中科院课件古气候学第2讲
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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。
湘教版地理八年级第二章第二节中国的气候第2课时教学设计课题中国的气候单元二学科地理年级八学习目标1.利用降水分布图,归纳出我国降水的时空分布规律,学会分析其形成原因。
2.能在图上指出我国干湿地区的分布,并说明它们对农业生产的影响。
3.能解释我国气候复杂多样的原因及影响。
4.能说出我国季风气候的形成原因,知道季风区和非季风区的界线。
5.了解我国多寒潮、梅雨、台风、沙尘暴等特殊天气。
重点掌握我国降水分布的特点及干湿地区的划分。
难点能够分析我国季风气候的成因。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课材料:我国南方地区出现暴雨天气。
提出问题:为什么我国南方地区降水多。
学生阅读材料感受我国南方地区降水之多。
利用实际生活中的例子,引起学生学习的兴趣。
讲授新课一、降水展示图片:我国年降水量分布图师:我国南方地区降水多,那么北方地区的降水情况是怎样的呢?其它地区呢?现在我们就来学习一下我国降水的分布情况。
自主学习:1.找出我国降水最多的地区和降水最少的地区。
2.找出我国800mm和400mm等降水量线。
3.总结我国降水空间分布的规律。
归纳总结:我国降水自东南沿海向西北内陆递减,南多北少,东多西少。
读图,完成自主学习内容,同桌之间可以进行交流。
组内合作探究,并发表自己的意见。
培养学生的读图能力,并能够总结问题。
培养学生合作的精神,锻炼学生的表达能力。
师:我国降水的差异这么大,你知道是怎么形成的吗?下面同学们组内探讨一下,我国降水分布特点形成的原因是什么。
合作探究:我国降水分布特点的原因。
师:以上是我国降水分布的空间规律,那么时间上呢,是不各月的降水量都比较平均呢,下面我们通过这几个城市的降水柱状图来分析一下。
展示图片:广州、武汉、哈尔滨、乌鲁木齐自主学习:4.比较广州、武汉、乌鲁木齐三城市降水量的多少,反映了我国降水怎样的空间分布规律。
5.找出下列城市降水较多的月份:广州为_____________________月,武汉为_____________________月,哈尔滨为________月。
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。
岁差的影响
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
完成一周运动
近日点轴与春分点的夹角
假定轨道为圆时,变化在1与-1间
-1代表夏至近日点,+1夏至远日点(轨道为椭圆,由偏心率调节幅度)
岁差变化的辐射效应
1、决定近日点何季出现
2、其影响两半球相反
3、低纬影响大于高纬
4、受偏心率调控
(偏心率越大,其调控
作用越大)
何时离太阳最近、最远
岁差变化的辐射效应
1、决定近日点何季出现
2、其影响两半球相反
3、低纬影响大于高纬
4、受偏心率调控
(偏心率越大,其调控
作用越大)
岁差变化对两半球的影响
岁差变化的辐射效应
1、决定近日点何季出现
2、其影响两半球相反
3、低纬影响大于高纬
4、受偏心率调控
(偏心率越大,其调控
作用越大)
岁差变化对两半球的影响
岁差变化的辐射效应
1、决定近日点何季出现
2、其影响两半球相反
3、低纬影响大于高纬
4、受偏心率调控
(偏心率越大,其调控
作用越大)
偏心率与地球到太阳的距离
偏心率的影响
偏心率对太阳辐射的影响
1、调节季节差别大小
2、两半球效应相反(北半球
夏季大时,南半球夏季小
3、两季最大差别可达30%
4、可对辐射总量微调
(0.2%)
其实偏心率通过调节岁差起作用!
5、三要素作用下太阳辐射沿纬度和季节作周期性变化
6月不同纬度太阳辐射变化曲线(夏半球P主要,冬半球高纬T主要)
12月太阳辐射沿不同纬度变化曲线(夏半球P主要,冬半球高纬T主要)
赤道区冬、夏呈反相位(幅度一致)。