南京大学 地球科学系统概论 11全球变化
地球系统与全球变化
对流层气温：
臭氧层被破坏：已发现每年春季南极上空臭氧含量都消失40％-50％，臭氧层空洞已大如美国国土，欧洲上空臭氧含量在1992年 5 月中每天减少1％，到2000年北半球上空臭氧减少了25％-30％。截止到2000年，破坏臭氧层的氯氟烃近60年已排放12×106 t，全球每年产生量达1×106t，其中发达国家占80％。
科学思想代表
全球变化研究产生的背景
4、科学思想代表 全球变化研究的科学思想的代表： (1)亚里士多德(Aristodle)，公元前300年古希腊哲学家和自然科学家，他首次提出支持生命的物理系统。 (2)加兰(Garland)，1982年国际地球物理学会(IVGG)主席，首次提出地球系统科学的概念。 (3)弗里德曼(Fridman)，美国科学院物理、数学、资源委员会主席，1983年他首次提出“全球变化(Global Change)”的概念。从此，人类开始从交叉科学角度将地球作为全球系统开展研究。 (4)马隆(Malone)，1984年国际科学联合会副主席，是他第一个将全球变化研究付诸实施。 全球变化研究这门科学就是在上述背景下应运而生的。
Global change
全球变化
全球变化研究的基本问题
全球变化及全球变化研究的概念 全球变化研究出现的科学背景 全球变化学科研究的主要内制、变化规律和控制变化的机理(自然的和人为的)，并预测未来变化的科学研究称之。
全球变化 ——包括地球环境中所有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。
温室效应
小冰期以来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化图 (刘潮海等, 2000) 其他气候变化的结论：
网课答案全球变化与地球系统科学新版
全球变化与地球系统科学学科的概念1【单选题】狭义的地球系统有地核、地幔、岩石圈、大气圈、水圈和（D）等组成部分。
A、生态系统B、自然环境C、动植物Ds生物圈2【单选题】1983年哪一位科学家提出要建立地球表层学的思想？（C）A、李四光B、冯如C、钱学森Ds邓小平3【单选题】哪一年地球系统科学作为一门独立科学而诞生？（D）A、1977 年B、1967 年C、1997 年D、1987年4【判断题】地学和天文学不具有密切的关联。
（V） 5【判断题】广义的“地球系统”是地球系统科学的研究对象。
（V）学科的内容1【单选题】在哪一年成立了国际生物多样性科学计划？（D）A、1989 年B、1981 年C、1999 年D、1991年2【单选题】哪一年开始全球环境变化和国际人文因素计划？（D）A、1994 年B、1992 年C、1998 年D、1996年3【多选题】内蒙古的“四大宝”包括（ABD）oA、煤炭B、山羊绒C、石油D、稀土4【判断题】中国不属于世界气候研究计划的参与国。
（X）5【判断题】哥本哈根会议达成的协议规定所有国家的碳减排数量不一致。
（V ）可持续发展的概念1【单选题】美国第几任总统是奥巴马？（B）A、四十五B、四十四C、四十七D、四十六2【单选题】为什么乌尔盖湿地会干枯？（D）A、过渡放牧B、降雨量减少C、气候变化D、人工截流3【单选题】下面哪一个国家的煤炭产量最多？（C）A、印度B、美国C、中国D、南非4【判断题】具有发展风力发电潜力的是我国的西北地区。
（V） 5【判断题】四川没有办法大力发展太阳能发电。
（V）对地监测的科技手段1【单选题】下列不属于大洋钻探三部曲的是（C）o A、大洋钻探计划B、深海钻探计划C、浅海钻探计划D、整合大洋钻探计划2【单选题】哪一个国家最早使用灵巧炸弹？（D）A、法国B、德国C、英国D、美国3【单选题】下面哪一项不属于目前在建的全球定位系统？（C）A、格鲁纳斯全球导航系统B、GPS全球定位系统C、天宫卫星导航系统D、伽利略卫星导航系统4【判断题】GPS定位仪不可以直接读出经度、纬度和海拔。
第一章 全球变化生态学 引论[精]
![第一章 全球变化生态学 引论[精]](https://img.taocdn.com/s3/m/71e1a8854afe04a1b171de12.png)
0.5-1%。热带地区可能每十年增加了0.2-0.3%。而亚热带地区可能减 少了0.3%； 20世纪后半叶，北半球中高纬度地区，强降水天气可能增加了2-4%。
温室气体的含量与作用
温室气体
–包括CO2、CH4、N2O、CFCs（ 氟氯化碳）、O3，只 占大气组成的1%；还有H2O（约1%）
• 几万年来，它们是塔斯马尼亚岛的主要捕食动物。但是当 英国人在这个澳大利亚岛屿定居后，他们为了养羊而砍倒 了大片森林。袋狼捕食羊，牧场主就向它们开火。随着供 它们栖居的荒野变小，袋狼消失了。在世界各地，其他岛 屿上的捕食动物也遭到了类似的命运。
气候变化的影响
• 雪被和冰被
– 卫星资料显示，1960年代末以来，全球雪被面积很可能减小了 10%；
其他气候变化的结论
气温和海温
1950-1993年期间，陆地表面的日最低气温以每十年0.2℃的速度递 增，超过日最高气温递增速度的两倍。使中高纬度许多地区的无霜期 加长； 海平面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半；
对流层气温
20世纪50年代以来，地表以上8km的大气层平均每10年增温0.1℃。
生物多样性减少 Biodiversity loss
1 ) 物种多样性减少 Species diversity：世界物种 总数约 500 ～ 3000 万种（已被陈述 140 万 种），近百年兽类减少 150 种。
2 ) 生态系统多样性减少 Ecosystem diversity：森 林、草原、湿地、水生生境遭受破坏。
1.3 全球变化的影响
气候变化 气温 降水
海平面上 升
可能的影响
健康 天气原因的死亡现 象 传染病 农业 作物产量 灌溉用水的需求变 化 森林 群落结构 地理分布 健康和生产力
全球变化复习资料.
