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第2讲古气候变化原因（轨道尺度）一、地球轨道变化与冰期旋回二、古气候变化的数值模拟不同尺度气候变化有不同的原因古气候变化三个时间尺度1、亚轨道尺度（sub-orbital time scales, 101－103年)－太阳活动(solar activity)等因素驱动2、轨道尺度(orbital-scale)－日照(insolation)季节、纬度配置变化驱动3、构造尺度(tectonical-scale)－岩石圈构造变化驱动前二者表现为波动性，后者表现为不可逆性太阳系中的各行星1、太阳系中各星体各有其运动轨迹和运动速度，从而使地球处在不断变化的重力场中，并导致其轨道三要素沿时间不断变化。
地球大气层顶部所接受的太阳辐射强度是太阳常数和地球轨道三要素的函数地球轨道三要素2、地球轨道三要素（1）、偏心率（eccentricity)表示运动轨道的形状（现为0.016)（2）、地轴倾斜度（obliquity or axial tilt)表示转动轴的倾斜程度（黄赤夹角）(23o27’)（3）、分点进动（岁差）(precession of equinoxes)表示某季地球－太阳的距离(现冬季近日点）3、轨道三要素变化偏心率：0.0--0.0607, 10万年周期、41.3万年周期地轴：22o--24o30’, 4.1万年周期岁差：1.9万年与2.3万年两个变化周期椭圆的偏心率偏心率与地球到太阳的距离地轴倾斜度（黄－赤交角）地球像陀螺一样，存在三种运动地球的轴进动(Wobble)运行轨道面缓慢旋转，带到长、短轴移动黄道面进动近（远）日点的季节进动－－岁差变化以上两种运动合在一起，引起分点、至点在黄道面上的位置变化4、对地球大气层顶部接受太阳辐射的影响地轴倾斜度的影响北半球冬季日照地轴倾斜度对辐射的影响地轴变化对太阳辐射的影响1、决定极圈、回归线纬度，极昼、极夜天数2、角度越大，高纬夏季辐射越多，冬季越少3、两半球影响一致（从季节角度论）4、其影响高纬大，低纬小两半球“季节影响一致性”地轴倾斜度变化及周期数值越大，高纬夏季接受辐射越多。
古气候重建方法与气候演化过程解释气候演变是地球不可避免的自然现象，对人类社会和生态环境产生深远影响。
了解过去气候演化的过程对于预测未来气候变化以及制定适应性居民政策至关重要。
古气候重建方法是通过研究古代气候记录来揭示过去气候演变的一种科学方法。
在本文中，我们将介绍几种常见的古气候重建方法，并解释气候演化的过程。
古气候重建方法主要通过分析自然记录中的气候指标，如化石、树木年轮、冰芯、沉积物等，以确定过去气候的变化。
其中，蛛网法、古树年轮分析、冰芯分析和沉积物记录是当前主要应用的方法。
首先，蛛网法是一种通过分析蛛网纹理来重建过去气候的方法。
蛛网是由蜘蛛根据环境条件和气候变化形成的复杂结构。
通过比较现代蛛网和古代蛛网的形态学特征，科学家可以推断出过去气候变化的模式。
这种方法特别适用于缺乏其他气候记录的地区。
其次，古树年轮分析是通过研究树木年轮中的年轮宽度和密度来推断过去气候变化。
树木生长受到气候因素的影响，包括降水量、温度和光照等。
年轮宽度和密度是树木生长的直接反映，因此可以通过分析树木年轮来了解过去的气候条件。
这种方法的优势在于可以提供长时间尺度上的气候变化信息。
冰芯分析是一种通过研究冰川和冰盖中保存的气泡和气候信息来重建过去气候的方法。
冰芯中的气泡包含了当时大气中的气体成分，如二氧化碳和氧气。
通过分析这些气泡的成分以及冰芯中的物理性质，可以推断出过去的气候特征。
冰芯记录了长时间尺度上的气候演化过程，尤其对于了解全球气候变化具有重要意义。
最后，沉积物记录是一种通过研究沉积物中保存的植物化石、微生物遗骸和气候指标来推断过去气候的方法。
沉积物是沉积在湖泊、河流和海洋底部的自然记录。
通过分析沉积物中不同物质的组成和分布，可以揭示过去的气候条件。
这种方法尤其适用于了解古代海洋和湖泊系统的气候演化。
