气候变化-地球气候史5
地球气候演化小史
地球气候演化小史
地球气候演化史可以分为多个时期，每个时期的气候变化都直接影响着该时期的生物环境和生态系统。
下面是地球气候演化史的简要概述：
1. 古生代（4.6亿年前-
2.5亿年前）：气候主要为温暖湿润，大气中二氧化碳含量很高，这是由于海洋中的藻类等植物通过光合作用释放的二氧化碳，导致温室效应增加。
2. 中生代（2.5亿年前-6千万年前）：气候逐渐从温暖湿润转向较为干燥。
其中，侏罗纪时期气候比较潮湿，而白垩纪时期则普遍干旱。
3. 新生代（6千万年前至今）：冰川时期和间冰川时期交替出现。
其中，新近纪时期的气候变化非常剧烈，既有过渡期间的热带气候，也有冰川期中的极地冰川气候。
而近现代则受工业化和人类活动的影响，大气中的二氧化碳含量呈指数级上升，致使气候变化趋势不可逆转。
地球气候的变迁是一个长期的进化历程，同时也是人类需要深入了解和掌握的重要课题之一。
气候变暖的历史回顾地球历史上的气候变化事件以了解当前变化的背景和趋势
气候变暖的历史回顾地球历史上的气候变化事件以了解当前变化的背景和趋势随着全球变暖问题日益凸显，我们迫切需要对气候变化进行深入的了解。
为了更好地认识当前的气候变化趋势和背景，我们有必要进行历史回顾，探究地球历史上的气候变化事件。
通过这样的方式，我们可以更全面地认识气候变化，并制定出更科学有效的对策。
地球历史上发生过多次重大的气候变化事件，其中最重要的一次是冰河时期和间冰期的交替。
在过去的200万年中，地球上大约发生了7次冰期和间冰期的循环。
这些变化是由多种因素相互作用而引起的，其中包括太阳活动、地球轨道参数变化、地球内部活动以及大气中的温室气体含量等。
在最近的历史中，地球上的气候变化主要由人类活动所致。
自工业革命以来，人类大量燃烧化石燃料，释放出大量的二氧化碳等温室气体。
这些温室气体在大气中堆积，形成了地球上的温室效应，导致地球表面温度上升，气候变暖愈发明显。
近年来，科学家们进行了大量的气候研究，以深入了解气候变化的趋势和背景。
他们使用各种方法，包括测量地球表面和海洋温度、分析冰芯样本和古植物化石等，来重建过去的气候变化。
通过这些研究，科学家们发现，自20世纪中叶以来，地球的气候变化速度明显加快，气温上升的趋势也更加显著。
当前的气候变化趋势告诉我们，全球变暖将带来一系列严重后果。
首先，全球气温上升将导致极端天气事件的增加，包括暴雨、干旱、风暴等。
这些极端天气事件将对人类社会、生态系统和经济产生巨大的影响。
其次，全球变暖还将导致海平面上升，造成沿海地区的淹没和海岸线的退缩。
这将威胁到沿海城市和岛屿的生存环境，迫使大量人口进行迁徙和适应。
我们需要采取积极的应对措施来应对当前的气候变化挑战。
首先，各国政府应加强国际合作，共同制定并执行承诺减少温室气体排放的目标。
同时，各国也应加大投入，支持发展清洁能源和低碳经济。
其次，个人也可以从身边的小事做起，例如减少能源消耗、支持可持续农业和生活方式等，减少对气候的不良影响。
地球气候变化及其影响因素
摘要迄今为止，地球上的气候自始至终都在不停地变化。
气候变化具有周期性和波动性，包括偶然性和突发性波动的基本特征。
在漫长的气候史上，地球气候经历过冷暖交替的冰河期和间冰期的巨大的变化。
在最冷的冰河期里，地球表面的平均气温比现在约低7-9 ° C;在最温暖的间冰期里，平均气温比现在约高8-12 ° G影响地球气候变化的自然因素主要包括：太阳辐射变化，地球轨道参数的改变，大气物质成分变化，大气气溶胶的变化，云的变化，大气下垫面的特性，海水温度的变化，地表冰雪覆盖面积的变化，等等;人为因素主要包括：砍伐森林，开垦荒地，开发工业区，扩大城市范围，燃烧大量化石燃料等活动。
关键词：气候变化地球ABSTRACTSo far, the global climate has been changing from time to time, which is basically characterized by the cycling and fluctuating, among which it is including accident, or erupted fluctuation. On the history of the global climate, the global climate has been undergoing the very large