全球变化期末复习题1.地球系统与地球系统科学：（1）地球是由地幔、地核、岩石圈、水圈、生物圈、人类圈等组成的复杂系统，其最简单的划分是地圈和生物圈组成地球系统，其中生物圈为全球生态系统。
（2）地圈可进一步划分为大气圈和水圈为主的物理气候系统和以岩石圈为主的固体地球系统。
（3）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。
并通过彼此的联系成为一个整体。
（4）地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列过程来实现的。
这些过程按其性质可以分为物理过程、化学过程和生物过程三种类型。
（5）不同的地球系统具有不同的时间惊讶和空间尺度，发生在地球子系统内部的系统之间的各种能量和物质输送过程却跨越了很宽的时间尺度而发生。
在全球范围内，并在地表层系统中留下烙印。
（6）不同时空惊讶的过程之间存在复杂的相互作用。
（如火山喷发对气候的影响）（7）地球系统主要受两台“发动机”驱动：一是地球外部由太阳和其他外力所组成的，一是地球内部的“发动机”，主要由放射性和内部深处的原生热所驱动。
地球系统科学是把地球看成一个由作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类社会等绊脚石部分构成的统一系统，是一门重点研究地球各组成部分之间相互作用的科学。
以大气圈和水圈为主体的物理气候系统地圈地球系统以岩石圈为主体的固体地球系统生物圈（又称全球生态系统）2、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。
全球变化科学：以地球系统的概念为基础的全球变化显著地有别于那些建立在对地球各圈层研究基础之上的地球科学的传统的分支学科，全球变化研究超越了各分支学科的界限，是建筑在各分支学科基础之上的交叉研究。
全球变化的科学内涵可概括为：全球观点与全球尺度、所有时间过程（包括所有时间范畴和所有时间尺度）、人类的作用。
全球变化概要PPT教案
§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
三、生命的进化
• （１）早期： 化学进化阶段（４０亿～３８亿年前）
• （２）中期： 细胞进化阶段（３８亿～７亿年前）
• （３）晚期： 多细胞复杂生命进化阶段（７亿年以来）
特征：从低层次向高层次转移，即发生了“进化层次 上移”
第24页/共68页
§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
陆源 地 动 植 物 起 源
陆 地 维 管 束 植 物 起
动物性 脊椎动物起源物形态及物种多外骨骼出现
样 性 大
植 物 躯 体 结 构 复 杂 化 、 多
有物 性多 生细 殖 起 源
增
长
第33页/共68页
§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
在生命的进化史上， 进化与灭绝现象是共存的
生物的进化呈现爆发性方式发展 （辐射演化）。
能是地球唯一的生 命类型。
第30页/共68页
§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
蓝藻
（Cyanophyta） 又称
蓝细菌
（Cyanobacteria）
或者
蓝绿藻
（blue-green algae）
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§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
重大事件： 含有染色体、
细胞核及其他进 化的内部结构的 细胞构成的真核 生物的出现在距 今20亿-19亿年 前。
第32页/共68页
§5.1 主要圈层的演化/生命的进化
3. 多细胞复杂生命进化阶段
（7亿年前~今） 时间
40
20
46
35
10（ 亿 年 ）
前 生 命 的
生 命 起 源
代光 谢合 途作 径用
地球系统科学与全球变化研究
地球系统科学与全球变化研究随着人类的发展和环境状况的日益惨淡，地球系统科学与全球变化研究变得愈发重要。
这一学科的研究领域包括地球的大气层、海洋、陆地以及生物圈等各个系统之间的相互作用和反馈机制。
全球变化是指地球系统中各个方面发生的持续性变化，例如气候变化、海洋酸化、生物多样性丧失等。
而地球系统科学则致力于探索和解释这些变化的原因、过程和影响，并推动针对这些变化的可持续发展解决方案。
在地球系统科学中，气候变化是一个热门的研究领域之一。
气候变化是指长期的气候模式发生的变化。
科学家们通过观测和分析大气层、海洋和陆地中的各种指标和物质，来研究气候系统的运行规律和变化趋势。
例如，他们利用气象站的观测数据、卫星信息以及冰芯和树木环年层等获取的气候记录，来研究过去的气候变化，以及当前和未来的气候模式预测。
气候变化对地球系统和人类社会产生了广泛而深远的影响。
例如，全球变暖导致了冰川融化、海平面上升和极端气候事件的增多等。
这些现象不仅对生态环境造成破坏，也对人类的生计和经济造成了威胁。
因此，研究气候变化并制定相应的适应和减缓措施，是地球系统科学研究的重点之一。
另一个重要的研究领域是海洋科学与全球变化。
海洋是地球上最大的生态系统之一，对全球气候和物质循环起着重要作用。
