要步骤
§4.2 全球变化的动态监测
/观测的主要内容/观测的技术手段
§4.3 全球变化的模拟
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /基本假设
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
渭南黄土剖面
红色条带为古土壤 —暖湿气候 黄色条带为黄土 —干冷气候
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
? 黄土与古土壤的环境信息指标
–黄土分布范围——冬季风影响范围 –粒度——代表冬季风记录、反映风力搬运强度差异，
风场运移过程中，我国从南至北粒度逐渐变小 –磁化率——代表夏季风记录、反映成土作用 –黄土和古土壤序列中其它的信息——如孢粉、植物硅
–年轮宽度：反映气候因子变化 –木材密度：适用于年轮不易辨认的树种 –氧同位素：δ18O –碳同位素：δ13C、δ14C –化学元素含量：反映环境中化学元素变化
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
石笋
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
河姆渡遗址是我国东南 沿海极为重要的新石器 时代遗址,其文化特征 具有浓郁的江南水乡地 域特色,在中华民族远 古文化的形成过程中作 出了重要的贡献。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
珊瑚
Photo by Dean Miller, 2002
孢粉显微图
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
典型植物孢粉图谱
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
植物硅酸体（plant opal） 简称植硅体，是指高等植物的根系在吸 收地下水的同时，吸收了一定量的可溶性二氧化硅，这些二氧化硅经 过植物的输导组织输送到了茎、叶、花、果实等处，而后在植物细胞 间和细胞内沉淀下来，形成非晶质二氧化硅颗粒。
Hale Waihona Puke Photo by Jos Hill, 2002
珊瑚作为海洋环 境的信息载体， 具有高分辨率、 记录连续完整、 体系封闭好、代 用指标多、易于 定年等特点，有 效记录了全球环 境变化的信息， 分辨率可达月。
酸体、指示性动物、碳酸盐含量、碳酸盐中C同位素、 O同位素、10Be等。
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
§4.1地球系统过去全球变化的重建 /环境属性信息
孢子和花粉是植物生命过程中极其主要的繁殖器官和传播 器官。其形态、构造、特性以及研究方法上两者有很多相 似之处。孢子是孢子植物的繁殖细胞，而花粉是种子植物 的繁殖细胞。 孢子和花粉在孢子囊或花药中 发育成熟后常常要借助风媒、 虫媒、水媒或兽媒等传播。洒 落的花粉和孢子在经过漫长的 地质作用，并保存在岩层中， 这种孢子和花粉即称为化石花粉。