change, which included glacial period and interval-glacial period that both were alternately changing by the cold and warming. In the cold glacial period, the average temperature of global surface was about 79 °C lower tha n that in the moder n time, and in the warming interval-glacial period, the average temperature of global surface was about —2 C higher than that in the modern time. The natural factors that impact the global climatemainly include the sun radiation, the parameters of the earth moving orbit, the atmospheric substance, the atmospheric aerosol, the cloud, the features of the bottom surface of the atmosphere, the temperature of the sea water, the covering arias of the ice and snow of the global surface, and so on. And the anthropogenic factors include the deforestation, bringing the barren land under cultivation, developing the industry zones, extending the range of the cities, and burning of the large amount of the fossil fuels, and so on.Keywords: climate change, globe目录1 概论 (1)1.1 概述 (1)1.2 定义 (1)1.3 地史历史上的气候变化 (1)1.4 近代气候变化 (4)1.5 现代气候变化背景 (4)2 气候变化的原因 (5)2.1 客观世界的影响 (5)2.1.1 太阳辐射的变化 (5)2.1.2 大气环流形势和大气化学组成成分的变化 (8)2.1.3 下垫面地理条件的变化 (9)2.2 人为因素 (10)2.2.1 人类活动改变下垫面 (10)2.2.2 温室气体排放过度 (12)2.3 气候变化原因新说 (13)3 气候变化的影响与危害 (14)3.1 冰川消融 (14)3.2 极端气候 (15)3.3 粮食减产 (15)3.4 海平面上升 (16)3.5 物种灭绝 (16)3.6 空气污染 (17)4. 国际间的主张与对策 (17)4.1 人造工程 (18)4.1.1 沙漠造林 (18)4.1.2 生物碳 (18)4.1.3 海藻农场 (19)4.2 新能源 (19)4.2.1 风能 (20)4.2.1 太阳能 (20)5. 气候变化趋势预测 (21)5.1 减缓变暖 (21)5.2 新冰河期 (22)参考文献 (22)1 概论1.1 概述迄今为止，地球上的气候始终都在不停地变化。
古生代的气候变化
古生代的气候变化在地球的漫长历史中，古生代是一个引人入胜的时期。
这个时期持续了大约三亿年，从距今大约四亿五千万年前开始，一直延续到两亿五千万年前。
在这个时期，地球上的气候经历了巨大的变化，对生物的进化和生态系统的形成产生了深远的影响。
本文将探讨古生代的气候变化以及其对地球生物和环境的影响。
一、早古生代的气候变化早古生代是古生代的第一个阶段，也是地球历史上最为早期的阶段之一。
在早古生代的最早时期，地球的气候被认为是相对温暖而湿润的。
据研究显示，早古生代的大气中二氧化碳的浓度远高于现在。
这导致地球的温室效应加剧，使得气候变得相对温暖。
然而，随着时间的推移，早古生代的气候逐渐转凉。
这一转变与陆地植被的发展和水体的蒸发有关。
陆地植被的扩张减少了太阳对地球表面的直接辐射，使得地面的温度下降。
