全球变化-第一章
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2015全球变化与地球系统科学考试答案页数:14
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全球变化与地球系统科学页数:5
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全球变化与地球系统科学期末考试答案资料页数:12
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张兰生全球变化.
全球变化 Global Change
第一章 地球系统与全球变化
主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势
第一节 地球系统
一、系统的概念和特征
宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之 中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和 归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
谢谢
地理学之父-竺可桢
我国著名的科学家和 爱国教育家，当代 闻名的科学家、地 理学家和气象学家， 中国近代地理学和 气象学的奠基人。
科学考察
黄土之父-刘东生
刘东生（1917-2008），我国 著名地质学家，中国科学院院士。 20世纪80年代，刘东生基于中国黄 土重建了250万年以来的气候变化 历史，使黄土与深海沉积、极地冰 芯并列成为全球环境变化研究的三 大支柱，为全球气候变化研究做出 了重要贡献，为国际科学界所信 服 。
其科学内涵表现在：
全球观点和全球尺度 从地球系统的思想出发把地球看作一个整体， 研究地球系统随时间的变化，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，而不是孤立地研究地球 的不同组分和它的环境。 过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半 径以上或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达 到上述规模，但其影响却是全球性的。
第一章 地球系统与全球变化
主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势
第一节 地球系统
一、系统的概念和特征
宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之 中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和 归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
谢谢
地理学之父-竺可桢
我国著名的科学家和 爱国教育家，当代 闻名的科学家、地 理学家和气象学家， 中国近代地理学和 气象学的奠基人。
科学考察
黄土之父-刘东生
刘东生（1917-2008），我国 著名地质学家，中国科学院院士。 20世纪80年代，刘东生基于中国黄 土重建了250万年以来的气候变化 历史，使黄土与深海沉积、极地冰 芯并列成为全球环境变化研究的三 大支柱，为全球气候变化研究做出 了重要贡献，为国际科学界所信 服 。
其科学内涵表现在：
全球观点和全球尺度 从地球系统的思想出发把地球看作一个整体， 研究地球系统随时间的变化，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，而不是孤立地研究地球 的不同组分和它的环境。 过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半 径以上或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达 到上述规模，但其影响却是全球性的。
《全球变化》教学大纲
《全球变化》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务本课程作为一门“专业选修课”涉及内容广泛，涵盖了众多跨学科的知识内容和要点。
通过本课程系统学习将有助于学生充分了解相关领域的前沿知识和信息，为后期有可能从事相关领域研究打下坚实的基础。