通过研究海洋中的物理、化学和生物过程，科学家们能够了解海洋对全球气候变化的响应和反馈机制。
例如，温室气体的增加导致海洋酸化，这会对珊瑚礁和浮游生物等生态系统造成严重威胁。
地球系统科学与全球变化研究还涉及到其他领域，例如陆地生态系统和生物圈的变化、地表变形和地质活动等。
通过研究这些变化，科学家们可以更好地预测和管理自然灾害，以保障人类和生态系统的安全。
需要指出的是，地球系统科学与全球变化研究需要跨学科的合作和综合方法。
它融合了物理学、化学、生物学和地质学等多个学科的知识，以便更全面地理解地球系统和全球变化的复杂性。
为了推动地球系统科学与全球变化研究的发展，国际社会采取了一系列行动。
地球系统科学与全球变化研究
地球系统科学与全球变化研究地球是我们共同的家园，而地球系统科学与全球变化研究正是致力于深入探索地球的运行机制和变化规律。
这一领域的研究不仅关乎地球环境的可持续发展，也对人类社会的未来发展具有重要意义。
地球系统科学是一门综合性学科，它涉及到地球的大气、水、地壳、生物等多个层面。
通过对这些层面的相互作用和影响进行综合研究，我们可以更好地理解地球的运行机制和变化规律。
地球系统科学的研究对象包括但不限于气候变化、海洋生态系统、陆地生态系统等。
全球变化研究是地球系统科学的重要组成部分，它关注的是地球系统中各个层面的变化趋势和原因。
全球变化研究的内容包括气候变化、生物多样性丧失、土地退化等。
这些变化对于地球的环境和生态系统都产生了深远的影响，对人类社会的发展也带来了挑战。
气候变化是全球变化研究中的一个重要方面。
近年来，全球气温持续上升，极端天气事件频发，气候变化对地球环境和人类社会造成了巨大的影响。
通过对气候变化的研究，科学家们可以预测未来的气候趋势，为社会决策提供科学依据，以减轻气候变化对人类社会的影响。
海洋生态系统是地球上最重要的生态系统之一，也是全球变化研究的热点领域之一。
海洋生态系统的健康与否直接关系到全球的生物多样性和资源可持续利用。
然而，随着全球气候变化和人类活动的影响，海洋生态系统正面临着严重的威胁。
通过对海洋生态系统的研究，科学家们可以更好地了解其变化规律，制定保护和管理策略，以实现海洋生态系统的可持续发展。
陆地生态系统是地球上最为复杂和多样化的生态系统之一。
它包括森林、草原、湿地等多种类型，承载着丰富的生物多样性和生态功能。
然而，随着人类活动的不断扩大和加剧，陆地生态系统正面临着严重的退化和破坏。
通过对陆地生态系统的研究，科学家们可以更好地了解其变化过程和机制，为保护和恢复陆地生态系统提供科学支持。
地球系统科学与全球变化研究不仅需要跨学科的合作，也需要全球范围内的合作。
只有通过国际合作，才能更好地推动地球系统科学的发展，为全球变化研究提供更加全面和准确的数据和信息。
地球系统科学研究与全球环境变化
地球系统科学研究与全球环境变化全球环境变化是当今世界所面临的最重要和最紧迫的挑战之一。
随着气候变暖、极端天气事件增多以及生态系统破坏的加剧，地球的可持续发展变得日益困难。
为了应对这一挑战，地球系统科学研究应运而生。
地球系统科学研究是一门跨学科的科学领域，涵盖了气候学、地质学、生态学、大气科学等多个学科。
它的研究对象是地球作为一个整体的各个方面，包括大气、海洋、陆地以及它们之间的相互作用。
在地球系统科学的框架下，科学家们通过观测、实验和数学模型等手段，努力理解地球系统的复杂性和演化过程。
他们关注于气候变化、海平面上升、生物多样性丧失、土地退化等重要问题，以便提供科学依据和决策支持，推动可持续发展的实现。
气候变化是地球系统科学研究的重要方向之一。
人类活动导致的温室气体排放是引起气候变化的主要原因之一。
通过分析气象数据、建立气候模型等手段，科学家们得出了全球变暖、极端天气事件增多等结论。
这些研究为政府和社会各界提供了科学基础，制定应对气候变化的政策和措施。
海洋也是地球系统科学研究的重要领域之一。
海洋承载着地球上几乎所有生命的起源，也是调节全球气候的重要因素。
科学家们通过深海探测、海洋气象观测等手段，研究海洋的物理、化学和生物过程，探索海洋对全球环境变化的响应。
这些研究有助于我们更好地保护海洋资源，维护生态平衡。
除了气候和海洋，地球系统科学研究还关注于陆地的变化。
土地退化、水资源短缺、生物多样性丧失等问题日益凸显，给人类社会和生态系统带来了巨大的挑战。
科学家们通过土壤调查、植被监测等手段，研究人类活动和自然因素对陆地的影响，寻找可持续利用土地的方式。
地球系统科学研究的进展不仅依赖于科学家的努力，也需要政府、企业和社会各界的支持和参与。
只有通过合作与共享，才能更好地应对全球环境变化的挑战，为人类的可持续发展创造更好的未来。
地球系统科学研究提供了我们认识地球、保护地球的科学基础，也为人类未来的可持续发展提供了希望。
南京大学《认识地球》开卷考试答案
（）化石的发现令科学家将人类的起源地由欧洲转移至亚洲。
“北京人”、、、“爪哇人”“地球生命的种子也可能来自地球之外”，这个观点是通过（）事件而被科学家接受的。
在阿连德陨石上发现了氨基酸分子“格洛玛•挑战者”号深海钻探成果：验证了瓦因—马修斯的磁异常模型、、发现了地中海曾是一片荒漠、、证实了大陆漂移学说、、验证了板块构造理论“海底扩张”理论得到承认，最关键的因素是:对海底地磁条带的解释“拉伊托里的足迹”将东非的古人类活动推至：370万年前“莫霍面”位于大陆之下30或40公里深处，“古登堡面”位于大陆之下2900公里深处。