以上介绍的几种古气候重建方法，各有优劣，但结合使用可以得到更准确的古气候重建结果。
从这些方法中可以看出，气候演变是一个复杂的过程，受到多个因素的影响，包括全球大气环流、太阳辐射、海洋温度和地表反射率等。
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感谢支持！(Thank you for downloading and checking itout!)古气候学概论一、古气候学基础古气候学定义与意义古气候学是一门研究地球历史时期气候状态的科学。
它通过对地质历史时期的沉积物、生物化石、土壤、冰芯、湖泊和海洋等各种自然记录的研究，揭示地球过去气候的变化规律，进而理解现代气候系统的运作机制，预测未来气候变化趋势。
古气候学的研究对于揭示地球的长期气候变化规律，理解全球变化过程，评估人类活动对气候系统的影响，以及为应对和适应全球气候变化提供科学依据具有极其重要的意义。
古气候学发展简史古气候学的发展可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始注意到地球气候在地质历史中存在着显著的变化。
20世纪初，随着地质学、地球物理学和生物学的进步，古气候学开始逐渐形成一门独立的学科。
特别是20世纪50年代以来，随着放射性同位素定年技术的发展和计算机技术的应用，古气候学进入了一个快速发展的阶段。
近年来，古气候学的研究方法和手段更加多样化，如大气化学示踪、生物标志物分析、气候模型模拟等，使古气候学的研究更加精细化和深入。
古气候学研究方法古气候学研究方法主要包括地质学方法、地球化学方法、生物方法、大气化学示踪方法和气候模型模拟方法等。
地质学方法主要是通过对岩石、沉积物和化石的研究，推断出古气候的状态。
地球化学方法是通过分析岩石和土壤中的化学成分，间接推断古气候条件。
生物方法则是通过研究生物化石和现生生物，了解古气候的特征。
大气化学示踪方法是利用大气中各种气体的来源和传输过程，推断出古气候的信息。
古气候学概论在我们所生活的这个地球上，气候的变化如同一场永不停歇的宏大戏剧，从古至今，不断地上演着各种精彩的篇章。
而古气候学，就像是一位时间的侦探，通过各种线索和证据，试图揭开地球气候过去的神秘面纱。
古气候学，顾名思义，是研究古代气候的一门科学。
它的研究范围极其广泛，涵盖了从地球诞生之初到有文字记载以来的漫长岁月。
通过研究古气候，我们能够更好地理解地球气候系统的运作机制，预测未来气候的走向，同时也能为应对当前的气候变化提供宝贵的历史借鉴。
那么，古气候学家们是如何展开他们的研究工作的呢？首先，地质记录是他们最重要的线索来源之一。
比如，地层中的岩石、沉积物，就像是一本本古老的日记，记录着当时的气候信息。
不同类型的岩石和沉积物形成于不同的气候条件下。
例如，石灰岩通常在温暖浅海环境中形成，而冰川沉积物则是寒冷气候的明显标志。
通过对这些地质材料的分析，古气候学家们可以推断出过去的温度、降水等气候要素。
除了地质记录，生物化石也是研究古气候的重要依据。
生物对环境的变化非常敏感，它们的形态、结构和分布往往能够反映当时的气候状况。
例如，通过研究古生物化石的分布范围和形态特征，我们可以了解到过去的气温和海平面变化。
像在寒冷的时期，一些喜暖的生物可能会向低纬度地区迁移，而它们的化石在高纬度地区的出现频率就会降低。
树木的年轮也是古气候研究的重要工具。
树木每年都会生长出一层新的年轮，而年轮的宽度和密度会受到当年气候条件的影响。
例如，在气候湿润、温暖的年份，树木生长旺盛，年轮较宽；而在干旱、寒冷的年份，年轮则会相对较窄。
通过对大量树木年轮的测量和分析，古气候学家们能够重建过去几百年甚至几千年的气候变化情况。
冰芯同样为古气候研究提供了丰富的信息。
在极地和高海拔地区，积雪会年复一年地堆积，形成冰层。
这些冰层就像时间的胶囊，封存着过去大气的成分和温度等信息。
通过分析冰芯中的气泡成分，我们可以了解到过去大气中二氧化碳、甲烷等温室气体的浓度变化，进而推断出当时的气候状况。