通过本课程的开设和实施拟主要达到以下几方面目标：一方面，学生通过学习可以帮助其了解和掌握全球变化领域的相关知识和概念；其次，通过本课程的参与和学习可以很大程度上增强学生的学习潜能和节能、环保意识；另外，通过课程知识内容的正确引领有助于学生培养和积累跨学科的知识背景。
三、学时分配四、教学内容及教学要求第一章介绍全球变化的基本概念及有关全球变化的官方机构及主要职能第一节全球变化及主要涉及学科领域1．什么是全球变化；2．全球变化与人类的关系。
习题要点：有关全球变化的主要概念及其术语。
第二节涉及全球变化的主要官方机构及主要职能1．全球变化主要官方机构；2．全球变化官方机构的主要职能。
习题要点：全球变化主要官方机构及英文表达；全球变化官方机构的主要职能。
本章重点、难点：如何合理区分不同全球变化机构之间的职能差异。
本章教学要求：掌握全球变化的基本概念；了解全球变化的主要官方机构及职能。
第二章探讨全球地-气碳交换过程及考察指标的定义和计算第一节全球地-气碳交换研究1．全球地-气碳交换基本过程；2．全球地-气碳交换研究现状。
习题要点：全球地-气碳交换基本过程（以陆地生态系统为例）。
第二节与全球地-气碳交换相关的表征指标的定义与计算1．全球地-气碳交换相关的表征指标；2．地-气碳交换相关表征指标的计算。
习题要点：全球地-气碳交换基本过程；地-气碳交换相关指标及其计算方法。
本章重点、难点：理解全球地-气碳交换基本过程。
本章教学要求：理解全球地-气碳交换基本过程；掌握地-气碳交换过程主要观测指标及定量方法。
第三章探讨全球碳的来源与分布，以及不同领域碳排放的估算第一节全球碳来源及分布1．全球碳来源的多样化及其特点；2．全球主要碳源的分布及其空间变异性。
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。
地球环境全球变化
旨在研究地球上生物多样性。
内容：
• 生物多样性的生态系统功能； • 生物多样性的产生、减少及其维护； • 生物多样性的编目与监测。
5.中国的全球变化研究
我国的全球变化研究对下列两个方面的科学问题进行了重 点研究：
• 首先是具有全球意义的、同时又是我国急需解决的区域 性生存环境问题；
• 其次是全球变化对我国的气候、环境和经济发展的影响。 我国科学家近一二十年在古季风环境变化、大气温室气体 排放监测、全球气候变化对我国和陆地生态系统的可能影响、 中国土地利用和土地覆盖变化历史、区域气候变化的模拟和预 报、全球气候变化问题对策研究等许多方面所开展的工作和成 就都对国际全球变化研究作出了贡献 。
2.国际地圈一生物圈计划(IGBP)
IGBP主要以生物地球化学循环于系统及其与物 理气候子系统的相互作用为主要研究对象，其科学 目标是：了解和阐述控制整个地球系统的关键的物 理、化学和生物相互作用过程；了解和阐述支持生 命的独特环境；了解和阐述出现在地球系统中受人 类活动影响的重大全球变化。特别是那些时间尺度 为几十年至几百年，对生物团影响最大，对人类活 动最为敏感，具有可预测性的重大全球变化问题。
指在过去某一时期形成并一直保存至今的各种自然体。 它们记录了当时的环境状况，如古沙丘、黄土与古土壤、冰 芯、树木年轮等。
过去全球变化的主要信息源与可提取信息
信息源
赋存圈层
主要类型
物理
可提取信息
化学
生物
人类文化
岩石圈：
沉积物与 地貌形态
湖泊沉积
纹 层 、 韵 律 层 、 粒 同 位 素 、 常 量 和 微 孢粉、大化石、昆虫、 文化层
人工地貌
冰芯
冰雪累积量、尘埃 同位素、化学元素、有机气体、有机物、孢
内容：
• 生物多样性的生态系统功能； • 生物多样性的产生、减少及其维护； • 生物多样性的编目与监测。
5.中国的全球变化研究
我国的全球变化研究对下列两个方面的科学问题进行了重 点研究：
• 首先是具有全球意义的、同时又是我国急需解决的区域 性生存环境问题；
• 其次是全球变化对我国的气候、环境和经济发展的影响。 我国科学家近一二十年在古季风环境变化、大气温室气体 排放监测、全球气候变化对我国和陆地生态系统的可能影响、 中国土地利用和土地覆盖变化历史、区域气候变化的模拟和预 报、全球气候变化问题对策研究等许多方面所开展的工作和成 就都对国际全球变化研究作出了贡献 。
2.国际地圈一生物圈计划(IGBP)
IGBP主要以生物地球化学循环于系统及其与物 理气候子系统的相互作用为主要研究对象，其科学 目标是：了解和阐述控制整个地球系统的关键的物 理、化学和生物相互作用过程；了解和阐述支持生 命的独特环境；了解和阐述出现在地球系统中受人 类活动影响的重大全球变化。特别是那些时间尺度 为几十年至几百年，对生物团影响最大，对人类活 动最为敏感，具有可预测性的重大全球变化问题。