Y “牛眼模式”下，溶解物蒸发析出的先后顺序是：碳酸盐、石膏、石盐“皮尔当人”是：人为造假的产物《增长的极限》一文中，对人类命运具有决定意义的因素，除人口和污染外，还有：工业发展、、、不可再生的自然资源、、、粮食16世纪后半叶，丹麦天文学家第谷在捷克首都布拉格创建了一座天文台，并通过天文观测得出行星的运动轨道是椭圆形的。
N1860年，首先在德国巴伐利亚发现了一具始祖鸟骨骼化石，次年又发现了一根羽毛的化石。
N1959年，雷蒙德•达特在南非发现了一具幼年的猿类头骨，这是在非洲地区发现的第一个南方古猿化石。
N1959年的《尼罗河水协定》是哪两个国家签订的？埃及与苏丹1983年，古生物学家在澳大利亚西部瓦拉乌纳岩层中发现的细菌化石是迄今为止发现的最古老的地球生物y19亿年前，地球生命出现了第一次繁荣，其标志就是：真核生物出现30多亿年前，由“海底烟囱”带来的（）刺激了最初地球生命的诞生。
化学物质、、、高温600万年前，哪个海峡的封闭导致地中海干涸：直布罗陀海峡6500万年前，一颗小行星撞击地球，撞击地点位于今天：尤卡坦半岛KT界线是指：白垩纪与第三纪之间的界线KT界线粘土层中，科学家发现哪种金属元素含量异常：铱阿斯旺大坝下发现的深沟是地中海曾经干涸的证据之一。
Y埃迪卡拉动物群的动物所属的3个门为：节肢动物门、、、环节动物门、、腔肠动物门埃迪卡拉动物群发现于澳大利亚中南部，包含多种低等无脊椎动物。
地球系统科学中的全球变化
地球系统科学中的全球变化地球是一个极其复杂的系统，人类在地球上的活动不断对地球系统产生影响。
通过对地球系统的全面观察和分析，科学家们发现，人类的活动已经对地球系统产生了重大影响，甚至引发了地球系统的全球变化。
全球变化是指地球系统在各个方面发生的长期、持续的变化。
这些变化涉及了地球的气候、水文、生态、地质等多个方面，而这些方面又相互联系、影响，构成了地球系统的整体运行。
全球变化的发生不仅直接影响人类生产生活，也会带来不可预测的环境灾害，成为人类面临的重大挑战。
气候变化是全球变化中最为人所知，并且最为关注的方面。
气候变化的本质是大气中的温室气体（如二氧化碳、甲烷、氮氧化物等）的增加导致太阳热量在地球上不断积累的结果。
随着地球上的温度不断升高，全球范围内气温、降雨量、海平面等都会发生变化，影响了全球的生态系统、水资源等多个方面。
气候变化的影响不单是眼前的短期效应，而是一个长期的、不可逆转的过程，需要采取积极的、长远的应对措施。
水文变化指的是水循环中各环节的变化。
随着气候变化导致的降雨量改变、蒸发量改变等，地球上的水资源的分布、质量和数量也发生变化。
水文变化不仅对地球的生态系统产生影响，而且直接影响着人类的生产生活。
尤其是水资源的匮乏和恶化将严重限制人类社会的持续发展。
地表系统的变化也在不断影响着全球的生态系统。
人类的活动导致了物种的灭绝、生态系统的崩溃、生产生活方式的变化等，进而影响到了全球生态系统的健康和稳定。
同时，地球的其他地球化学演化也在不断变化：从地球磁场的状况，到地球自转速度的变化，从地壳构造的改变，到海洋扩张等。
这些变化与人类活动的影响一同作用，需要科学界不断进行深入的研究，以便推进更科学、更可持续的社会发展。
地球系统科学研究的目标是构建一个以地球为基础的统一科学研究框架。
通过对地球系统内各个方面的研究，科学家们得以进一步了解和掌握地球系统的本质和运行规律，推进综合科学的发展。
虽然我们无法完全控制地球系统的变化，但通过系统科学知识的发展和应用，能够更好的预测全球变化的趋势和影响，以更优秀的方案应对挑战。
2011级全球变化科学与地球系统
(3)人类的作用
强调了人类活动的作用与影响，由于人类活动影响的加剧，全球变 化过程正以前所未有的速度加快进行，已经成为导致全球变化的营力之一。
2、全球变化的主要研究内容
（1）全球变化的过程和驱动力。
（2）全球环境变化在时间和空间上的表现形式。 （3）全球变化的影响及人类的响应与适应。 （4）全球变化信息的获取、处理与分析技术。
（4）地球系统内部的反馈作用
2、全球变化的特征
（1）一些关键性指标因子大的行星尺度的变 化正迅速发生 （2）这些变化改变着反映地球系统内在动力 学特征的强迫与反馈格局 （3）地球系统正承受着源于人类活动的新行 星尺度强迫的日渐多样化 （4）全球变化不仅仅是全球气候变化
第二节复习思考题
1.人类对地球系统的认识经历了怎样的发展过程？
本节内容提要
一、人与自然的关系
二、地球系统 三、全球变化
一、人与自然的关系
1、形成两个基本认识Байду номын сангаас
（1）地球本身是一个单独的系统，生物圈是 其中一个积极的重要组成部分；是系统的参 与者，而不是旁观者。 （2）现在人类活动如此广泛、影响如此深远， 以复杂的、相互作用的、加速的方式在全球 尺度上影响着地球。 人类现在有能力改变地 球系统，但其方式却会影响人类自身赖以生 存的生物和非生物过程和组分。
第一节复习思考题
1.叙述全球变化科学产生的背景。 2.试述全球变化科学研究的主要内容。 3.全球变化研究的进展如何？
第二节 综合的地球系统
参考书目： 1、张兰生,方修琦,任国玉,全球变化.高等教 育出版社,2000. 2、毕思文,地球系统科学导论.科学出版社 ,2003. 3、IGBP科学丛书之四,全球变化与地球系统 -----一颗重负之下的行星,2001.