同时，大规模的水体蒸发导致了云层的形成，进一步阻碍了阳光的到达地面，使得气候变得相对寒冷。
二、中古生代的气候变化中古生代是古生代的第二个阶段，也是地球历史上气候变化的一个重要时期。
在中古生代早期，地球的气候呈现出稳定而温暖的趋势。
据科学家们的研究，中古生代早期的气候特点是全球变暖，大陆环境湿润，气候相对稳定。
然而，中古生代的气候在其后期发生了重大转变。
随着大陆的碎裂和漂移，全球发生了大规模的海平面变化。
这些变化导致了气候出现了剧烈波动。
比如，晚奥陶纪和早志留纪时期，地球进入了一个相对寒冷的阶段，被称为奥陶-志留期冷事件。
这一寒冷期期间，冰川形成并扩展，全球气候明显变冷，气候波动频繁。
三、晚古生代的气候变化晚古生代是古生代的最后一个阶段，也是地球历史上气候变化最为剧烈的时期之一。
晚古生代早期的气候相对温暖，但随着时间的推移，气候发生了巨大的变化。
晚古生代中最著名的气候变化事件就是泥盆纪冰期的发生。
在泥盆纪冰期期间，地球表面覆盖了大规模的冰川，全球气候达到了一个寒冷的极点。
这一冰期对生物界造成了巨大的影响，许多物种无法适应极端的寒冷环境，导致了大量生物的灭绝。
季风-气候变化
亚洲冬季风起源于西伯利亚高压。当高压 离开源地向南爆发时在其东侧和南侧可产生 很强的北风和东北风，这就是冬季风。这种 强北风和东北风的产生很大程度上与非地转 运动有关。当东北季风向南流向南海及印尼 一带时，可形成冷涌，最后流入到赤道区的 赤道槽内，加强那里的对流和降水。
图9.1 （a）1971-2000冬季平均850hPa平均风场；（b） 5个冬季（1980～1984年12月～2月）850hPa经向风为 北风时的出现频率
(二)大气透明度的变化 到达地表的太阳辐射的强弱，要受大气透明度的影响。 火山活动对大气透明度的影响最大，火山爆发喷出的灰尘 能强烈地反射和散射太阳辐射，而对地面发出的长波辐射 没有显著影响。据计算，火山尘埃散射太阳辐射的能力比 散射地面长波辐射大30倍，尘埃反射太阳辐射的作用比大 气分子强得多。 此外，太阳黑子活动具有一定的周期性，例如太阳 黑子11年周期称为太阳活动周。
气候及气候变化
大气科学学院
•名词解释 •Enso 气候学 水循环 季风 •气候系统5个子系统 • 太阳辐射 东亚夏季风系统的成员 •为什么说气候系统的提出被称为是20世纪 •气候学的革命。 •简述气候变化的概念和一些证据 •如果如果你是中国政府的代表，如何和其他联合 国成员国来进行气候变化的谈判?
气候温暖、降水偏少
侏罗纪时期
3. 归纳地质时期气 候的特点。
波动变化，冷暖干湿交 替，变化周期长短不一
震旦纪大冰期
时间范围：距今6亿年前。
气候特征： 气候寒冷，全球大陆都覆盖着大面积
的冰盖和山地冰川，留下了大规模的 冰碛层。
寒武纪—石炭纪大间冰期
时间范围：距今约6亿～2.7亿年，历时3.3亿年。 气候特征：气候变暖，冰川后退，雪线上升。 寒武纪： 气候增暖且干湿气候带明显。 石炭纪： 温和湿润气候。
全球气候变化的历史背景
全球气候变化的历史背景一、引言全球气候变化是当今全球范围内最重要的环境问题之一。
气候变化不仅对人类社会造成重大影响，还对生态系统和地球环境产生深远影响。
为了更好地了解全球气候变化的历史背景，本文将从地球历史的角度出发，简要回顾气候变化的发展过程。
二、地球历史的气候变化1. 公元前7000年前后，地球进入了一个相对稳定的气候时期，即“全新世”。
在这个时期，气候变化相对较小，有利于人类的农业和发展。
2. 公元1世纪至19世纪，地球经历了一个称为“小冰期”的寒冷时期。
在这个时期，全球气温下降，冰川扩张，农作物丰收受到严重影响，人类社会遭受了巨大的困扰。
3. 20世纪初至今，全球气候变暖的趋势逐渐显现。
特别是20世纪中叶以来，全球气温不断上升，冰川融化加剧，海平面上升，极端天气事件频发，给人类社会和生态系统带来了巨大的挑战。
三、全球气候变化的原因1. 温室气体排放：人类活动释放的大量温室气体，如二氧化碳、甲烷等，导致大气中温室效应加强，进而引发全球气候变化。
2. 太阳辐射：太阳活动的变化对地球气候有一定影响。
太阳辐射的变化可能导致地球气温的波动，但其对全球气候变化的影响相对较小。
3. 自然因素：自然因素如火山喷发、大气环流变化等也会对全球气候产生一定影响，但相对于人类活动的影响来说较为有限。
