全球变化第三章
全球变化1
最没有明天的国度
改变最多的极地人
最受影响的行业
最无辜的动物 最遭殃的大洲
乞力马扎罗的雪将不复存在!
为什么？
What is Global Change?
• 影响地球系统功能的全球尺度的变化
• 不仅仅是气候变化
• 社会经济、生物物理等
例如：changes in:
Reid & Miller (1989)
好莱坞电影《后天》
2004 年 5 月 28 日 ， 《后天》在全美各大 影院首轮上映！
故事概述~ 气候学家杰克霍尔（丹尼斯奎德饰演）观察史前气候研 究指出，温室效应带来的全球暖化将会引发地球空前灾难。 杰克博士曾警告政府官员采取预防行动，但警告显然已经太 晚。当罗得岛大小的冰山撞上南极洲冰棚后，全球气候引发 连锁效应：冰雹重袭东京，空前飓风袭卷夏威夷，印度罕见 飘雪，洛杉矶更刮起史无前例的龙卷风。杰克研究中的灾变 症候逐一显现：南北极冰帽的融解将大量淡水注入海洋。在 一场全球性超级暴风雨来临后，地球将步入一万年前的冰河 世纪。 正当杰克警告白宫紧急应变的同时， 他17岁的儿子山姆（杰克葛伦霍饰演） 被困在纽约，面临曼哈顿严重水患及不 断下降的温度。山姆到曼哈顿公共图书 馆避难，尝试由电话联络父亲，分秒必 争的杰克命令山姆，无论如何一定要守 在室内，并尽量保暖。此刻美国正式宣 布民众大规模向赤道方向撤离，杰克只 身北上前往纽约救山姆，但杰克完全无 法想象即将发生在他、他的儿子及地球 上的一切。
Mackenzie et al (2002)
• 大气组成
• 人口 • 海岸带N流通
NOAA
• 森林覆盖
• 渔业开发
FAO
Human influence seen from space
全球变化
气候变化: 全球变化研究是以地球系统科学作为指南,从行星地球整体角度出发,将地球的大气圈、水圈(含冰雪圈)、岩石圈和生物圈看成是具有有机联系的全球系统,把太阳和地心作为两个主要的自然驱动器,人类活动作为第三促动因素,发生在该系统中的重大全球变化是在上述力的驱动下,通过物理、化学和生物学过程的相互作用的结果。
全球变化的概念模型在此模型中，全球变化可以分为两个过程体系：物理气候系统和生物地球化学循环。
物理气候系统的子系统主要涉及：大气物理/动力学、海洋动力学、地表的水汽和能量循环；生物地球化学循环的子系统主要涉及：大气化学、海洋生物地球化学和陆地生态系统。
每个子系统都直接或间接地同其他子系统发生相互作用。
驱动全球变化的最终能源是太阳能。
能量和水以各种方式贯穿于整个体系。
同时，人类活动也受到全球变化的制约。
全球变化的研究对象,内容及意义：全球变化属近些年来由于时代的发展、科学的进步,社会的需要情况下,已经形成一门全人类共同关注的世界前沿科学。
它具有多学科交叉的特点,是一门具有很强生命力和新生长点的科学。
全球变化研究涉及的内容不仅是各国科学家关心的问题,也是许多国家政府首脑甚至全世界人类共同关心的问题。
政府和科学家对全球变化反映：A.背景：《京都议定书》1997年12月，149个国家和地区的代表在日本召开《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议，会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。
B《京都议定书》正式生效,2005年2月16日开始正式生效。
《京都议定书》生效后，二氧化碳减排额还将成为一种商品在世界流通。
C各国对《京都协议》的反映与对策：1表面上是环境问题，实质是经济、能源、政治问题。
2负面影响：·钢铁石化电机冲击巨大：其中电机电子产业中，以发电厂影响最大，电子产业的温室气体排放量并不多。
大型钢铁企业在加入世界钢铁协会时，被要求要进行二氧化碳的削减计划；·半导体产业重大负面：虽排放量相当低，但对地球温暖化的效应，是二氧化碳的数千倍。
第三章 全球变化研究方法
[教学目的与要求]
1.了解对过去全球变化各种研究方法的基本原理 2.理解如何利用各种代用指标恢复古环境
3了解全球变化动态监测的手段与内容
4了解全球变化模拟的类型，原理 [重点与难点] 各种研究方法的基本原理 [教学时数] 6学时 [教学方法与手段] 研究性讲授，利用多媒体展示教学内容；
黄土沉积特征
• 第四纪黄土沉积以黄土层和古土壤层交互沉积为特征。黄土层的 形成反映风尘堆积作用过程，而古土壤层的形成反映成土作用过 程。当风尘堆积作用大于成土作用时形成黄土层，反之，形成古 土壤层。 • 黄土沉积与寒冷的冰期相对应，古土壤与相对温暖的间冰期相对 应。 • 我国黄土主要分布在干旱荒漠区的外缘，表明黄土沉积时期当地 属于干寒草原环境，而古土壤发育时期则对应温暖的森林草原环 境。 • 黄土与古土壤层的交替变化是第四纪冰期---间冰期环境周期性变 化的反映。 • 根据黄土层的风化程度和古土壤发育程度的差别，推断环境在不 同时期的差别。 • 黄土—古土壤序列是目前已知的唯一能与深海氧同位素记录对比 的陆上沉积。两者有很好的对应关系。
• [参考书目]
• 朱诚,谢志仁,申洪源. 全球变化科学导论(An Introduction to Global Change Science). 南京: 南京大学出版社,2003.
