第5章第3节冰期-间冰期之间的转换机制
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第六章 新生代衰落与第四纪全球变化
转换过程的不对称性。 环境要素的协同性 状态转换过程中的时滞现象 快速变化事件
第三节 冰期间冰期的转换机制
从全球变化记录中可以检测出与地球 轨道参数变化相同的周期，且全球变化 的记录与根据地球轨道参数变化计算的 太阳辐射的峰谷变化存在着对应关系， 这种对应关系说明地球轨道参数变化可 能是第四纪环境周期变化的驱动力，地 球轨道参数的变化导致了冬季和夏季之 间、极地和赤道之间太阳辐射量变化的 对比，从而导致极地冰盖的周期性扩张 与收缩。
冰期
气候变暖
冰盖
大洋
海平面上升
托起搁浅冰盖
冰盖破碎外流
冰盖变薄
内陆冰体受损
陆地高处冰体向外流的增温使冰体融 化，而是靠崩裂的海冰随海流飘走之后由海 水的热量使冰融化； 陆地上冰盖边缘的冰水湖泊中亦如此；
上述现象即冰盖退缩比冰盖扩张迅速的多的 原因之一······ 此为，还有以下因素······
气候变冷与冰雪覆盖的关系
气候变冷导致高纬度地 区冰雪覆盖的积累与扩 展，而陆地冰盖与 海水 的扩展进一步促进了气 候变冷；如右图：
气候变冷 冰雪积累
一、从间冰期到冰期 在从间冰期向冰期的转换过程中，大 量水分从海洋中转移到冰盖中固定下来， 导致全球海平面随着冰盖的强烈扩张而发 生大幅度下降，大洋缩小，海面蒸发减弱， 导致全球降水减少，气候变干，陆地冰盖 因缺水而不会无限制的增大。关系如下图：
冰盖与海冰反馈 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 大洋传输带的变化 火山活动作用
冰期-间冰期之间的转化机制
冰盖与海水反馈 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 大气传输带的变化 火山活动的作用
一、冰盖与海水反馈
北半球冰盖随冰期-间冰期的转换而发生大 幅度的往复进退 表现: 1 冰雪积累、冰盖扩展的过程十分缓慢 2 冰川融化、冰盖退缩的过程十分迅速
第三节 冰期间冰期的转换机制
从全球变化记录中可以检测出与地球 轨道参数变化相同的周期，且全球变化 的记录与根据地球轨道参数变化计算的 太阳辐射的峰谷变化存在着对应关系， 这种对应关系说明地球轨道参数变化可 能是第四纪环境周期变化的驱动力，地 球轨道参数的变化导致了冬季和夏季之 间、极地和赤道之间太阳辐射量变化的 对比，从而导致极地冰盖的周期性扩张 与收缩。
冰期
气候变暖
冰盖
大洋
海平面上升
托起搁浅冰盖
冰盖破碎外流
冰盖变薄
内陆冰体受损
陆地高处冰体向外流的增温使冰体融 化，而是靠崩裂的海冰随海流飘走之后由海 水的热量使冰融化； 陆地上冰盖边缘的冰水湖泊中亦如此；
上述现象即冰盖退缩比冰盖扩张迅速的多的 原因之一······ 此为，还有以下因素······
气候变冷与冰雪覆盖的关系
气候变冷导致高纬度地 区冰雪覆盖的积累与扩 展，而陆地冰盖与 海水 的扩展进一步促进了气 候变冷；如右图：
气候变冷 冰雪积累
一、从间冰期到冰期 在从间冰期向冰期的转换过程中，大 量水分从海洋中转移到冰盖中固定下来， 导致全球海平面随着冰盖的强烈扩张而发 生大幅度下降，大洋缩小，海面蒸发减弱， 导致全球降水减少，气候变干，陆地冰盖 因缺水而不会无限制的增大。关系如下图：
冰盖与海冰反馈 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 大洋传输带的变化 火山活动作用
冰期-间冰期之间的转化机制
冰盖与海水反馈 大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 大气传输带的变化 火山活动的作用
一、冰盖与海水反馈
北半球冰盖随冰期-间冰期的转换而发生大 幅度的往复进退 表现: 1 冰雪积累、冰盖扩展的过程十分缓慢 2 冰川融化、冰盖退缩的过程十分迅速
冰期与间冰期
中国对冰期的研究起步较晚。自 20 年代起李四光等研究第四纪冰川。1947 年李四光发 表《冰期之庐山》 ，为中国第四纪冰川研究奠定基础。