指在过去某一时期形成并一直保存至今的各种自然体。 它们记录了当时的环境状况，如古沙丘、黄土与古土壤、冰 芯、树木年轮等。
过去全球变化的主要信息源与可提取信息
信息源
赋存圈层
主要类型
物理
可提取信息
化学
生物
人类文化
岩石圈：
沉积物与 地貌形态
湖泊沉积
纹 层 、 韵 律 层 、 粒 同 位 素 、 常 量 和 微 孢粉、大化石、昆虫、 文化层
人工地貌
冰芯
冰雪累积量、尘埃 同位素、化学元素、有机气体、有机物、孢
全球变化近现代全球变化 ppt课件
几十年）；
– 温室效应仍不可忽视。
2020/12/4
观测到的其它有辐射重要性的气体 的变化
• 对流层和平流层中的O3 都是重要的温室气体。
– 过去二十年平流层O3减少导致的平流层系统负辐射强迫量 为0.15W/M2 。另外，据有限的观测和模拟估计， 1750 年以来对流层的O3含量增加了约35％，导致的全球平均辐 射强迫增加0.35±0.2W/M2。
16% ，达到46ppb。
• N2O是一种重要的大气辐射活性成分。其单个
分子的辐射效应远大于CH4和CO2。
2020/12/4
大气中的含卤成分
• 氯氟烃（CFCs)：大气中一系列含有C、Cl及F原子的卤代
烃的总称。它们常作为制冷剂、喷雾剂及溶剂广泛应用在
工业生产中。
– 可破坏平流层的O3；极强的温室效应，某些CFCs分子的温室 效应强度超过CO2分子1万倍以上。
2020/12/4
大气中的CO2含量在近200年时间里一直在上升
18世纪以前的CO2变化范围
19世纪到现在 CO2变化
近半个世纪CO2的变化
2020/12/4
观测到的全球充分混合的温室气体 含量
• CO2 ：
– 大气中CO2浓度从1750年的280ppm增加到 1999年的367ppm，增加了31%，
对红外辐射进行吸收的气体。
• 温室效应：对到达地球表面的短波太阳辐
射近乎无阻挡，但部分地吸收地球表面向 外发射的长波辐射，并通过大气的再发射 向地面传递能量，使地面温度上升。这一 过程类似玻璃温室产生的作用，被称为温 室效应。
2020/12/4
大气中的主要温室 气体
2020/12/4
温室效应原理
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。
01-方修琦-北京师大-全球变化课程与教材
动态的人地关系
COUPLED ENVIRONMENT SYSTEM
LAND USE
UTILIZATION
•BioGeochemistry (soil fertility, OM levels, Fluxes) •BioDiversity (Species, community, Landscape, Genetic, Functional) •BioPhysics (albedo, Energy exchange, Structure)
全球变暖与变暖停滞
2.4 培养科学思维和创新意识
• 认识问题的角度 与研究论证过程 • 从对数据、曲线 、地图的分析解 读中获得结论 • 确定性与不确定 性，学术争论
图1 1873-2012年中国区域地表气温年 平均距平变化（相对于1971-2000年） 其中T13序列（1909-2010年）基于 Cao et al（2013），TD序列(18732012年）基于唐国利等（2005）， WTG序列（1909-2010）基于王绍武 等（1998）。
– 人类活动作为与太阳和地球内能并列的、能引发地球 系统变化的驱动力——第三驱动因素
地球系统概念孕育于地理学
洪堡（1769－1859）：地球是一 个不可分割的有机整体，一个 由各部分组成的活的整体。
– “局部只能从它与整体的关系去 分析，作为世界现象的一部分区 研究它。” – “毫无疑问，气候一词首先是指 大气的特性，这一特性取决于海 洋与陆地的直接相互作用。
（古地理学） 现代景观遗存
系统/圈层 空间/空间尺度
宇宙 生物圈 地球 生态系统
部门地理
地理要素：
区 域 地 理
有机组织
群落
因子
过程
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。
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❖ 人类生态系统是一个构建在固体地球系统、 物理气候系统和自然生态系统之上，并作 为水循环、生物地球化学循环和地球岩石 圈循环过程的一个中间环节的系统，是地 球系统的一个重要组成部分。
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