• [课堂训练、作业思考题]
• 课堂训练：用多媒体手段指导学生利用图书馆资料及网 络资源，查阅相关书籍及期刊文献，了解现在全球变化 研究中目前的最新进展 • 作业思考题 • 1．反映全球变化的记录有哪些?如何利用这些指标重建 过去的全球环境变化？
全球变化教学大纲
全球变化教学大纲引言：随着社会的快速发展和全球化的加剧，全球变化问题已经成为当今世界所面临的重要挑战之一。
为了拓展学生的知识面，培养他们对全球变化的认知和理解，本教学大纲旨在提供全面而系统的全球变化教学内容，以帮助学生形成全球视野和跨文化意识。
第一章全球变化的定义和背景1.1 全球变化的概念和范围1.1.1 全球变化的定义1.1.2 全球变化的主要内容1.2 全球变化的背景和原因1.2.1 全球化的趋势1.2.2 人类活动对全球变化的影响第二章全球气候变化2.1 气候变化的基本概念2.1.1 气候和气候变化的定义2.1.2 气候变化的主要特征和指标2.2 全球气候变化的成因2.2.1 温室气体和温室效应2.2.2 人类活动对气候变化的贡献2.3 全球气候变化的影响和应对措施2.3.1 生态系统变化和生物多样性损失 2.3.2 天气极端事件的增加2.3.3 减缓和适应气候变化的措施第三章全球海洋变化3.1 海洋变化的基本概念3.1.1 海洋环境的基本特征3.1.2 海洋变化的主要指标3.2 全球海洋变化的原因和过程3.2.1 全球海温的变化3.2.2 海洋酸化和海平面上升3.3 全球海洋变化对生态系统的影响3.3.1 海洋生态系统的脆弱性3.3.2 渔业资源的变化和可持续利用第四章全球土地变化4.1 土地变化的概念和特征4.1.1 土地利用和土地覆盖的定义4.1.2 全球土地变化的主要形式和趋势4.2 全球土地变化的原因和影响4.2.1 城市化和农业发展的影响4.2.2 土地退化和生态环境破坏4.3 可持续土地利用的策略和实践4.3.1 土地保护和恢复4.3.2 生态城市规划和可持续农业第五章全球变化的国际合作与未来展望5.1 全球变化治理的国际机制5.1.1 联合国气候变化框架公约5.1.2 巴黎协定与全球减排目标5.2 全球变化问题的未来展望5.2.1 低碳经济和可持续发展路线5.2.2 科技创新和绿色转型结语：通过本教学大纲的学习，学生将能够全面了解和掌握全球变化的基本概念、成因和影响，并能够分析和评估全球变化对人类社会和自然环境的挑战与机遇。
全球变化PPT课件
1988年比1949～ 1979年平均气温增高0.34℃，全球表面平均温度
在20世纪平均升高了0.6℃ .
