第二章-全球变化的主要特征与过程
3 全球变化的主要特征与过程
(三) 年际至百年尺度
全球变化 • 这一时间尺度的事件发生在年际、年代际到世纪际 • 主要驱动因子包括太阳活动、火山活动、大气环流的长期变化、厄尔 尼诺—南方涛动等自然因子和大气温室效应的增强等人为因子。 • • • • • 太阳活动具有大致11 a和80 a的周期 火山尘埃指数的变化具有大致70 a的周期 赤道平流层纬向风具有准2a的振荡 厄尔尼诺—南方涛动具有3a一7a的短周期和大约70 a的长周期 近百年来地球大气中温室气体CO2含量的变化则呈现持续上升趋势。
板块运动、海陆变迁、山脉形成、大洋扩张、大气圈形成、生命起源与进化
(二)千年至万年尺度
全球变化
• 发生在地质年代表最新的一个地质时期 发生在地质年代表最新的一个地质时期——第四纪和人类历史时 第四纪和人类历史时 期内，主要受到地球轨道参数如偏心率、黄赤交角和岁差等变化 期内 的影响。 • 具有准周期性变化的特点，属于可逆过程中的事件。 • 典型事件包括第四纪冰期一间冰期的交替，冷暖、干湿变化 • 冰盖变化导致海面的大幅度升降 • 大气成分变化，尘埃含量变化；干旱区古土壤层的发育；生物种 的分布、迁移和灭绝 • 人类文明的诞生与发展：如北京猿人出现于（0.5 Ma），马坝人 （0.13Ma）、丁村文化（0.12Ma），仰韶文化（7 ka）
But those cosmic rays can't reach Earth when the sun is stormy with sunspots and the solar wind is roaring. So a tree ring containing low carbon-14 is a sign of few cosmic rays in that growth year, which is an indicator of a stormy sun, contend Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung's Sami Solanki and colleagues. Most striking in the new sunspot archive derived from the new method is how much today's ongoing stormy period stands out from past periods, the researchers said. "During the last eight millennia, the episode with the highest average sunspot number is the ongoing one that started about 60 years ago," reported Solanki. And although 11,400 years is merely a moment in the multi-billion-year life of the sun, it is enough to contain a record of 31 high sunspot periods which average about 30 years in length, the researchers said. The longest is 90 years long. That is enough of a sample to enable the researchers to venture a guess about how long the current stormy period will last. "The probability that it will continue until the end of the twenty-first century is below one percent," the researchers conclude. As for whether the last few decades of storminess on the sun is the cause of global warming over the same period, it's not likely, said Reimer. "The increased solar activity may account for part of the climate trend and it does come at a bad time," she said. "However, in terms of actual warming it probably isn't a large contributor."
世界变化知识点总结
世界变化知识点总结随着科技的飞速发展、社会的不断进步，世界也在不断发生变化。
从经济、政治、社会、文化等各个方面都可见到世界变化的迹象。
本文将对世界变化的一些重要知识点进行总结，希望能够对读者有所帮助。
一、经济变化1. 全球化全球化是世界经济发展的主要趋势之一。
随着信息技术的进步和交通运输的发展，各国之间的联系变得日益紧密。
国际贸易、跨国投资、跨国公司等现象越来越普遍，形成了一个紧密相连的全球经济体系。
2. 新兴市场经济近年来，一些发展中国家的经济发展速度迅猛，成为全球经济增长的重要动力。
中国、印度、巴西、俄罗斯等国家的经济实力不断增强，对全球经济格局产生了深远影响。
3. 科技创新科技是经济发展的引擎。
随着科技的不断创新，新的产业不断涌现，对经济结构产生了重大影响。
人工智能、生物技术、新能源等领域的发展，正在改变着世界的经济格局。
二、政治变化1. 多极化随着美国等西方发达国家的实力不断削弱，一些新兴大国的实力不断增强，多极化成为国际政治格局的主要特征之一。
中国、俄罗斯、印度、巴西等国家成为国际政治舞台上的重要力量，对世界政治格局产生了深远影响。
2. 国际关系的变化国际关系的主要特征是多边化、复杂化。
各国之间相互依存、相互影响的程度越来越大，国际合作成为解决全球性问题的重要手段。
同时，一些国际组织和跨国公司的影响力也在不断增强，对国际政治格局产生了重大影响。
3. 政治体制的变化一些国家的政治体制正在发生变革，民主化进程加速推进，政治权力的分散化、社会参与的广泛化成为趋势。
同时，一些专制国家的政治体制也在不断变革，开放程度和民主程度有所增加。
三、社会变化1. 人口结构的变化随着人口的老龄化和城市化，人口结构发生了深刻变化。
老龄人口比例增加，而年轻人口比例下降，这对社会的养老、医疗、就业等方面提出了新的挑战。
同时，城市人口占比不断增加，这也为城市化进程带来了新的机遇和挑战。
2. 科技发展对社会的影响科技的快速发展对社会产生了深远影响。
全球变化第二章全球变化的主要过程与驱动力解读
太阳活动的历史记录（王绍武，1994）
表2-1
编号 1 名称 现代极大
5000年来太阳活动异常时期
可能时间范围 1780A.D.～现代 编 号 7 名称 希腊极小 可能时间范围 440B.C. 360B.C. ～
2
3 4 5 6
蒙德尔极小
施帕雷尔 极小 中世纪极大 中世纪极小 罗马极大
1640A.D. 1710A.D.