❖ 地球系统中的物理过程、化学过程和生物过程是有机联系 的整体。
❖ 不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用 10 n表示。
尺度
四、地球系统的驱动力
地球系统的驱动力
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。
全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
国内：《吕氏春秋》《水经注》
二、科学的全球变化研究的起步与发展
70年代
人类社会、经济、政治变化
80年代
拓统变化
三、全球变化研究的兴起与相关国际研究计划
❖ 目前正在进行的全球变化研究是一个庞大 的计划体系，主要由四个内容上密切联系 又相互独立的国际研究计划构成，即：
世界气候研究计划（WCRP） 国际地圈-生物圈计划（IGBP） 全球变化人文计划（IHDP） 生物多样性计划（DIVERSITAS）
（一）成果：
1，竺可桢开创的基于考古和历史文献的气候变化研究 2，中科院对青藏高原组织的数次科学考察研究 3，刘东生等领导的中国第四纪黄土研究，以及古季风
研究 4，施雅风领带的中国东西部第四纪冰川研究及全新世
环境演变研究 5，汪品先等领导的中国海域第四纪环境演变研究
地理学之父-竺可桢
我国著名的科学家和 爱国教育家，当代 闻名的科学家、地 理学家和气象学家， 中国近代地理学和 气象学的奠基人。
科学考察
黄土之父-刘东生
刘东生（1917-2008），我国 著名地质学家，中国科学院院士。 20世纪80年代，刘东生基于中国黄 土重建了250万年以来的气候变化 历史，使黄土与深海沉积、极地冰 芯并列成为全球环境变化研究的三 大支柱，为全球气候变化研究做出 了重要贡献，为国际科学界所信 服。
上海科学会堂-深海科技主题报告会
其科学内涵表现在：
全球观点和全球尺度
从地球系统的思想出发把地球看作一个整体， 研究地球系统随时间的变化，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，而不是孤立地研究地球 的不同组分和它的环境。
过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半 径以上或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达 到上述规模，但其影响却是全球性的。
❖ 生物圈或称为全球生态系统，包括地球上全部生物 和生命支持系统，它的空间范围从地表向上和向下 一直延伸到任何形式的生命自然存在的地方。
❖ 物理气候系统决定着地球表层水分和能量的交换和分 布，形成全球的气候；
❖ 固体地球系统决定着地壳的生消及其运动，形成地球 的海陆分布格局与各种地貌形态；
❖ 全球生态系统包括地球上多种多样的生态群落与生态 系统。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化（Global Change）的科 学内涵
全球变化 地表环境的变化自地球诞生以来一直
延续至今从不停止。现今发生在地球表面 的全球变化包括地球环境中所有的自然和 人为引起的变化，可以定义为全球环境(包 括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、 大气化学及生态系统等)中的、能改变地球 承载生命的能力的变化。
1、四大圈层是一个有机联系的整体。 2、全球变化是地球系统各圈层、三大基本过程、
人与环境相互作用的结果。 3、人类活动是地球系统变化的第三驱动力。 4、研究思路:全球变化、观测、模拟与预测。 5、着重开展过程研究，建立十年到百年地球
系统运作概念模型。
四、我国的全球变化研究
我国的全球变化研究是随着近代地质学、近代自然地 理学、近代气候学等地球科学的出现而起步的，主要的 成就偏重在过去变化的研究。
❖ 物理气候系统、固体地球系统、全球生态系统 分别调控着水循环、生物地球化学循环和固体 地球物质循环三个循环子系统，并通过这三个 彼此关联的循环系统将它们有机地联系在一起， 成为一个整体。
❖ 人类作为生命有机体，其活动范围限制在生物圈 范围内，但人类具有主动地开发利用自然资源的 能力，并藉此构建了性质独特的人类生态系统。
全球变化 Global Change
Only one earth
第一章 地球系统与全球变化
主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势