二、简析冰期
1、 冰期的定义和已知的几次冰川
综合有关资料，我们认为冰期是地球上气候寒冷，冰川作用强烈，大规模冰川覆盖地球 表面的地史时期。 冰期有广义的与狭义的。 广义的冰期指前寒武纪晚期、 石炭纪至二叠纪和新生代的冰期 等，此时地史中气候寒冷，极地广布冰盖，中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用。也有人 使用大冰期一词代替广义的冰期。 狭义的冰期是指低一层次与间冰期相对应的冰期。 在大冰 期中，气温不是在一个寒冷的水平上，寒冷与相对较温暖的时期循环变化着。较寒冷的时期 叫做冰期，为区别于广义上的冰期我们在这里称其为亚冰期。该期间，冰川作用最强烈，高 纬度地区（极地）的冰盖向中、低度伸展，高寒地区的雪线显著下降，冰体覆盖面积加大， 冰层增厚，海水量相应减少，致使海平面下降形成大量海退。大冰期中相对温暖的时期叫做
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地质时期气候变化的证据：冰期与间冰期交替
摘要：近些年来，地球变暖成为人们关注的热点，但也有科学家人文地球将迎来一个新的
亚冰期。 冰期的来临是受很多因素影响的， 如太阳系在银河系内运动、 地球绕太阳的运动等。 同时， 科学界对人类活动对地球气候影响的程度也是看法不一的。 此文我们将对冰期作简单 分析，并试图对千年尺度上冰期是否到来作出预测。
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三、影响冰期的因素和对亚冰期来临的预测
不同的影响因素在不同的时间尺度上影响着气候， 从不同的时间尺度上研究现在的气候 状况得出的结果也是不同的，如若以亿年为尺度，目前是地球温度最低的时期，但若以万年 为尺度的话，两万年以前比现在要冷得多。
【doc】冰期-间冰期旋回
冰期-间冰期旋回第4卷第1期2008年1月气候变化研究进展ADV ANCESINCLIMATECHANGERESEARCHV o1.4,N0.1January,2O08冰期一间冰期旋回Glacial—InterglacialCycles王绍武..(1北京大学物理学院大气科学系,北京100871;2中国气象局气候研究开放实验室,北京100081)第四纪(2.5MaBP)气候的一个重要特征就是冰期一间冰期旋回.目前我们正处于间冰期中,气候温暖.这个间冰期地质学家称为全新世,是从11.5kaBP开始的,至今已延续了1万年以上.而在此之前是距我们最近的一次冰期,称为末次冰期.末次冰期冰盛期(LGM)出现于21kaBP.那时的全球平均温度比现代(指工业化前)低4～7℃,个别地区低10~C以上,例如南极可能低10~C,格陵兰低21℃.末次间冰期(LIG)即上次间冰期出现于(130±1)kaBP到(116±1)kaBP,那时的温度峰值可能比现代高….根据近740ka的南极冰芯资料,100ka旋回占显着优势,特别在近430ka非常突出.海平面,黄土磁化率及深海60资料[41也提供了类似的冰期一间冰期旋回的证据.根据中国黄土粒度的变化,可以对过去2.5Ma的冰期间冰期旋回有一个比较系统的认识[51.大约近0.8Ma以来粒度比值功率谱显示出3种周期;100ka,41ka及23ka.然而,后两种周期很弱.这同冰的60分析完全一致.再向前大约0.8～1.6MaBP则41ka周期占绝对优势,此外只有19ka周期在功率谱中有十分微弱的峰值.1.6～2.5MaBP最强的仍是41ka周期,其次为400ka周期及66ka周期以及微弱的23ka周期.2.0MaBP以来深海沉积60的分析与黄土的结果IS]基本一致.近0.6MaBP以来,100ka周期占绝对优势.0.6～2.0MaBP,41ka周期也很突出.但是100ka周期仍占很大比重,特别在0.6～1.2MaBP期间100ka周期在功率谱中的峰值还略高于41ka周期.深海沉积与黄土序列这种差异可能反映了代用资料性质以及资料地理位置的影响.但是无论如何,大部分周期反映了地球轨道要素变化的影响;即地轴倾斜度41ka周期,地球轨道偏心率400ka及100ka周期, 及岁差19ka及23ka周期.