参数变化与全球变化之间必然存在一系列的反馈机制使得由地球
轨道参数变化所引起的变化被放大。第三，根据地质记录发现， 在2.4MaB.P.，19ka和23ka的岁差周期占主导地位；在
2.4MaB.P.～0.8MaB.P.期间，41ka的黄赤交角变化周期为主要周
期；而在0.8MaB.P.以来却是在三个地球轨道参数中强度最弱的 0.1Ma的偏心率周期最为显著；米兰柯维奇理论难以解释为什么
大气中CO2浓度逐渐增加的事实表明，海洋对CO2的调
节能力是有限的。可以设想，如果人类继续增加化石燃料 的使用量和森林的砍伐量，海洋吸纳CO2的能力终将会被
耗尽，那时，更大部分的CO2将被保留在大气圈中，必然
会导致更为显著的温室效应加剧、全球变暖和海平面上升 等 ～ ～ ～
20B.C.～80A.D.
（二）米兰柯维奇天文理论 1.地球轨道参数的变化 偏心率、黄赤交角和岁差这些地球的轨道
参数都是随时间变化的，它们的变化均会导致
地球接受太阳辐射的季节和地区分布的变化。
地球轨道参数变化及其引起的地球接收太阳辐射 的变化
地球绕太阳运转的轨道呈椭圆形，太阳位于椭圆 轨道的一个焦点上，轨道偏离正圆的程度就是地球轨 道的偏心率。偏心率以10万年变化于0.005～0.06之间， 同 时 还 存 在 40 万 年 的 周 期 变 化 。 目 前 的 偏 心 率 为 0.0167 ，地球分别处于近日点和远日点时，日照量的 差别为7%，偏心率愈大，差异愈大。 因受太阳和月球的引力作用，使得地球自转像陀 螺一样地摇摆，由地轴进动引起的黄道和天赤道交点 的变化就是岁差，其变化周期约 21ka （ 23ka 和 19ka 两 个周期）。岁差导致地球近日点时间的变化，现在地 球在1月位于近日点，全球1月日射率稍大于7月，从而 使北半球冬季稍暖，夏季稍凉，而南半球冬季更冷， 夏季更暖。10.5ka以后，当近日点出现在 7月时，情况 将相反。
地球环境全球变化
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
全球变化第二章
第二节大气系统中的主要过程
影响地球辐射平衡变化的因素归纳三个方面： 三是进入地球系统中太阳能在地球系统中滞 留的时间，与地球的温室效应相联系。
第二节大气系统中的主要过程
一、温室气体与温室效应 二、大气气溶胶过程 三、云过程
第二节大气系统中的主要过程
一、温室气体与温室效应 主要温室气体：水汽、二氧化碳、氧化亚氮、 甲烷、氯氟烃。
负反馈：系统中初始变化所引起的响应使得 初始变化受到抑制，使系统回到原来的状态。
正反馈
污染↑ ↑ ↑ 污染↑ ↑ 污染↑
生态系统中的反馈
狼狼 饿吃 死饱
负反馈
狼↑ 狼↓
吃了 吃了 较少 较多 兔子 兔子
鱼死亡↑ 鱼死亡↑ ↑ 鱼死亡↑ ↑ ↑
兔兔 吃饿 饱死
兔↑ 兔↓
植物↓ 植物↑
吃了 大量 的草
第二章地球系统与全球变化的关键过程
第一节地球系统 第二节大气系统中的主要过程 第三节海洋系统及其界面中的主要过程 第四节陆地系统及其界面中的主要过程 第五节人类生态系统的过程
第一节地球系统
大气圈
地 地圈
水圈
球
岩石圈
系
统 生物圈
物理气候系统 （5个子系统）
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。
第三节海洋系统及其界面中的主要过程
二、海气相互作用与周期性气候变化
海洋向大气提供的热量是驱动大气环流的主要因素。 大气环流中的四大涛动：ENSO北大西洋涛动、北太 平洋涛动、南极涛动。
长沙降水中δ18O与SOI、Nino3区SST的变化 长沙降水中δ18O与Nino3区SST具有大致相同的位相变化，而 与SOI则表现出大致负位相的变化。