（据IPCC.Climate Change 2001 ）
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成因分析：1.自然因素
主要包括 火山活动、太阳活动、地壳运动、大气环流、 湿地生态系统（有机残体分解CO2、CH4释 放）、自然变率等。
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影响与危害
3.农作物产量发生改变
• 根据有效积温法则，气候变暖会引起 作物的生长期缩短，导致物质积累和 籽粒产量降低。
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影响与危害
4.疾病危害加剧
• 气候变暖使热量带向高纬移动,给许多 病菌提供了更为广阔的活动空间,病菌 的繁殖率和传播速度将更大更快. 全球 变暖夏季更热，诱发心脏、呼吸系统 疾病。
具体人为因素
1. 大量化石燃料的低效率使用。一方面使用量大，另一方面使用效率低。
2. 人口的急剧增多。需要更多的能源，粮食，住所。人增多需要更多能源加 剧使用与排放；人增多需要更多粮食和住所，砍伐、燃烧森林获得土地与 木材，一方面降低了森林的固碳作用；另一方面，把碳释放。争夺资源和 土地的连年战争，一方面增加了温室气体的排放，另一方面（火灾、砍伐 破坏森林）破坏了生态系统。
3. 积极的加强自然保护区建设，植树种草，加大绿地的 覆盖率增强固碳能力。
4. 加强环保教育。
5. 加强公共交通的建设，加强混合能源汽车的研发，集
中供暖。 19
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水
资
源
短
缺
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2ห้องสมุดไป่ตู้21/3/12
地球水资源
海洋水 97.2%
(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（）。
全球变化复习资料
第一章全球变化：由自然和人为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化。
地球系统科学和全球变化研究变革，四个主要表现：1、地球是一个有机联系的整体2、地球是一个以变化为特征的行星3、人类正在成为全球环境变化的驱动力4、可持续发展观全球变化研究的意义1、全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。
2、深化对地球系统的认识，发展地球系统科学。
3、改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学的发展科学内涵体现在三个方面1、以地球系统为基础2、以发生在各种时间尺度上的动态变化为核心3、人类是全球变化的驱动力，也是全球变化影响的承受者主要科学问题变化：地球系统是怎样变化的？驱动力：地球系统变化的主要驱动力是什么？响应：地球系统对自然变化和人类引起的变化是如何响应的？后果：地球系统变化的结果对人类的影响与人类的响应是什么？预测：如何预测地球系统未来的变化？国际全球变化研究的发展趋势①不同尺度的气候变率及其自然与人为原因辨识。
②地球系统各圈层之间及区域之间的相互作用过程。
③人类活动对全球变化的影响。
④全球变化的影响、风险与适应。
⑤全球变化的观测、监测和数据融合。
⑥地球系统模式的研制和改进及全球变化的模拟与预测。
国际全球变化研究的发展趋势①不同尺度的气候变率及其自然与人为原因辨识。
②地球系统各圈层之间及区域之间的相互作用过程。
③人类活动对全球变化的影响。
④全球变化的影响、风险与适应。
⑤全球变化的观测、监测和数据融合。
⑥地球系统模式的研制和改进及全球变化的模拟与预测。
中国的全球变化研究成就：1、建立了一批与全球变化研究相关的研究机构和基地。
2、形成了一支颇具规模的研究力量3、初步构建了全球变化观（监）测网络框架4、发展了气候系统模式及其分量模式5、取得了一批有国际影响的全球变化科学研究学术成果未来我国全球变化研究的方向与任务。
1、全球变化的事实、过程和机理研究。
2、人类活动对全球变化的影响研究。
3、气候变化的影响及适应研究。
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)XXX《全球变化科学导论》要点总结第一篇全球变化研究的基本问题第一章全球变化科学产生的背景及其研究内容及意义1、什么是全球变化？其产生背景？答：全球变化作为一个科学术语和一门交叉学科，是随着全球环境问题的出现和人类对其认识程度的不断深化而提出并发展起来的。
全球变化科学的精髓是系统地球观，强调将地球的各个组成部分作为统一的整体来加以考察和研究，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用和地球上的物理的、化学的和生物的基本过程之间的相互作用，以及人类与地球之间的相互作用联系起来进行综合集成研究。