第一节 地球系统
一、系统的概念和特征
宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之 中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和 归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。
❖ 地球系统最简便的划分是分为地圈和生物圈。地圈 是各种地球物理状态的整体综合，包括岩石圈(岩 石)、表土层(土壤)、水圈(液态水和冰)以及从地球 表面至上空10km的对流层到10-50km的平流层与更高 的电离层所组成的大气圈。
❖ 地圈可以进一步划分为以大气圈和水圈为主体的物 理气候系统和以岩石因为主体的固体地球系统两个 基本部分。
尽管当前国际全球变化研究关注的更点是对预报未来 世纪全球环境有重要影响的几十至几百年尺度的变化，但 认识全球变化规律需要了解所有时间尺度上的过程。
人类的作用
二、全球变化研究的主要内容
1、全球变化的过程和驱动力
全球变化总是由控制地球系统状态的某些因 素的变化引起的,这些驱动因素可能来自于驱动地 球系统运行的地球外力、地球内力和人类活动， 也可能来自于地球系统内部各子系统的相互作用。 根据全球变化驱动力的不同，可把全球变化区分 为自然变化和人为变化两种类型。
（二）研究近况
1980年以来，我国积极参与了国际全球变化研 究计划的酝酿、组织和实施全过程，并正对我国 特点实施了与国际全球变化研究相对应的全球变 化。
我国全球变化研究的重点：
一、具有全球意义的我国急需解决的区域性
生存环境问题。
二、全球变化对我国的气候、环境和经济发展
的影响。
谢谢
著名冰川学家-施雅风
地理学家、冰川学家。 1958年起主持冰川考 察队，并筹建中国科 学院兰州冰川沙漠研 究所他长期从事冰川 学、地貌学以及第四 纪地质学的研究，是 中国现代冰川研究的 主要开创者，冻土和 泥石流研究的倡导人。
其中青藏高原、第四纪黄土以及考古与历史文献记载 研究是我国独具特色的研究领域
全球变化是对人类生存和发展的挑战。对于 人类社会而言，全球变化意味着人类生存条件的 变化，势必对人类产生有利或不利的影响。
二、全球变化研究的主要内容
4、全球变化信息的获取、处理和分析 技术
全球环境演变、与环境演变相联系的过程和 驱动力、全球变化对人类的影响与人类的响应构 成了全球变化研究的主要内容。需要并产生大量 的、多种类型的数据和信息，这些数据包括反映 过去全球变化的各种信息、监测正在进行的全球 变化过程所获得的信息，以及由各种分析、模拟 所产生的信息等。其数据涵盖地球系统的各个方 面，全球各种尺度数据的获取、接收、分析处理、 汇编存档和使用，决定着全球变化研究的成败。
系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的 意思。
系统的基本特征：整体性、关联性、时序性、 等级结构性、动态平衡性
二、地球系统的划分
大气圈
地 地圈
水圈
球
岩石圈
系
统 生物圈
物理气候系统 固体地球系统
人类生态系统从属于生物圈范围内，构建在各个子系统之 上，是水循环、生物地球化学循环和岩石圈循环过程的中 间环节的系统，是地球系统的一个重要组成部分。
三、全球变化的研究意义
研究全球变化的主要理论和现实意义： 全球变化研究是人类社会实现可持续发展的 科学基础。 深化对地球系统的认识，促进地球科学发展。 改变人类的观念、促进应用基础科学个有关 社会科学的发展。
第三节 全球变化研究的历史、 现状和趋势
一、早期的认识
国外：亚里士多德、《圣经》、达芬奇、柏拉 图
❖ 世界气候研究计划 （World Climate Research Program）
1、1979年启动 2、全球变化形成的基础与组成部分 3、气候是一个系统 4、四大圈层相互作用的结果
❖ 国际地圈-生物圈计划 (International Geosphere-Biosphere
Program)
所有时间过程 包括所有时间范畴和所有时间尺度两个方面
全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间 尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。全球 变化研究不仪是为了揭示发生在过去的全球变化规律，更 主要地是为认识现代正在进行的及未来将要发生的全球变 化。全球变化过程跨越丁木同的时间尺度，地球系统从 100年以下到109年的各个时间尺度上均存在变化，全球环 境的变与木变是相对于一定的时间尺度而言的。
