全球变化复习资料

全球变化复习资料
第⼀章地球系统与全球变化
第⼀节地球系统
1、地球系统：可划分为地圈和⽣物圈，其中地圈包括物理⽓候系统（⽔圈、⼤⽓圈）和固体地球系统（岩⽯圈），⽣物圈
⼜称全球⽣态系统，包括地球上全部⽣物和⽣命系统。

⼈类由于主观能动性，在这系统之上构建了独特的⼈类⽣态系
3个统，也是地球系统的⼀个重要组成部分。

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地形。

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。

2、系统间的关系：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3 个循环⼦系统，并通过彼此的联系成为⼀个整体。

⼈类由于主观能动性，在这个系统之上构建了独特的⼈类⽣态系统，也是地球系统的⼀个重要组成部分。

3、地球系统驱动⼒：
①地球外部由太阳和其他外⼒所组成的；
②地球内部的“发动机”，主要由放射性和内部深处的原⽣热所驱动。

第⼆节全球变化与全球变化研究
1、全球变化：⼴义指全球环境（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。

狭义理解的全球变化主要是指⼈类⽣存环境的恶化。

2、全球变化的科学内涵：
①全球观点与全球尺度（全球观点：把地球看作⼀个整体，⽽不是孤⽴地研究地球的不同组分和它的环境；全球尺
度：虽然过程或事件空间尺度有⼤有⼩，但其影响却是全球性的）
②所有时间过程（包括所有时间范畴和所有时间尺度：全球变化的研究不仅揭⽰过去，更是认识现代以及未来的变
化）
③⼈类的作⽤（⼈类是全球变化的营⼒之⼀）
3、全球变化研究的主要内容：
①全球变化的驱动⼒和过程；
②全球环境变化在时间和空间上的表现形式；
③全球变化的影响与⼈类的响应；
④全球变化信息的获取、处理与分析技术。

4、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（可持续发展必须以适应全球变化为基础，⼈
类对全球变化的适应必须最⼤限度地符合可持续发展的原则）；
②深化对地地球系统的认识，促进地球科学发展；
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（全球变化研究也关注全球变化的环境影响、社会影
响，以及对策和政策评估研究，这些研究会促进有关决策科学的发展，提⾼⼈类应付全球变化的能⼒）。

第三节全球变化研究的历史、现状和趋势
1、与以往的研究相⽐，当前全球变化研究呈现以下特点：
①以系统的和动态的地球观为指导（旧
地球科学体系以圈层为核⼼）；
②研究重点由长时间尺度转向短时间尺度；
③区域尺度和全球尺度⼀同考虑；
④注重过程和机制研究，强调定量化、模型化描述，重视动态监测和预测研究；
⑤关注⼈类活动引起的全球变化；
⑥注重全球变化对⼈类的影响及⼈类响应。

2、技术⼿段：放射性同位素、古地磁、稳定同位素、深海钻探、冰芯获取。

3、研究计划：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 ）
第⼆章全球变化的主要过程与驱动⼒
第⼀节全球变化的主要过程
①⽓候系统与⽔⽂循环过程；②固体地球系统与岩⽯圈循环过程③⽣态系统与⽣物地球化学循环过程；④⼈类⽣态系
统与⼈类活动过程
1、⽓候系统与⽔⽂循环过程
（1）地球表⾯的能量收⽀平衡与温室效应
影响因素：①太阳辐射强度和地球轨道要素；②地球的⾏星反射率（a）；③太阳能在地球系统中滞留时间。

（2）⼤⽓和海洋环流⼤⽓环流形式：
①平均经圈环流：由于⾚道-极地之间的能量梯度作⽤和地球⾃转影响所产⽣环流圈；
②沃克环流：⾚道地区⼤洋东、西两侧海⽔冷暖差异形成的⼤⽓玮圈环流；
③季风环流：由于海、陆分布及其物理性质的不同所产⽣的热⼒差异⽽导致的环流。