古气候学古气候学（paleoclimatology）古气候学是研究地质时期气候形成的原因、过程、分布及其变化规律的学科。
即根据物质成分、沉积岩结构特点和生物，按一定的理论和方法推断各地质时代的气候。
古气候学的研究与地质学、古生物学、地球化学、同位素化学、大气物理学和天文学等密切相关。
古气候学发展简史19世纪早期，古气候的研究材料主要来源于欧洲和北美。
由于当时北美前寒武纪晚期冰川沉积尚未发现，所以认为整个地质时期的气候都是温暖的，直到第三纪气候才开始变冷，到第四纪更新世出现冰川。
把高纬度地区指示温暖气候的沉积与化石，认为是热带或亚热带气候曾达到极地附近的证据。
19世纪后期至20世纪初期，在南大陆发现晚古生代冰碛物以后，地质学家不再把冰川看作是更新世特有的古气候现象。
于是对高纬度地区曾存在温暖气候的事实产生了另一种解释，即地质时期古地理面貌与现在不同，各大陆及相对的极地曾发生过大规模的位移。
这就是魏格纳大陆漂移说的基础之一。
与此同时，先后有不少论述古气候的论著，从而奠定了古气候学的基础。
20世纪50年代以后，利用现代大气物理学研究成果，古气候学在研究方法、测试技术、古气候成因研究以及应用上都有较大的发展。
还把地球的热平衡、辐射分布、大气环流、洋流、气候带等理论应用到古气候的研究中去。
此外，还对影响古气候的地内和地外原因进行深入探讨。
另一重要的进展是根据氧同位素对古气温的测定。
60年代以后，古代海洋和大陆温度定量恢复方法的发展，对第四纪大冰期陆、海、冰古地理的恢复，大气海洋一般环流模式及冰期气候的模拟，及地球轨道变化对气候的影响的研究等，使古气候学取得了很大发展。
古气候学基本内容按研究的侧重点不同，古气候学可以分为记述古气候学、成因古气候学、应用古气候学、历史古气候学四个学科。
记述古气候学，也称普通古气候学。
它研究古气候的各种生物、沉积标志，如化石或岩石代表在什么气候条件下生长或形成的，根据这些记录恢复某地区在一定时期的古气候。
古生物遗存解释古气候变化过程古气候变化一直是地球科学中的重要话题，深入理解古气候变化对于我们对现代气候变化的解读以及未来气候预测具有重要意义。
古生物遗存是研究古气候变化的一种重要工具，通过对古生物遗存的研究和解释，我们能够揭示古气候变化的过程和原因。
古生物遗存可以分为两大类，一类是古生物遗骸，另一类是古生物化石。
古生物遗骸主要指古代动植物的尸体、骨骼或组织等遗留下来的痕迹，而古生物化石则是指这些遗骸或遗留痕迹在经过埋藏、压实、石化等地质作用后形成的岩石化石。
这些古生物遗存可以通过地质学家和生物学家的研究进行解释，并提供关于过去气候变化的重要信息。
在研究古气候变化过程中，古生物遗存的分布和组成是关键。
根据不同古气候环境的特点，特定种类的生物会在某个地区或某个时间段内繁盛，形成独特的生物组合。
比如，古地中海地区的沉积物中常常可以发现古代有孔虫等微小海洋生物的化石，这是因为地中海地区的气候特点适宜这种生物的生存繁殖。
通过对这些化石的研究，我们可以推断出当时地中海地区的气候是相对温暖湿润的。
除了古地中海地区，其他地区的古生物遗存也能提供对古气候变化的重要线索。
例如，北极地区的古地层中常常出现恐龙化石和植物化石，这表明在白垩纪时期北极地区存在着相对温暖的气候条件。
与此相反，南极洲地区的冰川遗迹和冰蚀地貌揭示了该地区曾经存在着寒冷的气候条件。
这些古生物遗存的组合和分布规律在一定程度上反映了古气候变化的过程。
古生物遗存的解释与现代生物学和生态学的研究密切相关。
通过对现代环境中物种的适应性和耐受性的研究，我们可以推断出古生物在不同气候环境中的分布和表现。
例如，一些植物和动物具有较强的耐旱能力，如果在某个地区发现了这些物种的化石，可以推测该地区的气候在某个时期可能较为干旱。
另外，一些对温度敏感的古生物也可以提供关于古气候变化的重要信息。
通过对古植物叶片和动物骨骼中稳定同位素的测量，我们可以获得古气候变化的温度指示器。
古气候科技名词定义古气候中文名称英文名称：paleoclimate定义1：史前气候，其主要特征可从地质学和古生物学证据等推知。