四、全球气候变化的影响1. 海平面上升：全球变暖导致冰川融化加剧，海洋水温升高，海水膨胀，使得海平面逐渐上升，威胁到沿海地区的居民和生态系统。
2. 极端天气事件增多：全球气候变化导致极端天气事件频发，如暴雨、干旱、飓风等，给人类社会和农业生产带来巨大损失。
3. 生物多样性减少：全球气候变化对生态系统产生直接影响，许多物种可能无法适应气候变化，导致生物多样性减少。
4. 粮食安全问题：全球气候变化对农作物产量和质量产生重要影响，进而威胁到全球粮食安全。
5. 社会经济影响：全球气候变化对人类社会经济产生广泛影响，包括能源供应、交通运输、旅游业等多个方面。
冰期与间冰期时期的地球气候
冰期与间冰期时期的地球气候地球历史上经历了多个冰期和间冰期时期，这些变化对地球气候产生了深远影响。
冰期与间冰期时期是地球气候变化的自然律动，它们展示了地球表面上的气候系统是如何调节和变化的。
在地球历史上，冰期和间冰期时期交替出现。
冰期是指地球进入寒冷时期，冰川扩张，气温下降，海平面下降，陆地上覆盖着广阔的冰雪。
最近一个冰期发生在大约2万年前，称为末次冰期，那时北半球的大部分地区都被冰川覆盖。
而间冰期则是指相对暖和而较短暂的时期，温度升高，冰川融化，海平面上升。
科学家通过研究岩石和冰芯中的气候记录，揭示了冰期与间冰期时期的地球气候变化。
他们发现，这些变化主要由地球轨道参数变化所控制。
地球的轨道包括公转轨道和自转轨道，它们会造成地球距离太阳的变化，进而影响到太阳辐射量。
这些变化通过海洋和大气的相互作用，引起全球气候的剧烈变化。
地球进入冰期是一种相对缓慢的过程，它需要几千年的时间。
冰期期间，阳光辐射量减少，导致气温下降，海洋和大气中水蒸气减少，从而形成更多的降水以雪的形式降落在地面上。
这些积雪逐渐堆积起来，形成巨大的冰帽，压缩和冷冻陆地。
寒冷的气温也导致海洋的冰层快速扩张，使得北半球的海平面下降。
整个冰期期间，全球气候系统都被冰雪覆盖所主导。
然而，冰期过后，地球进入间冰期时期。
阳光辐射量增加，气温逐渐升高，冰雪开始融化。
随着冰川退缩，海水开始上升，重新覆盖之前被冰川覆盖的土地。
间冰期时期气候变暖，降水增多，植被重新繁荣，生物多样性增加。
在过去的历史中，间冰期时期持续的时间相对较短，通常只有几千年。
冰期和间冰期之间的气候变化不仅仅影响到地球生态系统，还对人类文明产生了巨大的影响。
在冰期时期，人类需要适应寒冷的气温和有限的资源。
他们依靠狩猎、捕鱼和采集为生，形成了早期人类社会。
而在间冰期时期，气候较暖和，农业得以发展，人类社会逐渐进入了农耕时代。
冰期和间冰期的交替已经发生了多次，每次的变化都对人类文明起到了关键的影响。
地球气候的演变与近百年气候变化
气瓶采样（5米距地高度）
在线连续（80米距地高度）
383pp m
375
CO2 月平均浓度 (ppm)
370
365
360
355
中国气象局-中国气象科学研究院
350
美国 NOAA CMDL CCGG
提供数据（Preliminary）
345
年
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
地球气候的演变与 近百年气候变化
目录
1、地质年代的气候变化的特征与主要驱动力 2、人类活动影响现代全球气候的证据 3、不同时间尺度地球气候演变的比较
• 地球的气候不断地在变化着，但地质年代的气 候变化总体上在时间上是缓慢的，而现代气候 变化是快速的，它比地质年代的气候变化速率 一般要快1千到1万倍。这种变化速度是空前的， 并且二氧化碳与温度变化总是以相同的趋势在 演变。二氧化碳是气候变化的一个关键驱动力。
南极Law Dome冰芯资料显示的近1000年大气CO2浓度
36 0
34
CO 0
2
度浓
32
(ppmv)0
30 0
28 0
100
120
140
160
180
200 年
0
0
0
0
0
0
工业化（1750年）以来，大气中温室气体明显增加。
（IPCC，2001）
38 0
37 0
36 0
C
35 0
浓O2 度
34 0
CO2浓度以1.8ppmv/年 的速率增长，而过去50年平均仅为1ppmv/
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在地球回暖过程中，发生了一次突然的冷事件 (13ka-11.5ka)，地球温度在100年以内可改例：
北美Laurentide冰盖 在冰消期中的变化
新仙女木事件
Younger Dryas
全新世 气候概况