海洋环流形式：
①表层风⽣流：⼤⽓环流驱动⼤洋表层⽔体发⽣相应的运动；
②热盐环流：由海⽔的密度（取决于温度和盐度）分布决定的海洋环流。

（3）⽔⽂循环与⽓候系统中的反馈过程
对⽓候变化最重要的4个反馈过程：①⽔汽反馈；②云辐射反馈；③冰雪圈反馈；④海洋反馈。

海洋对⼤⽓运动、⽓候系统的影响体现在：①影响地球⼤⽓系统的热⼒平衡；②影响⽔汽循环；③调谐⼤⽓运动；④降低⽓候系统的敏感性，调节温室效应。

2、固体地球系统与岩⽯圈循环过程
①板块运动过程板块与板块之间的相对运动有离散、汇聚和平移 3 种形式；
②陆上风化与侵蚀堆积过程所有被风化侵蚀的物质最终被搬运到⼤洋沉积，完成地球固体物质在地
球表⾯的迁移转化过程；
③海洋沉积过程
3、⽣态系统与⽣物地球化学循环过程
①⽣态系统的结构和功能；
②⽣物地球化学循环过程（除⽣命活动过程之外，⼤⽓化学过程、⼟壤地球化学过程和海洋化学过程
是控制⽣物地球化学循环的3 个关键环节。

）
③全球碳循环
4、⼈类⽣态系统与⼈类活动过程
①⼈类⽣态系统的构成（⼈类⽣态系统存在着采集-狩猎系统、农业系统和⼯业城市系统3种类型）
②⼈类⽣态系统中的物质、能量流动
第⼆节全球变化的驱动⼒
1、驱动全球变化的地球外因素
①太阳活动；②地球轨道参数变化；③地外物体的撞击作⽤
2、驱动全球变化的地球内⼒因素
①海陆分布变化；
②⾼海拔的⼭地或⾼原的隆起；
③⽕⼭活动（阳伞效应：强⽕⼭爆发能在平流层下部形成⼀个持久的含有硫酸盐粒⼦的⽓溶胶层，它们存留在平流层中增
加了⼤⽓的反照率，因⽽减少了到达地⾯的直接太阳辐射，进⽽导致温度下降。

）
3、全球变化中的⼈⽂因素
⼈类活动造成的⼟地覆盖的变化、系统成分的变化、⾃然过程的变化追踪会导致⾃然系统的功能失调和变化，并通过累积性变化或系统性变化两种⽅式导致全球变化
4、地球系统内部的反馈作⽤与全球变化
厄尔尼诺（El Nino ）:⾚道东太平洋地区海洋表⾯温度（SST）的持续异常增暖；拉尼娜（La Nina ）：当⾚道东太平洋表⾯海温出现较强负距平时，发⽣反厄尔尼诺现象；南⽅涛动（Southern Oscillation ）：印度洋地区和南太平洋地区⽓压的反向变化，是⼀种⼤尺度的⼤⽓环流异常。

第三节全球变化的概念模式
1、⼏⼗~⼏百年尺度变化的概念模式
⼈类活动对全球变化的影响最为明显。

在这个模式中，地球系统的过程主要取决于两个主要的相互作⽤的系统：物理⽓候系统和⽣物地球化学循环系统（包括⽣物过程）。

2、⼏千~⼏⼗万年尺度变化的概念模式
全球变化主要由地球围绕太阳运动轨道变化⽽引起的。

涉及到地球表层的所有⼦系统及绝⼤部分过程：
①物理⽓候系统；②⽣态系统过程；③⽣物地球化学循环；④地貌发育。

3、⼏百年以上尺度变化的概念模式
不仅发⽣在地球表明，也发⽣在地球内部。

取决与3个过程：①地核和地幔过程；②板块构造过程；③太阳驱动的过程。

第三章全球变化的影响及⼈类的响应
第⼀节全球变化对⼈类的影响
1、全球变化影响的主要途径：
①直接对⼈类健康产⽣影响；②引发某些社会事件；③通过资源和灾害的变化改变⾃然系统的承载⼒，影响环境系统的
⽣产⼒。