一、地球系统科学与全球变化研究
一、地球系统科学与全球变化研究第1章地球系统科学与全球变化研究 1第1章地球系统科学与全球变化研究第1节地球系统科学和全球变化研究的兴起“全球变化”(Global Change)作为一个科学术语是20世纪80年代中期才出现的，它是指由自然和人为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化。
所谓地球系统指的是相互作用、相互影响的物理、化学、生物与人类过程的集合，这些发生在大气圈、陆地、海洋及其界面的过程实现了物质和能量的转换，因而为行星上的生命提供了条件(IGBP，2001)。
作为地球科学最为活跃的研究领域之一，全球变化研究的实质涉及到对整个地球系统规律的认识，它不仅代表了地球科学的发展方向，是21 世纪地球科学的突破点所在，也寄托着人类社会未来发展的希望，以地球系统科学为基础的全球变化正在成为世界级的科学，其在科学发展中的地位可与19世纪的进化论和20世纪的板块运动的地球科学革命相媲美(IGBP，2001，2004; Kevin Noone，2004;陈宜瑜，2002;汪品先，2003;陈泮勤，2004)。
一、全球变化认识的历史渊源人类很早就认识到环境是变化的。
这种认识主要来源于两个方面。
其中之一是来自有关远古的神话或宗教信仰之中，如中国、印度、及《圣经》等关于远古洪水的传说，我国神话麻姑“三见东海为桑田”等均属于此。
这些神话传说的真实性难以考证，但至少反映了人类对远古历史所流传下来的朦胧记忆或对环境变化所持的信念。
人类对环境演变的认识更多地是来自于对周围自然环境的观察与总结。
古希腊时期的Xenophanes(BC614) 被认为是西方世界最早注意到陆地上存在海洋蚌壳并提出海陆变迁思想的人，亚里士多德(BC384,322)也认为海陆是按着一定规律周期性变化的。
在宗教统治的中世纪时期，西方世界中关于海陆变迁的思想因为与《圣经》中关于创世纪的记载相矛盾而被为期150天的诺亚洪水论所取代。
直到文艺复兴时期，海陆变迁的思想才又被达?芬奇(1452,1519)根据意大利北部岩石中所见到的螺蚌重新提出，并引发出延续数百年的海陆变迁说和洪水说的辩论。
全球变化第一章地球系统与全球变化
第一节 地球系统
一、地球系统的组成
地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪 圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整 体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过 程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、 化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的 相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统 称地球系统。
1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭 氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理 年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星 图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星 的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也 就是说，全球变化研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑 之一。
2.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1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行 器、 7 000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。
3.从社会需要角度来看，目前公认存在十大环境问题急需国 际合作共同解决。
三、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。
2.深化对地球系统的认识，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。 4.推动世界科学进步、促进世界和平
第三节 全球变化研究的历史、现状和趋势
一、全球变化研究历史
全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需 要情况下产生的，主要表现在以下几个方面： 1.从人类社会文明发展的进程看，全球变化研究科学的产生 是历史的必然。1905年发现电离层；1906年发明放射性同位素测年；
地球科学中的全球变化与环境演变
地球科学中的全球变化与环境演变地球科学是一门研究地球本身和周围环境的学科。