中国 印度 巴比伦 埃及
中世纪
航海时代
文艺复兴
全新世 气候概况
中国 印度 巴比伦 埃及
中世纪
航海时代
文艺复兴
工业时代
全新世 (11.5k-Pres) • 温暖而稳定 • 略由暖到凉(1-2度) • 人类历史演进
现代气候变暖
小冰期之后，人类的工业革命（1750 年前后）吹响了影响地球气候的第一 声号角，化石燃料的大量燃烧使地球 温室效应不断加剧，全球各地的温度 开始一致性地上升…
冰消期
Deglaciation 21000年末次冰盛期(LGM)之后，地球两大冰盖 (北美Laurentide冰盖&北欧Scandinavia冰盖)开始 消融，面积快速减小，冰盖消融产生的淡水大量 注入北大西洋，海平面快速上升，地球气候摆脱 冰期的快速振荡，转入稳定的间冰期
新仙女木事件
Younger Dryas Event
Figure 2.24: Records of climate variability during the Holocene and the last climatic transition, including the 8.2 ky BP event (adapted from Johnsen et al., 1992; Hughen et al., 1996; Thompson et al., 1998; von Grafenstein et al., 1999; Jouzel et al., 2001). The shaded areas show the 8.2 ky BP event, the Younger Dryas event and the Antarctic Cold Reversal. The grey scale used in the Tropical North Atlantic record is a measure of sea surface temperature, deduced from the colour of plankton rich layers within an ocean sediment core. (IPCC 2001)
维京海盗的扩张
Viking’s Colonization
MWP时期北欧气 候十分温暖，冰 岛周围北大西洋 海域彻底开放。 公元800-1200年， 北欧斯堪迪纳维 亚半岛的维京海 盗开始武力扩张， 攻占英国北部、 殖民冰岛、格陵 兰岛南部、加拿 大东北部。 这是Viking的全盛 时期！之后小冰 期，北欧温度骤 降，Viking被迫南 侵，欧洲主要国 家被迫进入大航 海时代。
1677年冰封的泰晤士河
荷兰画家Hendrick Avercamp的画作 1608年
小冰期的主要原因：太阳活动
太阳黑子 孟德尔极小期
欧洲苏黎世天文台从1750年开始记录太阳黑子的数量，用放射性同位素可以反演 更早时期的太阳活动强度。据估计在17世纪的100多年中，太阳黑子非常的少， 太阳活动极端弱化，人们普遍认为这可能是小冰期中最冷时期的主要原因。
尼日利亚In Gall城的原住民为此跳舞、盛装迎接
HCO时期的气候证据2
古丝绸之路 Ancient Silk Road
全新世大暖期时(5000-6000年前) 塔里木盆地（今沙漠）是一片绿州， 大陆性森林覆盖，有众多定居在此部落生活 后来形成丝绸之路 …
全新世 气候概况
中国 印度 巴比伦 埃及
火山活动： Volcanic Activity
Weak VA 1000-1250
Strong VA
1250-1500; 1550-1700
1815年 Tambra火山 次年欧洲无夏 中印农业绝收
太阳活动： Solar Activity
Strong SA 1000-1400
Weak SA
1450-1850 太阳黑子观测证据
Mauritania
Gravure Rupestre, Algeria
Mauritania
Tadrart Acacus Libya
2008年9月NG刊登了摄影记者Mike Hettwer随古人类学家Paul Sereno在非洲尼日利亚沙漠中 探寻距今9000-8000年前的“Green Sahara”遗迹时所拍摄的一组照片
全新世气候强迫因子的讨论
Milankovitch轨道要素 之 岁差 （影响大体格局） 全新世前略暖，后略冷；HCO 热盐环流 （影响极端事件） YD；全新世中若干次冷事件（如：8.2ka Event） 太阳活动 （影响几百年尺度） MWP；LIA 火山活动 （影响几年～几十年～几百年尺度） MWP；LIA