这些周期是第四纪冰期～间冰期旋回的主旋律.究竟是什么机制导致了冰期生成及结束?目前较为一致的看法是:夏季北半球陆地接受的太阳辐射起着决定性的作用.如果接受到的太阳辐射少,冬天的积雪在夏季没有完全消融,冰盖就开始增长.考虑地球轨道要素计算的地球各纬度在不同季节接受太阳辐射的变化[7-8],证实了米兰科维奇理论.例如,末次冰期开始于(116±1)kaBP,就与65.N6月中旬太阳辐射偏低(40w/m2)有关.但是,过去的研究表明,单纯考虑地球轨道要素造成的太阳辐射在不同地区,季节分配的差异,复制不出各种代用资料揭示的冰期一间冰期旋回中那么大的温度振幅.古气候模式比较计划一第2阶段(PMIP一2)大气海洋耦合模式,在考虑温室效应及冰盖的反馈后,得到了与实际接近的结果[911].研究表明,大气中CO,浓度的反馈作用对冰期气候的形成有重要的影响.南极冰盖埋藏气泡中的空气样本证实,在寒冷的冰期CO浓度只有约190mL/m(ppm),而在温暖的间冰期约280mL/m.并且,大气中CO,浓度的变化落后于温度变化数百年乃至千年[121.气候模拟研究表明,考虑了地球轨道要素造成的太阳辐射季节分配在不同地区的变化,以及冰盖与温室气体的反馈,可以模拟出LGM时比现代(指工业化前)气温低3～5℃.如果再加上大气尘粉浓度及植被的影响,冰期的降温可以在此基础上再下降1～2oC….对于LGM温度在全球的分布现在已经有了更多的了解,而过去LGM热带太平洋海温就是一个迷.根据1981年CLIMAP[13项目得到的热带太平洋SST比现代的可能高,特别是热带东南太平洋,甚至可能高2℃.但是,最新的观测及模拟结果都证明,两个半球热带大洋SST在LGM时要比现代低1～2℃…. 研究气候变化的一个重要目的就是气候预测.既然人们已经对冰期～问冰期旋回有了比较系统的了解,对其成因也有了初步的认识,我们就可以根据现代的科学知识预估未来冰期一问冰期旋回的发展.近430ka以来, 100ka旋回十分突出.在一个100ka的旋回中,间冰期平均只占旋回长度的20%,也就是20ka左右.不过,不同旋回中间冰期长短不一,240kaBP回旋的间冰期只有几千年,而400ka回旋的问冰期长达28ka….仅就问冰期长度来看,日前已经超过了过去最短的间冰期.因此,似乎存在着冰期来临的威胁.但是,根据地球轨道要素计Adv.Clim.ChangeRes.,2008,4(1):61—62】6162气候变化研究进展2008年算的未来100ka地球各纬度冬,夏接受的太阳辐射来看, 未来30ka之内不存在北半球高纬夏季接受太阳辐射明显减弱的可能.因此,不可能存此时间内开始…个新的冰期.此外,还有一个要考虑的因素就是人类活动造成的温室气体增加.这可能使格陵兰冰盖完全消融,从而推迟下次冰划的到来….但是,对这种观点,也有不同意见.关于个冰期何时到来,是否会因为人类活动的影响而推迟的问题,仍是一个当前争议的热点.参考文献王绍武:**************.cn[5]DingZL,YuZW,RutterNW,etalTowardsanorbitaltimesca1efor[6][7][8][9】[11JansenE,OverpeckJ,BriffaKR,eta1.Paleoclimate[M]//SolomonSU0] D,QinDH,ManningM,etalClimateChange2007:ThePhysical ScienceBasis.ContributionofWorkingGroupItotheFourthAssessment ReportoftheIPCCCambridge,UK:CambridgeUniversityPress, 2007:433-497EPICACommunityMembers.EightglacialcyclesfromanAntarcticice core_J1Nature,2004,429:623～628DingZL,DerbyshireE,YangSL.etalStacked2.6Magrainsize recordfromtheChineseloessbasedonfivesectionsandcorrelationwith