2、全球变化影响的领域⽅⾯：
①⼈类的健康和⼯作能⼒；②住房建筑和新住宅区；③各类农业；④⽔资源开发和管理；⑤林业资源;
⑥渔业和海洋资源；⑦能源的⽣产和消费；⑧⼯商业活动；⑨交通和运输；⑩各种公共服务。

3、全球变化影响的层次：
①⼟地承载⼒；②⽣产系统；③经济与⽣活；④社会政治。

4、全球变化的敏感区和易受影响的地区
①⽓候边界地带与⽣态脆弱带，这些地区⼟地的可利⽤性及其⽣产能⼒的⼤⼩常随全球变化⽽发⽣显著变化（⾮洲萨赫勒
地带、我国北⽅农牧交错带）；
②海洋与陆地的交界⾯，即海岸带，是各种过程结合作⽤的地区，是受海⾯升降控制的地区，也是全球变化及变化对⼈类
的影响表现最为强烈的敏感地区之⼀（珊瑚礁、红树林、海岸沼泽、湿地）
③全球变化的不利影响对社会最脆弱的地区打击最⼤
第⼆节⼈类对全球变化的适应
1、对待全球变化的不同态度
①承认全球变化的必然性，但全球变化会回到稳定位置，全球变化是⼀种挑战，如果应对得当，⼈类可以受益。

②世界极不稳定，全球变化会带来恶果，必须阻⽌
③全球变化不可知，不愿直⾯全球变化
④全球变化在⼀定范围内有益，超出限度则有害
2、全球变化影响的评估（不确定性很⼤）
3、全球变化对策
①基于趋利避害原则进⾏适应（主动适应、被动适应和积极防御）
②防⽌或减缓全球变化的发⽣
③不采取任何⾏动
④把全球变化控制在⼀定限度
第四章全球变化研究的主要途径
主要途径：①重建；②动态监测；③模拟。

第⼀节过去全球变化的重建
1、基本假设
①均⼀性假设：它包括两个基本假设：①⾃然法则在任何时间和空间上的不变性；②如果所研究的结
果能够⽤现代可观察的过程来解释，就不会有假设的未知过程。

②协同性假设：①⾸先是指环境过程与其产物之间的协调统⼀；②其次，同⼀环境状态下所形成的不
同类型的产物之间存在协同关系，可以彼此参校、替代，共同指⽰其⽣成环境；③再次，地区之间的协同性；④最后，时间上的协调性。

③全息假设：根据部分可反映整体的全息学基本观点，环境可以由其可识别的全息源来反映。

2、过去全球变化信息的类型
①观测记录：指借助于各种观测技术⼿段所获得的环境信息。

特点：记录规范，精度⾼，但时间尺度短。

举例：⽓象、⽔⽂的监测记录，遥感数据。

②考古和历史⽂献记载：指由⼈类物质⽂化活动⽽形成的物质和⽂字记录。

举例：⼈类遗址、遗迹，有关物候、灾异、耕作制度的⽂字记录
③古环境感应体：指在过去某⼀时期形成并⼀直保存⾄今的各种⾃然体，记录了当时的环境状况。

举例：古沙丘、黄
⼟与古⼟壤、冰芯、树⽊年轮
代⽤资料：②考古和历史⽂献记载与③古环境感应体
特点：时间尺度长，分布地区⼴泛，能揭⽰长时间尺度的全球变化历史，但记录不规范、连续性差，记录混杂，需要提取、鉴别才能使⽤。

4、空间和时间位置信息（宙T代T纪T世）
①14C年代测定；②古地磁测年；③地质年代表5、重建过去全球变化的主要步骤
①对全球变化信息的识别与提取；
②对过去全球变化的证据进⾏标定与核对；
③过去全球变化的整体或部分地复原。