全球变化第二章全球变化的主要过程与驱动力概要
由于行星的摄动作用，黄赤交角发生周期性 的变化。现代黄赤交角是23°27′，在几百万年 内，黄赤交角的变化范围为21°39′～24°36′， 变化周期约40ka。这一变化被比喻为好像船的 左右摇摆。黄赤交角影响地球上不同纬度和不 同季节的气候差异程度的大小，黄赤交角越大， 冬季和夏季的差异越大。黄赤交角变化对极区 影响最大，若黄赤交角减小，极地地区变暖， 反之，极地地区更为寒冷。
地球绕太阳运转的轨道呈椭圆形，太阳位于椭圆轨 道的一个焦点上，轨道偏离正圆的程度就是地球轨道 的偏心率。偏心率以10万年变化于0.005～0.06之间， 同 时 还 存 在 40 万 年 的 周 期 变 化 。 目 前 的 偏 心 率 为 0.0167，地球分别处于近日点和远日点时，日照量的 差别为7%，偏心率愈大，差异愈大。
在无机环境中，碳主要以CO2或者碳酸盐和重碳酸盐的 形式存在。生态系统中的碳循环基本上是伴随着光合、呼 吸和分解过程进行的，在较长的时间尺度上，地质因素对 于碳循环也是重要的，因为贮存在沉积岩中的大量碳(煤、 石油和天然气等)是生态系统在过去年代中所固定的，它 们暂时退出了生物圈活跃的生物地球化学循环。自然界碳 的活动贮存库主要是海洋、大气和有机体。
二、固体地球系统与岩石圈循环过程
（一）板块运动过程 （二）陆上风化与侵蚀堆积过程 （三）海洋沉积过程
三、生态系统与生物地球化学循环过程
全球碳循环（IPCC，1996）
大气中及溶解在河流、湖泊和海洋等水体中的CO2，是 可供生物圈利用的主要无机碳源，陆上植物和海洋浮游植 物等有机物通过对CO2的光合作用而捕获太阳能为生物圈 提供能量，同时使得碳进入生物圈，并向大气提供氧气。
太阳活动是太阳表面上一切扰动现象的总称。主要包括：发 生在光球表面的黑子、光斑，发生在色球层的谱斑、耀斑，以及 日珥、日冕等。一般用黑子活动代表太阳活动，黑子越多，太阳 活动越强，其他太阳活动都和黑子活动呈同步变化，太阳常数的
全球变化知识点总结高中
全球变化知识点总结高中引言全球变化是指地球环境系统发生的各种变化，其中包括气候变化、生物多样性丧失、土地利用变化、自然灾害等现象。
随着人类活动的发展，全球变化已经成为了一个重要的课题。
本文将就全球变化相关的知识点进行总结，包括气候变化、生物多样性、土地利用变化以及自然灾害等方面的内容，以期增加人们对于全球变化的认识，促进环境保护与可持续发展的实现。
一、气候变化气候变化是指长期的气候状况发生了显著的变化，最著名的例子就是全球气温的上升。
气候变化带来了环境的进一步恶化，不仅影响了大气环境，还会对地球上的生态系统和人类社会产生重大的影响。
气候变化的原因主要是人类活动导致的温室气体排放，如二氧化碳、甲烷、氟利昂等温室气体的排放。
气候变化对于全球各个地区的影响各不相同，但是总的来说，气候变化导致了一系列的问题，比如全球气温上升导致的冰川融化和海平面上升，此外，气候变化还会增加极端的天气事件，比如干旱、洪涝等。
针对气候变化，国际社会已经采取了一系列的措施，比如签署《巴黎协定》等。
然而，要解决气候变化问题，需要全球各国的共同努力，需要采取更加积极的行动，否则，气候变化将给地球带来无法修复的破坏。
二、生物多样性丧失生物多样性丧失是指地球上的生物物种数量和种类相对于历史上的数量有所减少。
生物多样性丧失的主要原因是人类对自然的破坏，包括过度的开发利用、森林伐木、湿地的开发等。
当地球上的生物多样性遭到威胁时，很多生物物种就会灭绝，这将导致生态平衡的破坏，对地球的环境造成长期的危害。
生物多样性的丧失不仅影响了生物物种的数量和种类，还会对地球的生态系统和生态平衡产生重大的影响。
例如，作为地球上高层食物链的食物网，生物多样性的丧失将面临破坏，这将导致生态系统的崩溃。