thedeepsea6Orecord[JJ.PaIeoceanography,2002,17,1033,doi:10,l029/2001PA000725LisieckiLE,RaymoMEAPliocene-Pleistocenestackof57globally distributedbenthic~3'80records_J1.Paleoceanography,2005,20,PA1003.doi:10.1029/2004PA001071962Jadv.Clim:ChangeRes;;2008,4(1):61—62[12][13】[14]ChineseloessdepositsLJ].QuatSciRev,1994,13:3970ImbrieJ,BergerA,BoyleEA,eta1.Onthestructureandoriginofmajor glaciationcycles2:me100000一yearcycle[J]Paleoceanogeaphy;1993, 8:699-735BergerAL,LoutreMFInsolationvaluesfortheclimateofthelast10 millionyears_J1.Quat.SciRev.,1991,10:297317LoutreMF,PaillardD,VimeuxF,eta1.Doesmeanannualinsolation havethepotentialtochangetheclimate?IJ】.EarthPlanetSci.Lett, 2004.221:1—14Masson—DelmotteV,KageyamaM,Braconnoteta1.Pastandfuture polaramplificationofclimatechange:climatemodelintercomparisons andice—coreconstraints_J1.ClimateDyn,2006,26:513529Otto'BliesnerBL,TomasR,BradyEC,stGlacialMaximumandHoloceneclimateinCCSM3_JjJClimate,2006,19:25672583 KageyamaM,CharbitS,RitzC,eta1.Quantifyingice.sheetfeedbacksduringthelastglacialinception_j1Geophys.Res.Lett.,2004,31.doi:101029/2004GL021339MudelseeM.ThephaserelationsamongatmosphericCO2content,temperatureandglobalicevolumeoverthepast420ka『JJQuat.Sci. Rev.,2001,20:583—589 CLIMAPProjectMembersSeasonalReconstructionsoftheEarth,s SurfaceattheLastGlacialMaximum[M]//GeologicalSocietyof AmericanMapandChartSeries,MC-36.Boulder,CO:GeologicalSocietyofAmerica,1981:118 LoutreMEBergerALFutureclimatechanges:areweenteringan exceptionallylonginterglacial_J1.ClimaticChange,2000,46:6190 234。
(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（）。
全球气候变化及冰期与间冰期交替原因论文
全球气候变化及冰期与间冰期交替原因论文摘要：全球气候变化问题是世界日益关切的问题。
尽管许多人半信半疑地接受了温室气体是全球气候变化的主要因素这一观点，但许多科学家仍然持怀疑态度，他们用大量的证据驳斥了这一观点，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素。
在过去的一个世纪里全球气候发生了明显变化。
