第11章 地球环境及其变迁PPT课件

第四纪的冰期旋回
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• 第四纪大冰期内部存在明显的万年级冰期和间冰期冷暖 气候交替旋回（符合米兰科维奇学说）。
• 20世纪初期以阿尔卑斯山冰川为模式建立的4次冰期模 式，曾经获得广泛流传。但已证明由于后期冰川作用往 往刨蚀破坏前期冰川遗迹，并不能代表第四纪完整的气 候变化史。
• 第四纪完整的古气候高分辨率变化记录(至少24个气候 旋回)，已经在太平洋深海钻孔、陕北黄土-古土壤序列 和极地冰岩心中获得深入研究，并称为第四纪全球 ( 气 候) 变化研究的三大支柱。
2.1万、2.8万、4.1万、5.2万和6.9万年前，多数间隔在1.1万年 左右），单层形成时间仅上千年或几百年。证明冰期内也存在气 候快速波动。 • 事件原因：冰期中北极区冰盖迅速扩张，周缘冰山大量南移至中 纬度地区，带来低温淡水并使携带的岩屑降落海底。 • 形成机制：海因里希事件（Heinrich events)出现的间隔明显短 于岁差旋回（1.9∽2.1万年），确切原因尚待研究。
黄
土
层 与 红
陕 北
色 古
黄
土 壤 层
土 柱
相
夹
黄土与深海沉积中的冰川旋回
• 陕北洛川黄土剖面的布容正向极 性期（距今0-73万年）中，统计 出8层古土壤（S8 -S1）和顶部的 全新世黑垆土(S0)。
• 黄土的成因与干冷的西北风关系 密切，代表冰期气候。
• 红褐色古土壤（粘粒>25%）仅发 育于湿热化环境，黑垆土代表温 湿期森林草原古土壤，代表间冰冰后期气候。
• Eemian间冰期(距今12.5万年前)的全球气温比 现在高约2ºC, 海平面高约5m。就在间冰期的全 盛期突是区域性或全球性尚待研究。。 较流行的解释：间冰期增温导致冰山大规模崩塌， 大西洋海水的温度、盐度降低，影响到海洋传送 带环流模式突变，所以在总体变暖趋势中出现突 然变冷的插曲。
海因里希事件
末次冰期内的气候快速波动
• • H.Heinrich(1988)在北大西洋（47ºN/19ºW附近）3个钻孔的
深海沉积物研究中，首先发现存在6个气候迅速变冷层。。 • 沉积特征：暖水型有孔虫含量减少，海水盐度降低和粗粒碳酸盐
（>150μm）碎屑快速堆积。 • 发生时间：末次冰期之内（90年代测得6个事件层年龄为1.43万、
气候变化的现实意义
英国学者估计：平均气温如下降1~2°C，英国中 北部农作物生长季节比现在缩短一个月；后果是粮 食减产，冬季供暖时间加长，多耗燃料。
相反，如升高1~2°C，会加剧冰盖融化和海平面上 升，导致海水入侵和沿海地区地下水盐度增高，危 及城市供水和农作物生长。
地面气温升降在地理上是不均衡的，赤道带如增 高1°C，高纬度区就要增加10~20°C。将造成全球大 气环流和洋流的变化，也将引起生态失衡，给人类 生存带来巨大冲击。
海面上升,岛国危机!
生物绝灭与环境变迁
物种的数量和寿命 生物绝灭的类型与规模 地史中生物绝灭实例
物种的数量与寿命
• 冰后期增温导致湖盆东侧的冰原破裂崩塌，大量淡水突然涌入北 大西洋。墨西哥湾却因淡水流入减少而盐度、密度显著增大，墨 西哥湾流暖水未到北部就下沉，向高纬度输送的热量减少。北大 西洋的大量淡水很快形成海上冰盖，导致重返冰期气候。
• 因喜寒性 花卉植物 仙女木
（Dryas ) 重新折返， 称为新仙 女木事件。
黄 土 剖 面 与
变化
是否存在快速的气候突变？
• 以往虽发现第四纪存在频繁的冰期、间冰期转换， 但认为末次冰期结束后近1万年来的气候变化是 相当稳定的，未感到气候突变带来的严峻挑战。
• 最近得到的极地冰岩心和深海沉积高分辨率记 录，显示出在长期的气候逐渐变化过程中，发生 过一系列大幅度（±5°C）的突然变化，时间尺度 仅有几十到几百年。
• 黄土-古土壤序列中的9个气候事 件可以与太平洋深海钻孔中的9个 氧同位素（δ18O）气候事件很好 对比，都以10万年的短偏心率周 期最为明显。
布容期黄土与深海钻孔对比
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注显
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意 不 同 阶 段 旋 回 结 构 特 征 的 突
示 同 步 的 冰 期 、 间 冰 期 气 候 变
深 海 沉 积 对 比
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未来气候变化
过去与今后的海平面变化
海面上升,岛国危机!
• 太平洋岛国图瓦卢由9个环礁岛屿组成,面积26km2,最高 点海拔4.5m。2001年11月15日正式宣布：无法对抗温室 效应导致的海面上升，只能放弃自已的家园。 全国1.1万国民从2002年起将全数移民到新西兰。 澳大利亚则在2001年7月份拒绝接纳移民。 有20多万人口的马尔代夫等类似岛国将来怎麽办？
地史中的大冰期
地球历史中曾多次出现大规模冰期和暖期的交替。最近三次全球性大冰期 出现于：第四纪（2-3百万年前 ）、石炭-二叠纪（2.7-3.1亿年前）和晚元 古代（约7-7.5亿年前），间隔分别为2.6~3.9亿年（愈新愈短）。 大冰期成因（不符合米兰科维奇学说）的两种常见解释： 1. 黄赤交角大波动（ε = 0 ° ~90°）周期 大冰期时ε=90°，地球发生 冰盖的一极正好背向太阳。 2. 太阳的银河年周期 太阳从远银心点向近银心点 运动速度加快，在惯性影响 下，日地距离增大,地球上接 受太阳热量减少。银河年并 不是等速周期，有愈来愈快 的趋势。
新仙女木事件降温幅度
• 总体变暖背景下 产生一系列温度 激烈震荡，降温 幅度达到5ºC±, 低温持续期延续 500~1000年。
• 根据格林兰冰岩 心和瑞士湖泊沉 积物中氧同位素含量对比，证明两地发生的降温事件在 时间上、幅度上都可以很好对比。
全球洋流转送带模型
大西洋深海洋流循环
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间冰期内的气候突然变化
• 这种气候突变不仅发生在最近的冰期（新仙女 木事件 ） ，也可发生在冰期末次亚间冰期（海 因里奇事件），甚至是典型的间冰期（Eemian 间冰期）内部。
全新世末次冰期
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冰后期的新仙女木事件
• 1. 3万年前末次冰期消退，气候转暖，温带动物群返回北欧和 加拿大东北部。北美大陆冰盖迅速融化，形成一个巨大的阿格兹 湖，排水通道流向墨西哥湾。