此外，在生态系统中，各个生物物种之间的互相依赖关系也将受到破坏，造成整个生态系统的紊乱。
针对生物多样性丧失问题，可以采取一系列的措施来解决，比如保护濒临灭绝的物种、禁止对于独一无二的生物资源的开发等。
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。
全球变化
• （二）全球气温升高 • 根据对全球大约7000个气象台站的气象资料所做
的分析，有充分的数据表明：自19世纪后半叶以 来，全球地表年平均气温升高了0.3~0.6摄氏度。 1988~1995年的几年间是1860年以来年平均气温 最高的时期。夜间温度的升高较之于白天更为明 显。气温的变化具有明显的时空差异。例如，在 北半球的中纬度地区冬春季节气温升高幅度最大， 而北大西洋地区则有变冷的趋势。根据跨政府气 候变化委员会（IPPC）的预测，全球变暖的趋势 今后将持续并加剧。
（一）减缓气候变化
• 全球性的气候变化主要是由于大气中温室气体的增加所致。
此外大气颗粒物数量的增加也是一个重要原因。因此，减 缓气候变化的关键便在于控制温室气体的排放和颗粒物的 形成。其核心是控制化石能的消耗。化石能燃烧是温室气 体特别是二氧化碳的主要来源，仅1900年一年便有 6*1015g碳由化石能燃烧释放到大气，其中45%来自于工 业，29%来自于居民生活和商业，21%来自于交通运输。 此外，化石能燃烧还有二氧化硫（ＳＯ２）形成重要的大 气颗粒物的主要来源。控制化石能额使用数量首先要提高 化石能的能效。大量研究表明在今后二三十年内，通过各 种节能措施，在无需增加费用的前提下便可使能效提高一 至三成，现有的技术条件可能使能效提高五至六成。目前
• 生态系统会随之消失。气候变化会使一些
生物物种的生长、繁殖以及区域分布受到 影响，从而加剧物种消亡。许多生态系统 的结构和功能亦不可避免地受到不同程度 的影响。下面我们就全球变化的主要现象 做以下介绍。
• （一）温室气体浓度增加 • 温室气体是指那些对长波辐射有强烈吸收作用的气体。大
气中的水蒸气也对温室效应起着重要作用。与工业革命前 相比，大气中二氧化碳、甲烷和氧化氮浓度分别增加了大 约30%、145%和15%。氟氯烷体积分数则从20世纪50年 代初到90年代中期已迅速增加到2.68*10-10.大气中二氧 化碳的增加主要源于化石能燃烧。森林砍伐和农业的扩展 每年使大约1.6*10 +15g释放到大气中。这些二氧化碳大 部分滞留在大气中，部分则被海洋吸收。近年来，许多研 究表明陆地植被在吸收二氧化碳方面发挥着重要作用。
第二章-全球变化的主要特征与过程
第二章 全球变化的主要特征与过程一、全球变化的时空谱特征全球变化在事件与过程的时空上构成多尺度的耦合系统。
可见，要认识这些事件和过程的性质，就必须在特定的时空尺度上对它们进行研究。
1．全球变化的时间尺度从时间尺度上看，全球变化可划分为5个时间尺度：（1）几百万年至几十亿年 （地质历史时期）该时间尺度的事件受地球行星演化规律与进程的控制，基本为不可逆过程。
包括的事件有：S Min Day Year(a) Centary 104a 106a 109a 特征时间尺度log(s) 全球 104 103 102 101 100 局地 特征空间尺度 （公里）造山造陆导致的地球上沧海桑田的演变、大气圈和水圈的形成的演变、生命的起源等。
（2）几千年至几十万年（第四纪的晚期和人类历史时期）该时间尺度的事件受地球轨道参数（如偏心率、黄赤交角和岁差）等变化的影响。
属于可逆事件。
包括的事件有：第四纪冰期－间冰期的交替、海面的升降、伴随冷暖干湿的大气成分的改变、古土壤层的发育、生物中的分布、迁移和灭绝，以及人类文明的诞生和发展。