地球表面平均气温升高了0.8 ºC（或1.4 ºF），其中升高的2/3是发生在1980年以后。
全球变暖产生了一系列严重后果，如冰川消退、海平面上升、降水量重新分配、沙漠扩展等，并对人类及全球生态系统产生了显著影响，包括由于作物产量减少造成的食物紧缺的威胁以及由于洪水淹没造成的居民住房的损失[12]。
全球气候的变暖及其严重后果引起了许多人的关注，而且对于如何应对气候的变暖，引起了全球广泛的政治争论、公开辩论以及各种学术研究[15]。
为了有效地应对全球气候的变化，首先必须弄清楚全球气候变化的原因，然后再找出有效的对策。
气候的变暖已经确定无疑，且许多人认为这主要是由于人类燃烧化石燃料、砍伐森林等活动造成的。
但是，科学界对此结论仍有争议，以非政府间国际气候变化专门委员会（NIPCC）为代表的许多专家用大量的证据驳斥了这一观点[5-6]，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素，但他们并没有找出具有说服力的自然驱动力。
于是，作者研究了各种可能引起气候变化的自然驱动力，发现火山活动能改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素。
1 气候变化的原因根据现有的研究结果可知，能影响气候变化的因素主要有。
（1）地球轨道的变化：地球轨道的微小变化就能改变阳光在地球表面上的季节性分布和地理性分布。
地球轨道的变化对气候的变化影响较大，而且与冰期和间冰期显著相关[4]。
（2）太阳辐射：自1978年以来，人们已用卫星精确地测量了太阳辐射。
这些测量表明自1978年以来太阳辐射并未增加，所以在过去30年中，气候变暖不能归因于太阳辐射的增加[11]。
第5章 主要生源要素的生物地球化学循环
h
15
• 氨离子以NH4+ 和NH3两种形态存在，二者存 在如下平衡：
NH4 + ←⎯→NH3 + H +
pH=8.1时，95%的氨以NH4+形态存在， 仅5%以NH3形态存在。
• 海洋中有机氮均以-3价存在，其中最重要的组
分是腐殖质，其次包括氨基酸、核酸、氨基糖、
尿素以及它们的聚合物（如DNA、RNA、甲壳
hLeabharlann 39第3节 磷的生物地球化学循环
• 一、海洋磷循环研究的重要性
• 磷是地壳中丰度排在第11的元素;
• 1669年首先由德国炼金术士Henning Brand所发 现;
• 1800s，人类开发出通过磷灰石与硫酸反应合 成磷化肥的技术;
• “挑战者”号航行全球期间（1873-1876），在海 底首次发现磷灰石的存在，此后在世界许多海 域海底中均发现磷灰石;
吸收更多大气
CO2
h
10
• 假说三：海洋反硝化作用机制（Ganeshram等，
Nature, 1995；Altabet等，Nature, 1995；Ganeshram等， Paleoceanogr., 2000）
冰期时海洋反硝化作用降低 增加海洋结
合态氮储库
激发生物生产力
有机碳输出通量增加 吸收更多大气
h
32
• 初始时，PON降解产生NH4+，它激发了亚硝基单 孢菌）的生长，这些细菌将NH4+氧化成NO2-。 此导致水体NH4+浓度降低，而NO2-浓度升高。
• 高浓度的NO2-激发硝化细菌的生长，硝化细菌将 NO2-氧化成NO3-。最终，所有DON均被转化为 NO3-。
• 未被降解的残余PON主要由较为惰性的组分构成 ，它们无法被好氧海洋细菌降解。
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。
《全球变化》课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程编码：12014007课程名称：全球变化英文名称：Global Change课程类型：专业核心课总学时：64讲课学时： 50 讨论：14学分数：4适用对象：地理科学、资源环境与城乡规划先修课程：自然地理学、人文地理学、经济地理学、自然资源学原理执笔人：陈永金审核人：张金萍一、课程性质、目的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、课程教学和教改基本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。