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
❖ 地球系统中的物理过程、化学过程和生物过程是有机联系 的整体。
❖ 不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用 10 n表示。
尺度
四、地球系统的驱动力
地球系统的驱动力
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。
全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
国内：《吕氏春秋》《水经注》
二、科学的全球变化研究的起步与发展
70年代
人类社会、经济、政治变化
80年代
拓统变化
三、全球变化研究的兴起与相关国际研究计划
❖ 目前正在进行的全球变化研究是一个庞大 的计划体系，主要由四个内容上密切联系 又相互独立的国际研究计划构成，即：
世界气候研究计划（WCRP） 国际地圈-生物圈计划（IGBP） 全球变化人文计划（IHDP） 生物多样性计划（DIVERSITAS）
（一）成果：
1，竺可桢开创的基于考古和历史文献的气候变化研究 2，中科院对青藏高原组织的数次科学考察研究 3，刘东生等领导的中国第四纪黄土研究，以及古季风
研究 4，施雅风领带的中国东西部第四纪冰川研究及全新世
环境演变研究 5，汪品先等领导的中国海域第四纪环境演变研究
地理学之父-竺可桢
我国著名的科学家和 爱国教育家，当代 闻名的科学家、地 理学家和气象学家， 中国近代地理学和 气象学的奠基人。
科学考察
黄土之父-刘东生
刘东生（1917-2008），我国 著名地质学家，中国科学院院士。 20世纪80年代，刘东生基于中国黄 土重建了250万年以来的气候变化 历史，使黄土与深海沉积、极地冰 芯并列成为全球环境变化研究的三 大支柱，为全球气候变化研究做出 了重要贡献，为国际科学界所信 服。
上海科学会堂-深海科技主题报告会
其科学内涵表现在：
全球观点和全球尺度
从地球系统的思想出发把地球看作一个整体， 研究地球系统随时间的变化，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，而不是孤立地研究地球 的不同组分和它的环境。
过程或事件本身的空间尺度大约相当于地球半 径以上或虽然过程或事件本身的空间尺度没有达 到上述规模，但其影响却是全球性的。
❖ 生物圈或称为全球生态系统，包括地球上全部生物 和生命支持系统，它的空间范围从地表向上和向下 一直延伸到任何形式的生命自然存在的地方。
❖ 物理气候系统决定着地球表层水分和能量的交换和分 布，形成全球的气候；
❖ 固体地球系统决定着地壳的生消及其运动，形成地球 的海陆分布格局与各种地貌形态；
❖ 全球生态系统包括地球上多种多样的生态群落与生态 系统。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化（Global Change）的科 学内涵
全球变化 地表环境的变化自地球诞生以来一直
延续至今从不停止。现今发生在地球表面 的全球变化包括地球环境中所有的自然和 人为引起的变化，可以定义为全球环境(包 括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、 大气化学及生态系统等)中的、能改变地球 承载生命的能力的变化。
1、四大圈层是一个有机联系的整体。 2、全球变化是地球系统各圈层、三大基本过程、
人与环境相互作用的结果。 3、人类活动是地球系统变化的第三驱动力。 4、研究思路:全球变化、观测、模拟与预测。 5、着重开展过程研究，建立十年到百年地球
系统运作概念模型。
四、我国的全球变化研究
我国的全球变化研究是随着近代地质学、近代自然地 理学、近代气候学等地球科学的出现而起步的，主要的 成就偏重在过去变化的研究。
❖ 物理气候系统、固体地球系统、全球生态系统 分别调控着水循环、生物地球化学循环和固体 地球物质循环三个循环子系统，并通过这三个 彼此关联的循环系统将它们有机地联系在一起， 成为一个整体。
❖ 人类作为生命有机体，其活动范围限制在生物圈 范围内，但人类具有主动地开发利用自然资源的 能力，并藉此构建了性质独特的人类生态系统。
全球变化 Global Change
Only one earth
第一章 地球系统与全球变化
主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势
第一节 地球系统