（3）几年至几百年（年际、年代际到世纪）该时间尺度的事件受太阳活动、火山活动、大气环流的长期变化、ENSO等自然因子和大气温室效应的增强等认为因子的控制和驱动。
包括的事件有：全球气温的趋势上升、气温、海温、降水量、径流量、植物物候期及生长季节等的准周期性波动和突变，植物群落结构变化和植被带的可能移动。
（4）几天至几个季度（数天到一年之内，本质是季节的更替）该时间尺度的事件受太阳辐射量输入的年循环驱动。
使地球系统中形成以年为变化周期的时间变化事件。
（5）几秒至几小时（一天以内，本质是日变化，周期性十分规则）该时间尺度的事件受太阳辐射量输入的日循环驱动。
包括的事件有：风温压湿的日变化、地表植物冠层与大气界面上的分子扩散和湍流交换、物质交换过程。
2.全球变化的空间尺度可分为4个特征空间尺度(1)全球尺度(空间范围在20 000公里以上，地域单元大约为半球至全球尺度)特征事件有：太阳辐射的分布，大气环流和洋流，温室效应加剧与全球气候变化，臭氧层的破坏，地球和生命的起源等。
全球变化课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用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）课程教学的目的和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。
（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。
课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。
并要求学生具有一定的生态学基础。
（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。
全球环境变化的主要特征与过程概述
（小循环）。
水循环类型
水循环类型 循环过程及环节 海陆循环 特点 水循环的意义
①蒸发②水汽输 送③降水④地表 径流⑤下渗⑥地 下径流
①蒸发②降水
最重要的水循环 类型，使陆地水 得到补充，水资 源得以再生
携带水量最大的 水循环，是海陆 间大循环的近十 倍
①维持了全球水的动 态平衡，使全球各种 水体处于不断更新状 态
三、人为因素
• 人类活动所引起的地球系统的状态和功能的改变， 在工业化以来的200多年里急剧加速，在几十至几 百年的时间尺度上，人类活动对全球变化的影响 与全球变化对人类的影响均极为显著，人类生态 系统过程已成为全球变化过程的一个不可忽视的 组成部分。 • 而人类生态系统、土地覆盖变化、污染物排放影 响全球生物地球化学循环过程、地球表层系统组 成→自然系统功能失调和变化，并通过累积性变 化或系统性变化导致全球环境变化。（如全球最 高温记录不断打破）
地球能量循 环过程主要是 太阳辐射与地 气系统相互作 用的结果。
全球辐射差额
地球能量循环来源
物质是能量的载体，沿着食物链（网）流动；能 量是物质循环的动力，使物质能不断地在生物群落 与无机环境见循环往返。
l
能量循环是单向的，在流经生态系统各级营养级时 逐级递减。
l
l人类活动对能量循环的影响：化石燃料燃烧释放温
驱动力：太阳活动、火山活动、大气环流 的长期变化，厄尔尼诺-南方涛动等自然因子 和大气温室效应的增强等人为因子。
几天至几个季度
典型事件：大气环流的季节震荡，气温 、降水和地表经历的季节波动，植物群落 季相与农事季节的更替，土壤-植物-大气 之间生物地球化学循环的年际变化。 驱动力：太阳辐射量输入的年循环。
室气体增加，温室效应增强；人为燃料燃烧释放的 热量改变局部热量平衡；大气尘埃增加，反射越多， 地表接受的热量越少，即大气尘埃增加引起的阳伞 效应；土地利用方式的改变影响下垫面性质，导致 能量循环改变。