讲课过程中重视学生的参与，实行探究式学习课堂教学模式改革，重视理论与实践的结合，通过作业、报告等将知识技能转化成自身素质。
三、课程各章重点与难点第一章地球系统与全球变化一、本章重点：地球系统的构成全球变化研究内容二、本章难点：三、教学要求：掌握地球系统的概念与组成，理解全球变化的内涵以及全球变化研究内容，了解全球变化主要时空特征。
第5章 第2节 第四纪冰期—间冰期变化
北半球冰盖的发育按照这样的模式：冰雪积累形成冰盖的过程十分 缓慢，但冰川融化、冰盖退缩的过程却十分迅速，冰盖随冰期—间 冰期的转换发生大幅度的往复进退（以深海δ18O的变化为代表）。 珊瑚礁阶地所记录的海平面变化与深海氧同位素的变化大体同步 。 陆上的黄土记录显示，深海氧同位素记录的间冰期或间冰段对应于 形成古土壤的温暖湿润时期，冰期或冰段对应于黄土迅速堆积的冷 干时期； 冰芯记录也显示，冰期时极地降水减少，粉尘浓度增大，温室气体 CO2和CH4的含量减少；间冰期时降水增多，粉尘减少，温室气体含 量增加。
1988年，Heinrich发现末次冰期北大西洋深海沉积物岩 芯中常包含数6层陆源冰漂砾含量增多的沉积物，表明 末次冰期内曾发生过多次北极冰山向海里倾泻的事件， 代表大规模冰山涌进的气候效应而产生的快速变冷事件， 又称冰筏事件。
6次时间为：69000、36000aB.P、52000、27000、21000、 14300 a B.P.。 使大气温度又降低3~6℃，周期5000~10000a，持续时间 200~2000年，随后却突然升温，在短期内温度变幅可达 5℃。 可能是末次冰期北半球普遍的气候振荡事件，在湖泊沉积 物中以及中国的黄土有记录。
新仙女木事件最初发现于西北欧，曾被认为是局限在 欧洲的地区性事件。近年来，随着对快速变化事件的日益 关注，在地中海地区、以色列、中国、太平洋、北美洲、 澳大利亚、南美洲等世界的许多地区均发现与之相对应的 信号，表明该事件可能是一个全球尺度的事件。
上述快速变化事件也被称为亚轨道或“亚米兰柯维奇”事 件。尽管这些事件的成因机制尚不十分清楚，但它们的存在至 少说明了某些环境变化过程非常迅速，对这些事件的研究，为 认识全球气候快速变化的原因以及生物对变化的响应提供了线 索，因此受到普遍的关注。
全球变化的主要过程【优秀完整版】
以自水然环的境的稀破坏释为代作价，经用历了，原始海农业水、传密统农度业和现降代农低业三并个发上展阶升段。到表面，然后向西运动
9×1021J，远远超过了地球轨道要素所引起的日照率变化所产生的影响，这些热量的有无对高纬度的温度与大陆冰盖的生消有重大的 影响。
返回到大西洋以平衡外流的水体。构成了一个跨越大西洋和 夏季，由于大陆比海洋暖，在印度半岛的西北部形成热低压，产生著名的印度西南季风，高现象和气候变化。 冬季，由于大陆比海洋冷，在西伯利亚形成强大的冷高 压，给东亚带来了东北季风，低温干燥，风力强劲，此 偏北风强烈时即为寒潮；夏季，由于大陆比海洋暖，在 印度半岛的西北部形成热低压，产生著名的印度西南季 风，高温、湿润和多雨。偏南气流和偏北气流相遇，往 往会形成大范围的降雨带。
沃克环流
东赤道太平洋冷水域的上空大气强烈下沉，西赤 道太平洋印度尼西亚海洋大陆上空大气对流强烈，大 气以上升为主，形成的一个闭合的东西向环流圈，称 为沃克环流。
沃克环流通过大气的遥相关作用影响到世界其它 地区，在整个赤道纬圈均存在沃克环流。
沃克环流是赤道地区海气作用的产物，并通过大气 的遥相关作用影响到世界其它地区，在整个赤道纬圈均 存在沃克环流。
在各个大陆以夏季风降水为主的地区，冰期时气 候寒冷干燥，植被退化，某些内陆干旱地区沙漠扩张， 黄土堆积，湖面收缩下降。在以冬季风降水为主的内 陆干旱地区气候则寒冷湿润，湖面上升扩张。
间冰期（interglacial epoch)：
是指两次冰期之间的温暖时期。冰川退缩，海平 面回升，气候和生物带向两极方向迁移。
温室效应