它包括地球物理学、地球化学、地质学、气象学、海洋学、生态学等多个领域。
其中，关于全球变化和环境演变的研究，是近年来引起广泛关注的热点领域。
本文将从多个角度来探讨这一主题。
一、全球变化的概念全球变化是指地球不同层面不同方面的变化，包括自然因素和人为因素。
其中，自然因素包括地球自身的变化，如冰期和气候变化；人为因素则包括人类活动对地球造成的影响。
全球变化涉及到众多领域，如气候变化、海平面上升、生物多样性损失等。
全球变化的研究，有助于我们更好地了解地球及其周边环境的变化趋势和未来预测。
二、全球变化对环境的影响全球变化对环境的影响是显而易见的。
气候变化导致的极端天气，如干旱、洪涝等，对农业、水资源等方面造成了严重的影响。
而海平面上升则威胁到沿海城市和岛屿的生存。
生物多样性损失也导致生态系统遭受重创，甚至可能引发生态危机。
因此，了解全球变化对环境的影响，有助于我们从根源上保护地球和人类的生存环境。
三、全球变化的原因全球变化的原因多种多样，其中包括自然因素和人类活动。
例如，过去的冰期和气候变化，是由于地球自身的变化所引发的；而人类活动，如工业化、能源消耗、城市化等，则加速了全球变化的发生。
以下就全球变化的不同原因进行介绍。
（一）自然因素自然因素包括地球自身的周期性变化，如太阳活动、海洋循环等。
例如，周期性的太阳黑子活动，会导致太阳辐射的变化，进而导致地球气温的变化。
此外，在过去的几百万年中，地球经历过多个冰期和间冰期，导致全球气候的变化。
（二）人类活动人类活动对地球的影响主要包括以下几个方面：1. 能源消耗：为了满足人类的生产和生活，需要消耗大量的能源，如石油和煤等。
能源消耗使得大量二氧化碳被释放到大气中，加速了地球的气候变化。
2. 工业化：随着工业的发展，不断释放大量的工业废气和废水。
这些废弃物对大气和水资源造成了严重的污染和破坏。
《全球变化》试题库剖析
《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（）。
8.（）和海陆分布格局的变化会导致大洋环流形式的变化。
0-全球环境变化地球系统科学
固体圈层的形成和演化 生物圈的形成和演化
大气圈、水圈的形成和演化
地质历史：地质年代表（表1－3－1）
地球的结构
一、地球的内部结构 地壳：大洋6KM，大陆35KM,总平均 16KM.康拉德面把地壳上下分为硅铝层 （不连续）和硅镁层 地幔：莫霍面和古登堡面之间。 地核：外核、过渡层和内核 二、地球的外部结构
参考书目：
时间简史－从大爆炸到黑洞（史蒂芬 霍 金著，许明贤、吴忠朝译） 地球－我们输不起的实验室（斯蒂芬.施 奈德著）
地球系统科学 －－全球环境变化研究
人类－环境系统－－永恒的主题 人类－环境系统的演化 生态圈、生物圈、智慧圈和人类圈
人类研究地球环境研究的推动因素
作为行星的地球 用于实际利益的科学 新的推动因素？ 全球环境变化（人类活动作用）
o
C、地球的公转
恒星年和回归年（春分点） 地球公转轨道－接近圆的椭圆； 近日点、远日点，平均1.496×108KM（天文单位） 黄道面－地球公转轨道面；黄赤交角（23。26‘） 岁差（少公转59“.29）
D、地球公转的意义
太阳直射点的周年变化（南北回归线） 正午太阳高度的变化 昼夜长短的变化（当地地理纬度和太阳直射点位置有关） 四季和五带的划分
第二、我们可以从空间对地球进行全球 性的、大尺度的观察。地球科学研究必不可少
的手段。同时，从空间观察地球还排除了国家政治界 限，促进了地球上人类具有共同命运这一意识的形成， 极大推进了目前全球环境变化的国际合作研究。 Nhomakorabea
第三、人类活动－人口、技术、经济的 －－在导致全球环境变化中的作用日益 增大。 传统学科的成熟性，从空间对地球进行 全球观察以及人类活动在全球变化中日 益增长的作用促进了地球系统科学的发 展。
地球科学概论第十一章
第一节地球是一个系统地球系统科学—新的地球观大系统，学科众多，相互交叉从整体论（Holism）角度研究从宇宙体系角度来全面认识行星地球：将地球作为一个行星Top第二节地球动力系统地球上所有物质都在不断地运动:太阳系 220 km/s 地球公转 30 km/s 地球自转 (赤道) 230 m/s空气流动 0 - n x 10 m/s 水的流动 0 - n m/s岩石圈 0 - n cm / a地幔 0 - n mm / a地内核 0 -20 km / a地球上不同物质的运动都有其独特的动力学机制它们均受到地球内部和外部因素的影响地球内部：重力场、自转、温度、压力等地球外部：月球、行星、太阳系、银河系等Top第三节开放的地球系统地球从宇宙中接受质量和能量----星子吸积, 陨击----太阳辐射能，宇宙射线地球系统不断地耗散能量----热量散失----转动惯性能消耗，自转减慢地球是开放系统----将地球作为宇宙巨系统中的一份子Top第四节圈层间的强相互作用地球系统的复杂性：子系统间强相互作用地球各圈层的强相互作用----相邻两圈层之间强相互作用壳-幔、核-幔、水圈-岩石圈、岩石圈-大气圈----不相邻圈层之间相互作用磁场-内外核、岩石圈放气、温度 - 地幔、地震厄尔尼诺、拉尼娜 - 地幔放气、排热Top 第五节不可逆的进化生物界：由低级到高级、简单到复杂演变随时间演化的不对称性和单向性生物演化不可逆性地球：地球是如何演化的？整个地球（包括无机界）是否也是从简单到复杂、低级到高级的不可逆演变？宇宙的起源·宇宙起源于137亿年前的宇宙大爆炸，形成了众多的星系和恒星;·此后，轻重不同的100余种元素不断地通过氢和氦热核反应而逐渐形成。