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第二章 全球变化的主要特征与过程
一、全球变化的时空谱特征
全球变化在事件与过程的时空上构成多尺度的耦合系统。
可见，要认识这些事件和过程的性质，就必须在特定的时空尺度上对它们进行研究。
1．全球变化的时间尺度
从时间尺度上看，全球变化可划分为5个时间尺度：
（1）几百万年至几十亿年 （地质历史时期）
该时间尺度的事件受地球行星演化规律与进程的控制，基本为不可逆过程。
包括的事件有：S Min Day Year(a) Centary 104a 106a 109a 特征时间尺度log(s) 全球 104 103 102 101 100 局地 特征空间尺度 （公里）
造山造陆导致的地球上沧海桑田的演变、大气圈和水圈的形成的演变、生命的起源等。
（2）几千年至几十万年（第四纪的晚期和人类历史时期）
该时间尺度的事件受地球轨道参数（如偏心率、黄赤交角和岁差）等变化的影响。
属于可逆事件。
包括的事件有：第四纪冰期－间冰期的交替、海面的升降、伴随冷暖干湿的大气成分的改变、古土壤层的发育、生物中的分布、迁移和灭绝，以及人类文明的诞生和发展。
（3）几年至几百年（年际、年代际到世纪）
该时间尺度的事件受太阳活动、火山活动、大气环流的长期变化、ENSO等自然因子和大气温室效应的增强等认为因子的控制和驱动。
包括的事件有：全球气温的趋势上升、气温、海温、降水量、径流量、植物物候期及生长季节等的准周期性波动和突变，植物群落结构变化和植被带的可能移动。
（4）几天至几个季度（数天到一年之内，本质是季节的更替）
该时间尺度的事件受太阳辐射量输入的年循环驱动。
使地球系统中形成以年为变化周期的时间变化事件。
（5）几秒至几小时（一天以内，本质是日变化，周期性十分规则）
该时间尺度的事件受太阳辐射量输入的日循环驱动。
包括的事件有：风温压湿的日变化、地表植物冠层与大气界面上的分子扩散和湍流交换、物质交换过程。
2.全球变化的空间尺度
可分为4个特征空间尺度
(1)全球尺度(空间范围在20 000公里以上，地域单元大约为半球至全球尺度)
特征事件有：太阳辐射的分布，大气环流和洋流，温室效应加剧与全球气候变化，臭氧层的破坏，地球和生命的起源等。
这些事件对应的时间谱相当宽泛（从年至几十亿年），并且不同时空尺度的过程湿相互影响的。
如温室气体和臭氧层的破坏湿近百年的事情，但它们对季节、年际、几十年至上百年的全球和区域气候变化和生态系统演变产生深远的影响。
（2）区域尺度（100公里－20 000公里，地域单元为：大陆、大洋、陆地上的自然带和自然区及海区等）
特征事件有：季风、大型天气过程（台风、气旋反气旋）、海流、ENSO、岩石圈板块构造运动与造山运动、冰期－间冰期交替、气候带与地带性植被－土壤的形成。
这些事件对应的时间谱相当宽泛（从年至几十亿年），并且不同时空尺度的过程湿相互影响的。
如青藏高原
隆起的效应。
（3）地方尺度（10公里－100公里）
特征事件有：地震、流域的水土流失、中尺度天气系统（如雷暴）、植物物候期的水平变化、城市气候与大气污染、河流与水域的污染、成矿作用等。
这些事件对应的时间谱可以从小于1天到百万年。
事件的个体性增强，彼此间的联系减弱，事件的影响多限于当地。
（4）局地尺度（10公里以下）
特征事件有：火山爆发、小流域地表侵蚀、小尺度天气系统（如龙卷风、山谷风）、植物物候期的随地形的变化、植被冠层的微气象、土壤的养分循环、气体等的点污染。
这些事件对应的时间谱短，从几秒到一年内，空间特性明显。