所属学科：大气科学（一级学科）；气候学（二级学科）定义2：史前气候，其主要特征可以从古地理学、地质学和古生物学证据等推知。
所属学科：地理学（一级学科）；古地理学（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布全球古气候古气候是指现代气候以前的气候，包括历史气候和地质时期气候。
在地质学上，指地质时期气候。
古气候的研究，在地理学和气象学上，对于了解气候变迁、现代气候的形成、自然地理环境的演变有重要作用；在地质学上，对于地层划分和对比，地壳演化研究以及矿产资源成因和探测都有指导意义。
研究简况地球气候变迁遗留的痕迹很早就被人们所注意。
中国北宋时期的沈括通过对延州（今陕西省北部）化石的观察，提出在当时气候条件不宜竹类生长的延州，可能在“旷古以前,地卑气湿而宜竹”的观点。
1686年，英国R·胡克根据波特兰角的海龟化石和巨大的菊石，认为该地过去气候曾经是比较温暖的。
1840年，瑞典J·L·R·阿加西根据阿尔卑斯山的冰川堆积，第一次提出地球气候史上曾出现过冰期气候。
20世纪初，德国A·彭克和E·布吕克纳著《冰川时期的阿尔卑斯山》，将阿尔卑斯山第四纪大冰期划分为4个冰期(后又划分成5个冰期)。
20世纪以来，许多学者对古气候进行了研究。
中国气象学家竺可桢曾对历史气候作了大量研究，他的《中国近五千年来气候变迁的初步研究》(1972年)一文受到国内外有关学者的普遍注意。
研究方法气候记录地球上仪器观测的气候记录，最长不过二、三百年。
有两类资料可以把气候记录延长到没有仪器观测的年代：一类是历史资料，如考古发掘文物、历史文献等；另一类是各种天然气候记录，包括树木年轮、地层中的生物化石、植物孢粉、各类沉积物的特征，以及各种自然地理因子变迁的痕迹等。
古气候发展1、恢复古气候的方法古气候和古环境气候变化早为人们关注，洪涝、旱灾早与人类的生产、生活甚至生死存亡休戚相关。
自有文字以来，各地旱涝灾情的记载随处可见，可见气候与人类关系之密切。
近年来，人们又议论着一个新的话题：世界气候真的会越来越暖吗？世界气候变暖真能把南极大陆的冰盖融化吗？海平面真的会因此而出现灾难性的上升吗？……过去，环境变化并未被人们重视。
然而，近来，人们在关注气候变化的同时，也关心着环境状态的演变。
诸如，城市空气是否变得污浊，饮用水和食物是否被污染，南极臭氧洞是否能向北移动威胁人类的安全，……要评价现代气候和环境的变化很自然地要考证过去气候和环境的历史资料。
然而，有观测记录的历史气候资料，最长的只有数百年，而历史环境资料就更短了，真正有观测记录的是最近几十年的事。
科学家们知道，气候和环境变化的准周期长短不一，有几年，几十年，几百年甚至几千年。
因此，恢复古气候和古环境变化资料，是研究未来气候和环境演变的基础。
我国气候学奠基人竺可桢先生首先采用古代文字记载，物象等手段恢复了我国5000年来的气候演变，成为世界上研究古气候变化的一个里程碑。
然而，恢复古环境资料，恢复比5000年更古老的气候资料仍然没有得到解决。
冰芯正当气候学家和环境学家冥思苦想的时候，冰川学家帮了大忙。
冰川学家在研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时，采用了钻取冰岩芯样品的方法来测定冰川的年龄和形成过程。
他们发现，从冰川的冰岩芯样品中，不仅能测定冰川的年龄及其形成过程，还可以得到相应历史年代的气温和降水资料，以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量，开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。
由于南极大陆的冰盖厚度深达几百至几千米，而且气候极其寒冷，成冰过程中无融化现象，因而，从这儿钻取的冰岩芯样品能较准确地代表历史气候和环境的真实状况，这是南极得天独厚的条件。
记载表明，从南极大陆冰盖获取的冰岩芯样品，至今已超过2000米，获得了15万年以前的古气候和古环境资料。