·在46亿年前一次很偶然的超新星爆炸冲击波的影响下，使由星际冷的固体尘埃和气体所组成的原始太阳星云运动速度加大，密度增大，发生凝聚而形成太阳以及围绕它旋转的星云物质。
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1685年在 伦敦结了冰的泰 晤士河上举行的 一次冬日集市。 这在所谓的小冰 河时代是一项常 见的活动。那个 时代一直延续到 19世纪。
2. 地质时期冰期、间冰期及其循环
上个冰河时代从融化 的冰川里掉出来并留在原 地的一块巨砾。直到19世 纪，地质学家还搞不清这 种被称之为漂砾的奇怪岩 石来自何方。
著名的南极冰芯Vostok（深达2083米）记录了15万 年来的多种气候要素的变化。图中的横坐标单位为距今 “万年”数，纵坐标表示相对于现代的温度差值。
2. 地质时期冰期、间冰期及其循环
可见，13万年前（即130ka）的末次间冰期温度高于现 代不到3℃，其后波动降温，约7万年前的剧烈降温标志着 末次冰期的开始，至2万年前的末次冰期极盛期，气温比现 在低近10℃ ，再往后到约9000年前的全新世早期，温度急 剧回升又比现代高出1℃以上。这就完成了所谓的末次冰期 的旋回。显然，现代气候更近于间冰期。
1. 全球变化的研究对象和内容
历史纪录
历代文人留下的日记、诗歌、碑文和游记等文字遗产中常 常直接或间接地述及的气候和环境。一些王朝的编年史中更是 经常把一些气候异常现象当作大事记录下来。把所有这些文字 记载收集起来加以分析，就可能得到所记时期的一系列代用资 料。我国悠久而丰富的文史记载及其应用在国际学术界独树一 帜。已故学者竺可桢曾利用文史记载推断出我国东部五千年来 的温度变化。
全球变化的时间尺度 自然历史中气候变化及档案解读
气候系统演变的复杂性
气候系统的演变是大气圈、生物圈、水圈和岩石圈四个亚系统 相互作用的结果，而不是某些因素的简单叠加。比如大气中的co2含 量，除人类活动影响外，既与生物圈（光合作用吸收co2，腐解作用 释出co2 ）、水圈有关，也受到岩石圈活动（风化、岩溶作用吸收 co2，火山活动释出co2）的制约，而不同圈层作用周期的时间尺度 从以年计到以千万年计相差悬殊。科学家对于未来气候的预测，也 带有某种不确定性。
2. 地质时期冰期、间冰期及其循环
因为这个时段包括了最近一次间冰期到冰期的循 环，也称冰期旋回。从冰期、间冰期又回到冰期、间 冰期，这样的冰期旋回构成了近代地质史上地球环境 变化的大尺度轮廓。最近这个冰期旋回则是目前被研 究得较为透彻的一个。
2. 地质时期冰期、间冰期及其循环
全球温度、冰量和大气二氧化碳含量的巨大波动
地质历史上三个超大陆
哥伦比亚超大陆（ Columbia ） 罗迪尼亚超大陆（Rodinia ） 潘基亚超大陆 （Pangea） 距今19～15 亿年前 距今10 ～ 7.5 亿年前 距今 2.9 ～ 2.5 亿年前
1. 全球变化的研究对象和内容
04年12月震惊世界大海啸大地震，重创7个亚洲和1个非洲国家，震力如1万 颗原子弹，死亡27万余人( 近1/3是儿童 )。底浪时速800km，上岸浪高30m，造 成海底长300km，高10m的海隆。
1. 全球变化的研究对象和内容
雪球地球存在的痕迹
沿纳米比亚Skeleton海岸线 的悬崖峭壁为雪球地球假说提供 了一些最佳证据。
1. 全球变化的研究对象和内容
本文作者Schrag和Hoffman指着的岩层代表持 续7亿年的雪球地球状态的突然终结。
1. 全球变化的研究对象和内容
岩层之间岩石里的浅色冰砾可 能曾经在冰山里与它一起漂移，在 冰融化时冰砾落入泥泞的海底。纯 净的碳酸盐层再堆积在突然掉进后 来变热的温暖浅海里的冰川沉积物 上。这些“帽状”碳酸盐就是展现巨 大的晶体凸扇（伴随着迅速的碳酸 盐积累）的唯一新元古代岩石。
1. 全球变化的研究对象和内容
全球变化的研究对象和内容
全球变化研究的产生来自社会发展的需要和科学技术的进步： 1. 社会发展的需要 目前存在十大全球性的环境问题急待国际合作来共同解决。 2. 科学技术的进步 到20世纪末，全球国际性应用的探测器和预报系统得到广泛的 国际应用。 1000个高空站、10000个气象站、3000个飞行器，以及各种立 体动态信息库和不同类型的观测系统。
1. 全球变化的研究对象和内容
古生物钟
珊瑚表壁上的生长线可能代表海 水的季节变化，因此可用珊瑚化石发 育情况试图恢复古气候带。 1963年，威尔斯指出现代珊瑚中 的生长线实际上为每天生长周期的标 志。通过研究，求得的各地质时期每 年的天数与天文学方法大体相等。 生长线划分地质年代的主要限制 因素是一年中的天数变化。
自然历史中的气候变化及档案的解读
从大量温度计、量雨器、探空气球到空间卫星，这些现代仪器 构成的全球观测网，可以向人们提供几乎每时每刻的各地气候和环 境变化状况。然而，大量的现代观测记录仅有近百年的历史。我们 如何知道更早期的地球变化历史呢？办法是有的，而且还不少。用 这些办法获得的早期气候和环境记录通常被称为代用资料，以示其 与现代仪器观测资料的不同。下面我们就来简介一些目前常用的代 用资料及其方法： 历史纪录、树年代学、氨基酸测定年龄、古生物钟、纹泥等。