全球变化科学注重：立足全球、从区域和地方入手的方法论，研究各事件和过程的空间联系、空间格局、尺度转化、演变过程及其原因，以及人类社会经济发展与生存环境变化之间的关系。
3．时空尺度的联系性
一般说来较大空间尺度的事件和过程，其事件尺度的范围也较大；反之。
如全球气候变化的空间尺度可达20000公里，时间尺度可达几十年至百年，而植被冠层微气象变化的空间尺度仅为数厘米到米，时间尺度微秒到分钟。
二、全球变化的驱动力
包括外力因素、地球内力因素、人为因素
1、外力因素
太阳辐射、其他天体引力作用、星体对地球的撞击
太阳辐射直接驱动了发生在地球表面的各种过程。
太阳辐射变化改变到达大气顶能量，影响能量收支导致气候变化全球变化。
其他天体引力作用地球运动轨道参数改变
星体对地球的撞击地球运动轨道参数改变，地貌改变、地球物种的灭绝和产生全球变化。
2．地球内力因素
地球内力因素包括在板块运动中所造成的海陆分布形式的变化、海底地形和陆地地形的改变、火山活动等。
3、全球变化中的人为因素
人类既产生于自然，又从自然系统中分离出来，称为地球系统的一个重要组分的同时，又影响自然环境过程。
在工业化以来的200年里，人类活动对全球变化的影响与全球变化对人类的影响均极为显著。
全球生物地球化学循环过程正受到土地覆盖变化、污染物排放等人类活动的强烈干扰，人类
活动产生的CO2, CH4, N2O, SO2
4-, PO3
4
-等是重大的扰动因素。
大气化学过程、土壤化学过
程、海洋化学过程正因此发生变化。
4．地球系统内部的反馈过程
全球变化是通过地球系统中一系列复杂的作用与反馈过程来实现的，反馈是地球系统过程的一个重要特征。
由于反馈作用的存在，驱动与响应之间存在着复杂的非线性过程，微小的触发作用有可能导致巨大的变化，发生在某一区域的变化可能导致全球变化。
三、全球变化的三大循环过程
（生物循环、能量循环和水循环）
1．全球变化中的生物循环
它与地球表层各圈层、化学和生命等紧密相连。
生物循环包括：①陆地和海洋生物参与的C、N、P、S元素的循环；②上述循环进一步在大气作用下发生的循环；③地球表层生物的地球化学循环。
（不讲）
从各种元素的循环过程可知，生物群落是生态系统生物地球化学循环的关键环节，它调节着化学元素在大气、海洋和陆地各储存库中的数量和流动速率，是某些化合物和元素产生的源泉。
针对有生命的地球与其它无生命行星的区别，英国大气化学家拉夫洛克提出了大地女神假说。
大地女神假说（Gaia Hypothesis）：对于地球的特定属性，只根据物理学和化学的规律是很难解释的，必须同时考虑生物学规律。
地球上的生物圈和它的环境构成一个有机的整体（称为大地女神），地球大气的组成、气温、海水温度、海水PH等都是由生物圈积极调节的，是生物圈通过自己的影响使地球的气候环境长期保持在适合自己生存的“稳态”上。
――这种情况从生命一出现便开始了，――生命自己创造了它的生存环境―――同时大地女神的自我调节作用也是由条件的。
2．全球变化中的能量循环和水循环
（参照已有的PPT）
四、冰期－间冰期与米兰柯维奇理论
地球历史上变化表现维气候冷暖、干湿的交替变化，即冰期、间冰期。
1冰期、间冰期的含义
冰期是指由于气温显著变冷、冰川规模扩大和增厚的时期。
间冰期是指两次冰期之间由于气候回暖、冰川缩小和消融的时期。
2全球气候周期变化的级序
（1）107a－108a尺度，具有此尺度的气候变动称为大冰期和大间冰期。
自震旦纪以来，地球历史上至少发生过四次大冰期。
（2）105a尺度，冰期和间冰期。
（3）104a尺度，副冰期和副间冰期
（4）103a－102a尺度，小冰期和小间冰期。
（5）10a，仅用于近代的气候学研究。
3．地球历史上的大冰期和大间冰期
在地球7.4亿年历史上，地球经历了四次大冰期和三次间冰期。