第⼆节全球变化的动态监测
1、观测系统
①全球⽓候观测系统（GCOS）;②全球海洋观测系统（GOOS）;③全球陆地观测系统（GTOS）。

2、观测内容
①地球系统外部能量；②重要微量⽓体；③⼤⽓变量；④地表性质；⑤海洋变量；⑥地球物理变量
3、观测的技术⼿段
①空基观测：卫星、航天飞机
②陆基和海基观测：⽓象观测
第三节全球变化的模拟按照模式适⽤空间的⼤⼩可把模式分为全球模式、区域模式、局地模式等不同空间尺度的模式。

模式的作⽤之⼀是可以帮助把⼩尺度的观测和试验结果推⼴到区域乃⾄全球尺度。

当建⽴在⼩尺度上的模式向更⼤的空间拓展时，需要进⾏尺度放⼤（scaling up）；同样，当全球模式应⽤到区域尺度时需要进⾏尺度细化（scaling
down ）。

1、⽓候模式、模拟
⽓候模式：是由⼀组特定的热⼒学和动⼒学⽅程组成的具有⼀定边界条件和初始条件的“数学-物理模型”，是⽤数学⽅法对某些特定时空尺度的⽓候系统演变的物理描述。

⽓候模拟：利⽤⽓候模式对⽓候与⽓候变化的事实、规律及未来可能发⽣的变化进⾏研究。

2、⽣态模式与植被和⽣态动⼒学模拟
3、C 循环模式
碳循环模式由⼤⽓碳传输模式（ATM ）、海洋碳循环模式（OCCM ）和陆地⽣物地球化学模式（TBM）组成，OCCM 和TBM 分别与ATM 耦合。

4、⽓候变化评价模型
第五章全球⾃然环境的形成与演化
第⼀节主要圈层的演化
始于45亿年，地球和地外天体的碰撞的意义：①⽉球的出现成为地球最⼤的潮汐引⼒场；②地轴的倾斜导致了地球上的⽓候形成季节性变化。

1、地壳的演化
①原始地壳的形成与破坏阶段
②漫长的陆壳增⽣阶段
③以⼤陆合并与解体为特征的板块运动回旋阶段
2、⼤⽓、海洋的演化
①原始⼤⽓（H2、CO、CH4）
②第⼆代⼤⽓（还原性，CO2、H2O、N2、O2）?成铁时期
③第三代⼤⽓（氧化性，O2f、CO2J）
3、⽣命的进化
①化学进化阶段（40~38亿年前，化学过程）
②细胞进化阶段（38~7亿年前，细胞内部结构、⽣理过程进化）-真核细胞起源
③多细胞复杂⽣命进化（7亿年前以后，组织器官结构、功能适应进化）
4、⽣物⼤灭绝事件
①寒武纪末
②泥盆纪末
③⼆叠纪—三叠纪之交 -最⼤灭绝
④三叠纪末
⑤⽩垩纪末（1/3⽣物灭绝，鳄鱼、蛇、⿁、蜥蜴残存）
5、⽣态系统的演化及⽣物-环境的相互作⽤
①地球上⽣命的发展演化遵从“适者⽣存”的⾃然法则，受环境条件的制约，当某种⽣物对环境的变化不能适应时，
就可能衰落乃⾄灭绝，被更能适应环境的新物种所替代；
②⽣命也以惊⼈的程度参与着地球表层环境的演变，极⼤影响这地球的演化进程和演化反向，甚⾄使地球的⼤⽓圈、⽔
圈和地球岩⽯圈发⽣不可逆的改变
第⼆节全球⾃然环境的演化
分为5 个演化发展阶段：
（1 ）⽆机⾃然地理环境（45—38 亿年前） -⽣命出现以前
—⽉系统形成
①地球物质分异作⽤；②原始地壳形成与破坏；③原始⼤⽓被还原性⼤⽓取代；④地（2）古海洋⾃
然地理环境（38—4亿年前）-海洋⽣命繁盛
①⽆⽣命系统T有⽣命系统（板块、O2、真核）；
②⽣命可居住环境形成（三叶⾍、⽆脊椎动物）；
③海洋⽣命繁盛（钙壳⽣物）
（3）古⾃然地理环境时期（4—2.25 亿年前） -陆地⽣命发展
斑块碰撞、⼤陆升起
（4）过渡时期（2.25—0.65 亿年前） -被⼦植物、昆⾍繁盛
⽩垩纪末⽣物⼤灭绝
(5)现代⾃然地理环境时期(0.65⾄今)-现代化、多样化显现于第三纪，形成与第四纪。