1. 全球变化的研究对象和内容
全球变化的空间尺度
全球变化可以划分为4个特征的空间尺度： 1. 全球尺度——空间范围大于20000km 2. 区域尺度——空间范围100Km～20000km 3. 地方尺度——空间范围10Km～100km 4. 局部尺度——空间范围数千米之下
1. 全球变化的研究对象和内容
1. 全球变化的研究对象和内容
全球变化是一门系统科学
全球变化运用地球系统科学的观点，强调从整体出发，将地 球的大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈看作是一个有 机联系的地球系统，发生在该系统中的各种时间尺度的全球变化 是地球系统各子系统（圈层）相互作用的结果，三大基本过程 （物理、化学和生物学过程）相互作用的结果。首次提出将人类 活动作为与太阳和地核并列的、能引发地球系统变化的驱动力— —第三驱动因素。
1
全球变化的研究对象和内容
1. 全球变化的时间尺度 2. 自然历史中的气候变化及档案的解读
2
地质时期冰期、间冰期及其循环
1. 近5000多万年来的全球变冷 2. 驱动冰期—间冰期反复交替的原因 3. 千年尺度的气候突变 4. 人类影响増强的今日世界
习题十一
1. 如何用氧同位素来测定古海水的温度。 2. 驱动冰期-间冰期反复交替的原因。
地质时期冰期、间冰期及其循环
近5000多万年来的全球变冷 驱动冰期-间冰期反复交替的原因 千年尺度的气候突变 人类影响増强的今日世界
自然环境的两个极端：冰期和间冰期
春夏秋冬，年复一年，这类人们已习以为常的天文周 期现象极大地掩盖着我们所关心的那些长时间的变迁。长 时期变迁究竟能造成多大的环境差别呢？针对此问，我们 不妨先翻看一下最近约15万年的地质沉积记录。为什么要 选择这样一个时段呢？
1. 全球变化的研究对象和内容
原生构造
原生构造是在岩石沉积时形成的， 其中交错层理、粒级层理、波痕等可以 来确定相对年代。 交错层理：“上截下切”判定原理； 粒级层理：一个单层的底面到顶 面，其粒级出现了由粗到细的变化。
1. 全球变化的研究对象和内容
不整合
当岩层上升被侵蚀后又被新沉积物所覆盖，这种埋藏的侵 蚀面称为不整合。 不整合可确定地层的相对年代，主要有以下类型：非整 合、角度不整合、 平行不整合和小间断。
1. 全球变化的研究对象和内容
1. 全球变化的研究对象和内容
氨基酸年龄测定
植物或动物组织内氨基酸的性质也可以用来测定年 龄。当生物死后，其体内的氨基酸的光学轴便改变方 向。这一变化的速率已被测定，由此可得出对很小生物 标本进行年龄测定的技术。 这种方法可以用来测定年龄约为20万年的标本，但 它对温度很敏感，当在一个持久的寒冷时期（如冰期 中）其速率就会下降。
苏门答腊-安达曼大地震
（板块构造与板块运动真的存在，板块边界最不稳定）
2004.12.26大地震是一次复杂的地质活动，缓慢开始、突然 发生、缓慢减弱，是有记录以来的第二大地震释放的能量,相当 于一颗1000亿吨当量的氢弹或者相当于美国半年消耗的能量，引 发的灾难是有史以来的第三大同类灾难。
1. 全球变化的研究对象和内容
2. 地质时期冰期、间冰期及其循环
从南级冰芯测得的近16万年来的co2含量与氧同位素温度曲线（图中 红线）呈同步变化，即在间冰期co2 含量高，冰期含量低。但对二者之间 的因果关系，仍未获得一致的认识。
地质时期冰期、间冰期及其循环
冰期是指气温显著变冷，冰川规模扩大的时期。高纬度 冰盖扩张、山岳冰川向低地延伸、海面降低、气候带和生物 带向赤道迁移…… 间冰期是两次冰期之间的气候回暖的时期。冰川退缩、 海面回升、气候带和生物带向两极迁移…… 冰期和间冰期的循环。地质学界根据冰碛物定年已知， 地球8亿年来的历史是冰期和间冰期反复交替的历史。 8亿 年来地球上出现过4次大冰期和3次间冰期。
1. 全球变化的研究对象和内容
树年代学
通过对树的生长纹和树年代学的研究，能提供一块木头 的绝对年龄。 一般情况下，树每年增加一个年轮，而且年轮的厚度在 很大程度上取决于当时的气候条件，如温度和雨量。 （10亿年前地球上一年至少516±20 天，一个月至少有 40天，一天最多16.99±0.66小时）
1. 全球变化的研究对象和内容
纹 泥
纹泥可以帮助确定冰盖撤退 期间事件发生的时代。 纹泥形成于湖底，一个纹泥 组由淡色较粗粒的层和较暗的细 粒层组成，这代表一年的沉积。 若将其中一层纹泥用放射性碳测 定后，即可算出其他纹层的年 龄，便可恢复湖泊的历史。
1. 全球变化的研究对象和内容
冰 芯 气 泡 保 存 了 远 古 时 的 大 气
1. 全球变化的研究对象和内容
全 球 变 化 的 时 空 尺 度
全球变化的时间尺度
全球变化可以划分为5个特征的时间尺度： 1. 几亿年至几百万年——受行星演化进程的控制 板块运动、造山过程、地球圈层演变、生命进化 2. 几十万年至几千年——受地球运动规律控制 冰期事件、海面升降、物种迁移和灭绝、人类文明 3. 几百至几年 火山活动、大气环流、温室效应、厄尔尼诺 4. 几季度至几天：季节变化、水流循环 5. 几小时至几秒：火山地震、大气湍流