温室气体（CO2、水汽、氧化亚氮、甲烷和氯氟烃 等）对太阳的短波辐射进入地球影响不大，却能强烈地 吸收地球的长波辐射，从而在地球的表面形成一层保温 层，使地球所接收的太阳能不是马上就散失掉，而是在 其返回宇宙空间之前反复地加热地球，使地球变得象温 室一样温暖，这就是通常所说的“温室效应”。
9×1021J，远远超过了地球轨道要素所引起的日照率变化所产生的影响，这些热量的有无对高纬度的温度与大陆冰盖的生消有重大的 影响。
返回到大西洋以平衡外流的水体。构成了一个跨越大西洋和 夏季，由于大陆比海洋暖，在印度半岛的西北部形成热低压，产生著名的印度西南季风，高现象和气候变化。 冬季，由于大陆比海洋冷，在西伯利亚形成强大的冷高 压，给东亚带来了东北季风，低温干燥，风力强劲，此 偏北风强烈时即为寒潮；夏季，由于大陆比海洋暖，在 印度半岛的西北部形成热低压，产生著名的印度西南季 风，高温、湿润和多雨。偏南气流和偏北气流相遇，往 往会形成大范围的降雨带。
沃克环流
东赤道太平洋冷水域的上空大气强烈下沉，西赤 道太平洋印度尼西亚海洋大陆上空大气对流强烈，大 气以上升为主，形成的一个闭合的东西向环流圈，称 为沃克环流。
沃克环流通过大气的遥相关作用影响到世界其它 地区，在整个赤道纬圈均存在沃克环流。
沃克环流是赤道地区海气作用的产物，并通过大气 的遥相关作用影响到世界其它地区，在整个赤道纬圈均 存在沃克环流。
在各个大陆以夏季风降水为主的地区，冰期时气 候寒冷干燥，植被退化，某些内陆干旱地区沙漠扩张， 黄土堆积，湖面收缩下降。在以冬季风降水为主的内 陆干旱地区气候则寒冷湿润，湖面上升扩张。
间冰期（interglacial epoch)：
是指两次冰期之间的温暖时期。冰川退缩，海平 面回升，气候和生物带向两极方向迁移。
温室效应
温室气体（CO2、水汽、氧化亚氮、甲烷和氯氟烃 等）对太阳的短波辐射进入地球影响不大，却能强烈地 吸收地球的长波辐射，从而在地球的表面形成一层保温 层，使地球所接收的太阳能不是马上就散失掉，而是在 其返回宇宙空间之前反复地加热地球，使地球变得象温 室一样温暖，这就是通常所说的“温室效应”。
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2．大气温室气体的反馈与气溶胶反馈
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温室气体CO2 和CH4的含量在冰期时减少，在间冰期时增大， 呈现与温度变化相同的趋势。 在增暖事件中，CO2的变化与温度的变化几乎是同步的，但 落后于日射变化。在变冷事件中，温度变化落后于日射变化， 而CO2 的变化又落后于温度变化。
大气CO2变化可能主要地是海洋的“生物泵”作用所产生的一 种效应。 在冰期的寒冷时期内，海洋表面冷却增强，使得作为海洋生物 生活空间的海洋混合层的深度增大，混合层的深度愈大，意味 着有更多的浮游生物生长，因此有更多的碳被固定到深海沉积 之中，相应地海洋表层从大气中获得更多的CO2，导致大气 CO2的减少。 相反，当冰期结束，全球温度开始升高以后，生物泵作用减弱， 大气中的CO2含量开始增加。此外，冰期大洋温度的降低可使 海洋溶解CO2的能力增大，也导致大气中CO2的减少。
由于水汽损失而留在大西洋里的过剩盐分通过北大西洋深水外 流而运到南极附近的环状环流圈，部分向北流到印度洋，其余 的一直向东流入太平洋，在此，受温暖和入注淡水的稀释作用， 海水密度降低并上升到表面，然后向西运动返回到大西洋，构 成一个跨越大洋的海洋“传送带”。 北大西洋地区通过此传送带所获得的热量，远远超过了地球轨 道要素所引起的日照率变化导致的增热量，因而有人提出大洋 环流-气候关系模式来解释冰期-间冰期的转换机制。
与冰盖的扩张与收缩相关联的是全球海平面的升降。
在从间冰期向冰期转换的过程中，大量的水分被从海洋转 移到冰盖中固定下来，导致全球海平面随着冰盖的强烈扩 张而发生大幅度下降。由于冰期大洋缩小，海面蒸发减弱， 导致全球降水减少，气候变干，陆地冰盖因缺少水分供应 而不会无限制增大，使冰盖-反射率反馈不致无限制增加。
当从冰期向间冰期的过程开始后，大量的水分从冰盖中返还 到大洋中，导致海面上升。 海面上升会托起搁浅在陆架上的冰盖，使得由浅海海冰支撑 的位于陆地高处的冰体开始流动，把内陆的冰体送到海边， 使冰盖变薄。