Key 5：现代气候变暖(Global Warming)
全新世气候强迫因子的讨论
上次课谈到：
冰期-间冰期旋回
Glacial-InterGlacial Cycle
Interglacial Holocene
Last Glacial
Last Interglacial “Eemian”
全新世
全新世 气候概况
2.5 全新世以来的地球气候
全新世气候概况 Key 1：冰消期(Deglaciation)与新仙女木事件(Younger Dryas)
Key 2：全新世气候最适宜期(Holocene Climatic Optimum)
Key 3：中世纪暖期(Medieval Warm Period) Key 4：小冰期(Little Ice Age)
太阳活动 火山活动
工业时代
全新世 (11.5k-Pres) • 温暖而稳定 • 略由暖到凉(1-2度) • 人类历史演进
全新世气候最适宜期
Holocene Climatic Optimum
全新世气候最适宜期基本占 据了全新世前1/2的时间！ 这段漫长的（长达3-5千年） 温暖期（温度+1度），为脆 弱的人类社会的早期形成起 到了关键的“孕育”作用。 几个外号： Holocene Climatic Optimum Holocene Optimum Holocene Thermal Maximum Holocene Megathermal 中文： 全新世气候最适宜期 全新世大暖期
HCO时期的气候证据1
绿色非洲 Green Sahara
“6千年前，北非的Sahara沙 漠还是一大片湿地，在许多 北非地区古老的岩洞画上， 画有河马！”
今天的Sahara
Tadrart Acacus, Libya
Libyan Sahara
Tadrart Acacus, Libya
Saharan Rock Art
Key1
Key2 Key3 Key5
Key4
中国 印度 巴比伦 埃及
中世纪
Key3
航海时代
文艺复兴
工业时代
Key5
全新世 (11.5k-Pres) • 温暖而稳定 • 略由暖到凉(1-2度) • 人类历史演进
Key4
末次冰盛期 LGM (21ka)
冰消期与新仙女木事件
LGM
21000 Years Before Present
太阳活动+火山活动强迫
Crowley (Science, 2000) 指出近1000年来的气候 变化，特别是中世纪暖 期（MWP）和小冰期 （LIA），主要是由太 阳活动+火山活动共同 造成的结果。
(Crowley, Science, 2000)
影响地球气候变化的主要机制
轨道要素 热盐环流
• • • • • 每一种机制，对应特定的时间尺度、和相应的气候振荡幅度 我们可以相对容易地理解任意单一机理，但几乎不可能综合所有做出预测 人类从被动适应气候，向主动改变气候转变，工业革命是分水岭 气候系统内部，和人类社会内部都呈高度非线性，影响对未来的简单判断 没有先知、预言家、通灵者、大师，“上帝是指骰子”的
中世纪
航海时代
文艺复兴
工业时代
全新世 (11.5k-Pres) • 温暖而稳定 • 略由暖到凉(1-2度) • 人类历史演进
中世纪暖期与小冰期
Medieval Warm Period & Little Ice Age
Figure 6.11. Locations of proxy records with data back to AD 1000, 1500 and 1750 (instrumental: red thermometers; tree ring: brown triangles; borehole: black circles; ice core/ice borehole: blue stars; other including low-resolution records: purple squares) that have been used to reconstruct NH or SH temperatures by studies shown in Figure 6.10 (see Table 6.1, excluding O2005) or used to indicate SH regional temperatures (Figure 6.12).