即全球变化科学是研究作为整体的地球系统的运行机制、变化规律和控制变化的机理（自然的和人为的），并预测其未来变化的科学。
它研究的首先是一个行星尺度的问题——将大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈看成是有机联系的全球系统，把太阳和地球内部作为两个主要的自然驱动器，人类活动作为第三种驱动机制。
发生在该系统中的全球变化是在上述驱动力的推动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果。
全球变化科学是在时代发展、科学进步、人类活动的强烈影响和社会需要的背景下产生的，主要表现在以下几个方面：（1）硬件条件。
在20世纪末，全球国际性应用的探测器和预测预报系统已有约1000个高空站、个气象站、3000个飞行器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库，还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
（2）由于强烈的人类活动和社会经济的飞速发展，目前在环球范围内产生以下十大情况问题，急需国际社会合作共同解决。
主要有大气污染、温室气体排放和气候变暖、臭氧层破坏、土地退化、水资源匮乏和水体污染、海洋环境恶化、森林锐减、物种濒危、垃圾成灾、人口增长过快。
（3）从人类社会文明发展看，全球变化科学的产生是历史进程的必然。
（4）从历史发展角度看，全球变化研究有其科学思想的代表。
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4、导致全球变化的因素的分类（三类） 1）周期变化的因素 如太阳活动、地球轨道参数的变化。发生特点： 它们的作用是连续变化的，可导致全球环境的周 期性变化。 2）非可逆性变化的因素 如太阳长期演化、板块运动。发生特点：它们的 作用是连续性的，可能导致环境的非可逆性变化。 3）随机发生的因素 如火山活动、小行星碰撞。发生特点：发生的时 间是不确定的，但发生的频率服从一定的统计规 律，其作用的过程是暂时的，但所导致的全球变 化即可能是短期的扰动，也可能是长期的不可逆 的变化。
第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力
三、板块运动导致的海陆分布与地貌格局演化及其环境效应
1、海陆分布变化 海陆反射率差异 热力性质差异
第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力
三、板块运动导致的海陆分布与地貌格局演化及其环境效应
2、高海拔的山地或高原的隆起 积雪、冰川反射率 热力作用 动力作用（机械阻挡） 侵蚀风化过程的改变影响地球化学循环过程
第三节万年至数十万年尺度全球变化驱动力
一、地球轨道参数的周期性变化 二、地球系统内部对轨道参数变化的反馈 三、构造运动和火山活动驱动力
一、地球轨道参数的周期性变化 地球轨道的偏心率、地轴的倾斜度（黄赤交 角）和岁差（春分点的移动）等地球轨道参 数都是随时间变化而变化的，它们的变化均 会改变地球接受太阳辐射的季节和地区分布， 进而导致以冰期、间冰期交替为特征的全球 变化。
年际、年代际、百年际至亿年际的频谱，各 种时间尺度的变化过程相互交织，形成多种 多样的变化方式和不同幅度的变率。
衡阳盆地夏季降水特征时间尺度
《子波气候诊断技术的研究》
介绍了子波气候诊断新技术及其应用方法， 包括有关应用多类子波的Fortran语言程序、C 语言程序、Math card和Matlab高级语言程序， 以及结合国家有关重大科研课题的实例等。
第五节作为全球变化驱动力的人类活动
一、土地利用/覆盖变化 二、温室气体和人为气溶胶排放 三、全球水循环过程的人为改变 四、海岸带系统的人为改变 五、生物灭绝和生物入侵
第五节作为全球变化驱动力的人类活动
一、土地利用/覆盖变化 土地利用：人类为获取一定的经济、环境或 政治福利，而对土地进行保护、改造并凭借 土地的某些属性进行生产性或非生产性活动 的方式、过程及结果。
一、太阳活动的周期变化 二、火山喷发及火山活动的阶段性变化 三、地球系统内部过程
第四节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力
一、太阳活动的周期变化 太阳活动：太阳活动是指太阳表面上一切扰 动现象的总称。 主要有：发生在光球表面的黑子、光斑；发 生在色球层的谱斑、耀斑，以及日饵、日冕。
第四节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力 二、火山喷发及火山活动的阶段性变化
正常情况下，大陆冬季为高压、夏季为低压。然而，高 原区，一年中气压最高值出现在夏季，最低值出现在冬 季，年较差小于同纬度的陆地。 其原因又是什么呢？
夏季
冬季