成因：①板块运动；②新⽣代衰落。

第六章新⽣代衰落与第四纪全球变化
第⼀节新⽣代衰落
新⽣代衰落：新⽣代包括第三纪和第四纪，历时65Ma。

新⽣代期间，环境呈变冷、变⼲的趋势性变化，称为新⽣代衰落。

新⽣代衰落导致了第四纪冰期的出现。

1、降温与第四纪冰期的来临
始新世末期事件：始新世末期前后有⼀次重要的急速变冷事件，对全球⽣物界造成重要影响。

Messinisn 事件：晚中新世地中海盆地中的蒸发作⽤导致⽔位进⼀步降低，盐分浓缩，最终形成巨厚的蒸发矿床。

2、旱化趋势
①⾮洲板块北移
②南北极⼤冰盖形成
③青藏⾼原隆起
3、⾃然地带分异的复杂化
第⼆节第四纪冰期-间冰期变化
寒冷的冰期和相对温暖的间冰期是第四纪的 2 种基本状态。

冰期-间冰期变化：周期性的冷暖环境交替转换，幅度达10C以上。

1 、特征：
①转化过程的不对称
②环境要素变化的协同性
③状态转换过程的时滞现象
④快速转换事件
2、快速转换事件
①Heinrich 事件：地质学家Hartmut Heinrich ( 1 988 )发现北⼤西洋末次冰期期间的沉积中普遍存在6
次⼤的冰漂碎屑沉积事件，反映了6次较⼤的冰⼭崩塌融化过程。

②D-O颤动：冰期期间存在数次短期变暖事件。

③新仙⼥⽊事件：IIKaBP前后的强变冷事件，温度在数百年内⼟壤下降6C,使⽓温回到了冰期环境，持续时间1000年
左右。

根据⼋瓣仙⼥⽊花粉⽽命名。

第三节冰期-间冰期之间的转换机制
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
第四节最后冰期最盛期的环境
1、全球性降温和冰盖扩展
2、西风带加强与中⾼纬度⾃然带退缩
3、全球海⾯下降与海洋过程变化
4、全球⼲旱化与环境重⼤改变
第五节⼈类的演化与环境
1、⼈类的出现与发展
前⼈（古猿，4MaBP）T能⼈（2.4MaBP）⼧直⽴⼈（2MaBP）⼧早期智⼈（0.2MaBP）⼧晚期智⼈（O.IMaBP）前⼈（古猿）：能直⽴⾏⾛，以野⽣植物和动物腐⼫为⾷，和其它动物没有严格区别，竞争也不占优势。

能⼈：能完全在地⾯上⽣活。

能制造⾮常简单的⼯具。

（奥杜威⽂化：最早的⽯器是在⾮洲发现的，可能是能⼈制造的，它们是⽤经简单打制的砾⽯制成的。

）
直⽴⼈：能够制造⽯器⼯具、并利⽤⼯具获取⾷物，创造了利⽤⼯具从⾃然界捕获和采集⾷物的⽣存
能⼒。

早期智⼈：能够制造更为复杂的复合⼯具系统。

晚期智⼈：解剖结构上的现代⼈。

2 、采集- 狩猎者对环境的影响
①⽓候变化论：更新世末期的⼤型哺乳动物灭绝的原因是这些动物不能适应环境变化。

②更新世滥杀：⼈类作为狩猎者，是造成了当时动物灭绝的罪魁祸⾸。