说明冰退作用的增强不是靠大气的增温使冰体融化，而 是靠崩裂的海冰随海流漂走之后由海水的热量使冰融化。
第三节 冰期- 间冰期之间的转换机制
从全球变化记录中可以检测出与地球轨道参数变化相同的周期， 且全球变化的记录与根据地球轨道参数变化计算的太阳辐射的 峰谷变化存在对应关系，这种对应关系说明地球轨道参数变化 可能是第四纪环境周期性变化的驱动力，地球轨道的变化导致 了冬季和夏季之间、极地和赤道之间太阳辐射量变化的对比， 从而导致极地冰盖的周期性扩张与收缩。 但地球轨道参数变化所引起的太阳辐射的改变本身不足以导致 如此幅度的变化，特别是偏心率变化引起的太阳辐射变化分量 不足以解释何以在0.9MaBP以来100ka成为主要周期。
粉尘变化
冰期降水减少，风速增大，经向环流增强，浅海大量出露 为大陆，陆地植被覆盖降低，有大量的尘埃由陆地吹向海 洋，甚至到达南极中部，冰芯中粉尘浓度在冰期时增大， 冰期最盛期冰芯中的粉尘浓度是冰后期的70倍。 气溶胶粒子在大气中的载荷增大具有正反馈效应，能将太 阳辐射反射回太空，从而加速地面冷却，使冰期加剧。间 冰期时情况则相反。
1．冰盖与海冰反馈 2．大气温室气体的反馈与气溶胶反馈 3．大洋传送带的变化 4．火山活动的作用
1、冰盖与海冰反馈
北半球冰盖随冰期-间冰期的转换而发生大幅度的往复进退， 但冰雪积累、冰盖扩展的过程十分缓慢；冰川融化、冰盖退 缩的过程却十分迅速，呈不对称变化的特点，这一过程既是 对全球温度变化的响应，同时也对全球温度变化起到强烈的 正反馈作用。 气候变冷导致高纬度地区冰盖的积累与扩展，而陆地冰盖与 海冰的扩大进一步促进了变冷；当气候变暖时，冰盖退缩， 也存在同样的正反馈过程。
现代海洋化学研究表明，底栖有孔虫生长环境中水体的PO3-4 浓度与有孔虫壳体的δ13C成反比，与 Cd/Ca成正比，因此碳同 位素和 Cd值可以反映深水营养状况的变化。大西洋深水来自 营养匮乏的亚热带水源，而南极水体源于深部上升的富营养水 体，因此大西洋深水相对于南极水体富δ13C而 Cd，根据底栖 有孔虫壳体的δ13C和Cd的高低可以对大洋深水的源地进行区 分。
3、大洋传送带变化
大气水汽传输与海洋盐分传输之间存在密切的关系。当水汽 从一个大的流域盆地输出到另一个流域时，盐分仍留在原来 的流域盆地。以此方式产生的盐分累积必定最终由全球海洋 范围内的高盐度水体与低盐度水体的相互交换所抵消。由于 盐分增加海水的密度，所以水汽运移的变化不仅导致大洋环 流速率的改变，而且可导致大洋环流形态的改变。
CH4变化
陆地上的沼泽湿地是自然界中CH4排放的主要源地，冰期CH4 减少可能与冰盖扩展、海面下降、气候变干所造成的上述湿 地沼泽的丧失有关，因此CH4的变化可能主要是全球气候变化 的结果，但其正反馈作用使得关系复杂化。 此外，冰期海面寒冷，向大气输送的水汽含量减少，大气中 水汽含量减少，减弱水汽作为温室气体的功能，其正反馈同 样加剧气候变冷。但水汽减少使得天空云量减少，能增加入 射的太阳辐射，对变冷起负反馈作用。
说明地球系统在响应全球变化过程中可能存在一系列复杂的反 馈过程。在驱动与响应之间可能存在十分复杂的反馈机制，某 些正反馈过程使得地球轨道变化的初始驱动得到加强放大，而 另一些负反馈过程又使得正反馈的放大到一定程度后又开始衰 减。 冰期与间冰期转换过程的不对称性可能是降温期与升温期起主 导作用的反馈机制有所不同而造成的，升温期的正反馈过程更 为显著。并且除太阳辐射因素之外，在解释冰期—间冰期变化 时还需要考虑其它驱动因素的作用。直到目前，对冰期—间冰 期的转换机制尚无完美的解释，但一些可能的因素和反馈机制 已受到注意。
上述现象可能是冰盖退缩比冰盖扩张迅速得多的原因之一。 大量的融冰进入海洋会导致海洋变冷，估计可使北大西洋表 层100m的海水以每年1℃的速度变冷，这一点也从中纬度北大 西洋的同位素记录得到证实。 融冰的另一个反馈机制是使水汽减少，早期的融冰使大量淡 水进入大西洋，如果这些淡水在咸水之上形成一个淡水层， 寒冷的淡水限制了水汽的蒸发，并且使海冰的范围扩大（淡 水在0℃就结冰，海冰的冻结温度为-1.9℃），减少向陆上冰 盖供给水汽，促使冰盖进一步瓦解。