夏季：高原区受到强烈的太阳辐射，使其温度远高 于周围大气温度，相对于环境大气，高原区便成为 一个热源，感热和潜热的形式不断向它上方大气输 送热量，使其上方大气温度高于周围大气温度。从 高原表面直到对流层顶这样深厚的气层内，都维持 着高温的特征。这决定了高山区对流层上部和平流 层下部是高压，而接近高山区的表面为低压。 冬季：
3、全球变化的驱动力（三个） 地球系统外因子
天文因素、地球内力因素
地球系统内因子
地球系统自组织过程中所产生的各种反馈作用。 人类活动
外部因子
内部因子 人类活动
图中黑 条带表 示什么？
海因里希事件
海因里希事件是1988年由哈特穆特·海因里希 博士得出的H1～H6的气候变冷事件，位于末 次冰期地层，是指在地质历史时期由于岁差 变化引起太阳辐射量的变化，从而导致北大 西洋冰盖不断向南扩张，使得全球气候发生 强烈变冷的事件，例如新仙女木事件。
据英国《每日邮报》2014年5月31日报道，日前， 印度尼西亚一座火山爆发，让人难以置信的是，火山灰 云被喷到大约12英里(约合19312米)的高空。 这次 火山爆发发生在努沙群岛的Sangeang Api山上，这里火 山分布密集，共有129个活火山。喷发出来的火山灰形 成了一个12英里的烟柱，形状酷似蘑菇云。这些图片被 一位名为菲安·埃芬迪(Sofyan Efendi)的职业摄影师拍到 了。火山喷发时，他正乘坐一架民用航班从巴厘岛飞往 西努沙登加拉省下拉布安，有幸拍下了这壮观的一幕。
第五节作为全球变化驱动力的人类活动
从愚公与现代人移山工具比较看“人类时代” 对地球系统的影响
2018年2月22日上午，衡阳市合江套湘江隧道北线掘进达510米，穿过江中最 低点。该隧道于2016年12月开工建设，全长1800多米，总投资10亿元，是衡 阳市首条过江隧道。隧道采用盾构法施工，分南线和北线。南线已于2017年9 月13日实现单洞贯通，北线今年5月可实现贯通。
2、全球变化的原因
全球变化的原因是维持地球系统平衡的关系 发生了变化。这种变化是通过维持地球系统 状态的某些过程的变异来实现的，初始的变 化在过程中通过一系列复杂的驱动与响应的 反馈作用而放大，并最终导致各圏层性质与 全球环境状态的相应改变，如气候变化、海 陆分布与地貌形态的变化、生物地带的变化 等。
第五节作为全球变化驱动力的人类活动 三、全球水循环过程的人为改变
第五节作为全球变化驱动力的人类活动 四、海岸带系统的人为改变
第五节作为全球变化驱动力的人类活动
五、生物灭绝和生物入侵 1、栖息地的改变、丧失和破碎。 2、生物资源的过度利用。 3、生物入侵。 4、环境污染。 5、农业、林业、渔业、畜牧业品种结构的单 一化。
第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力
一、太阳辐射输出的长期演化 二、地外物的撞击 三、板块运动导致的海陆分布与地貌格 局演化及其环境效应
第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力 一、太阳辐射输出的长期演化
第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力
二、地外物的撞击
讨论：地外物的撞 击对地球带来哪些 影响？
Sangeang Api山坐落在印尼的火山带上。自1512年 以来，这座山已经发生了20次火山爆发，已经被设为高 度警戒区快一年了。据统计，这个臭名昭著的火山带已 经发生了452场火山爆发，约占全世界火山爆发总量的 3/4。
第四节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力
三、地球系统内部过程 1、海气耦合涛动的年代际变化 2、大西洋经圈反转环流与热盐环流强弱的千年 尺度变化 3、陆地植被覆盖反馈
第五节作为全球变化驱动力的人类活动
一、土地利用/覆盖变化 土地覆盖：地球表面的生物物理状态，按覆 盖性质分为森林、灌丛、稀树草原、草原、 水体、湿地、作物用地、城市用地和裸地等， 土地覆盖变化包括生物多样性、现实的和潜 在的初级生产力、土壤质量以及径流和沉积 速率中的种种变化。
第五节作为全球变化驱动力的人类活动 二、温室气体和人为气溶胶排放
第三章全球变化的驱动力
第一节全球变化驱动力的来源及其特征时间尺度 第二节百万年以上尺度全球变化的驱动力 第三节万年至数十万年尺度全球变化驱动力 第四节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力 第五节作为全球变化驱动力的人类活动
第一节全球变化驱动力的来源及其特征时间尺度
1、全球变化的特征时间尺度 全球变化存在各种不同的时间尺度，包括
第三节万年至数十万年尺度全球变化驱动力
二、地球系统内部对轨道参数变化的反馈 1、与土地覆盖-地表反照率变化相关的反馈过程 2、与陆地植被覆盖-大气粉尘相关的反馈过程 3、与温室效应相关的反馈过程 4、大洋传送带的开启与闭合
第三节万年至数十万年尺度全球变化驱动力 三、构造运动和火山活动的驱动作用
第四节年代至千年尺度全球变化的自然驱动力