一、系统的概念和特征
宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之 中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和 归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。
❖ 地球系统最简便的划分是分为地圈和生物圈。地圈 是各种地球物理状态的整体综合，包括岩石圈(岩 石)、表土层(土壤)、水圈(液态水和冰)以及从地球 表面至上空10km的对流层到10-50km的平流层与更高 的电离层所组成的大气圈。
❖ 地圈可以进一步划分为以大气圈和水圈为主体的物 理气候系统和以岩石因为主体的固体地球系统两个 基本部分。
尽管当前国际全球变化研究关注的更点是对预报未来 世纪全球环境有重要影响的几十至几百年尺度的变化，但 认识全球变化规律需要了解所有时间尺度上的过程。
人类的作用
二、全球变化研究的主要内容
1、全球变化的过程和驱动力
全球变化总是由控制地球系统状态的某些因 素的变化引起的,这些驱动因素可能来自于驱动地 球系统运行的地球外力、地球内力和人类活动， 也可能来自于地球系统内部各子系统的相互作用。 根据全球变化驱动力的不同，可把全球变化区分 为自然变化和人为变化两种类型。
（二）研究近况
1980年以来，我国积极参与了国际全球变化研 究计划的酝酿、组织和实施全过程，并正对我国 特点实施了与国际全球变化研究相对应的全球变 化。
我国全球变化研究的重点：
一、具有全球意义的我国急需解决的区域性
生存环境问题。
二、全球变化对我国的气候、环境和经济发展
的影响。
谢谢
著名冰川学家-施雅风
地理学家、冰川学家。 1958年起主持冰川考 察队，并筹建中国科 学院兰州冰川沙漠研 究所他长期从事冰川 学、地貌学以及第四 纪地质学的研究，是 中国现代冰川研究的 主要开创者，冻土和 泥石流研究的倡导人。
其中青藏高原、第四纪黄土以及考古与历史文献记载 研究是我国独具特色的研究领域
全球变化是对人类生存和发展的挑战。对于 人类社会而言，全球变化意味着人类生存条件的 变化，势必对人类产生有利或不利的影响。
二、全球变化研究的主要内容
4、全球变化信息的获取、处理和分析 技术
全球环境演变、与环境演变相联系的过程和 驱动力、全球变化对人类的影响与人类的响应构 成了全球变化研究的主要内容。需要并产生大量 的、多种类型的数据和信息，这些数据包括反映 过去全球变化的各种信息、监测正在进行的全球 变化过程所获得的信息，以及由各种分析、模拟 所产生的信息等。其数据涵盖地球系统的各个方 面，全球各种尺度数据的获取、接收、分析处理、 汇编存档和使用，决定着全球变化研究的成败。
系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的 意思。
系统的基本特征：整体性、关联性、时序性、 等级结构性、动态平衡性
二、地球系统的划分
大气圈
地 地圈
水圈
球
岩石圈
系
统 生物圈
物理气候系统 固体地球系统
人类生态系统从属于生物圈范围内，构建在各个子系统之 上，是水循环、生物地球化学循环和岩石圈循环过程的中 间环节的系统，是地球系统的一个重要组成部分。
三、全球变化的研究意义
研究全球变化的主要理论和现实意义： 全球变化研究是人类社会实现可持续发展的 科学基础。 深化对地球系统的认识，促进地球科学发展。 改变人类的观念、促进应用基础科学个有关 社会科学的发展。
第三节 全球变化研究的历史、 现状和趋势
一、早期的认识
国外：亚里士多德、《圣经》、达芬奇、柏拉 图
❖ 世界气候研究计划 （World Climate Research Program）
1、1979年启动 2、全球变化形成的基础与组成部分 3、气候是一个系统 4、四大圈层相互作用的结果
❖ 国际地圈-生物圈计划 (International Geosphere-Biosphere
Program)
所有时间过程 包括所有时间范畴和所有时间尺度两个方面
全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间 尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。全球 变化研究不仪是为了揭示发生在过去的全球变化规律，更 主要地是为认识现代正在进行的及未来将要发生的全球变 化。全球变化过程跨越丁木同的时间尺度，地球系统从 100年以下到109年的各个时间尺度上均存在变化，全球环 境的变与木变是相对于一定的时间尺度而言的。