古气候复习(前9个ppt)

古气候学复习

一、概论

1．水的三相平衡点：水有固气液三相，在三种共存的情况下是最稳定且唯一的；一个大气压下，水在气态处于饱和状态下时的温度为热力学温标的标准点。

2.气候学：研究气候的特征、形成和演变，及其与人类活动的相互关系的一门学科。气候与天气的区别：天气是指在某一瞬间或一个较短时间内大气的状态（温度，湿度，压强等）和大气现象（风，云，雾，降水）等的综合，天气是短暂的过程，天气变化快，变化周期短。气候是指太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长期相互作用下，在某一段时间内大量天气过程的综合，不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气。

3.古气候学：主要研究器测时期之前的气候变化历史、过程及原因的学科，其目的是为预测今后气候变化及解决有关资源、环境问题服务。

4.地球系统：指由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈组成的有机整体；地球系统科学指的是研究地球各个圈层之间相互作用、相互联系、变化机制和变化机理，为全球环境变化预测提供科学依据。

5.盖亚假说：地球是一个有机的生命体，岩石、海洋和所有的生命构成一个不可分离的系统。地球的各种生物有效的调节着大气的温度和化学成分；地球生物影响环境，环境反过来影响生物的进化；各种生物界之间主要由负反馈连接，保持生态的稳定性；大气能保持稳定不仅是取决于生物圈某种程度上也是为了生物圈；各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物最优化的生存条件。

6.气候系统：气候系统由大气圈、水圈、生物圈、岩石圈、冰冻圈共同组成，气候是这些子系统相互作用的终极产物。气候系统的最终能量来自太阳。

7.古气候变化的三个尺度：

构造尺度—岩石圈构造变化驱动，不可逆；

轨道尺度—日照季节、轨道配置变化驱动；

亚轨道尺度—101-103太阳活动等驱动

长尺度是短尺度的背景，短尺度是长尺度变化上叠加的扰动

8. 末次盛冰期(LGM)21000年最大的变化是冰盖扩张。现代陆地冰雪覆盖的面积为1500万平方公里，LGM时期为4000万平方公里。LGM冰盖的增长主要在北半球，冰盖厚度达到2-3公里。海平面下降120m，全球温度下降5-10°（赤道2-5°，极地15°以上）；全球总体降水量减少10%到30%；SST（海水表面温度）下降；沙漠扩大；气候带南移；动植物南迁。

9.反馈：正反馈是循环促进非平衡系统，负反馈是循环制约制约平衡系统。水汽反馈，云辐射反馈，冰雪圈反馈，海洋反馈.

10气候的驱动因素：

外部因素：达到地球的辐射能量—太阳辐射强度和轨道要素

地球行星反射率—云量，大气气溶胶，冰雪覆盖面积，陆地植被，地貌形态，海路分布格局

进入地球系统中的太阳能在地球系统中滞留的时间—温室气体，水汽，CO2，甲烷（吸收长波辐射，反复加热地球）

内部因素：火山活动，构造运动，人类活动

11.地球轨道三要素：

偏心率、斜率、岁差

偏心率是地球椭圆轨道的离心率；

斜率（轨道倾斜度）：黄道与赤道的夹角，现在为23.5°。

岁差：地轴晃动的结果。冬至在黄道面上岁岁有差。岁差的变幅受偏心率的影响。

12.从古气候角度看大气圈的主要作用是大气环流模式，温室气体浓度。水圈的主要作用是1）大尺度水循环；2）地表风化-CO2；3）水汽为重要温室气体。大洋垂直环流分为表层环流，次表层环流，中层流，深层流，底层流。冰冻圈的主要作用是1）水循环2）冰雪反馈作用。生物圈的主要作用：1）反馈作用2）大气温室气体浓度。岩石圈的主要作用：1）控制大气、大洋环流模式2）控制大气温室气体浓度

13.古气候的研究过程：1）选择一个问题2）取得研究材料3）对沉积物定年4）建立气候变化时间序列5）分析气候变化历史（周期，幅度，速度，趋势，特殊事件，相位关系，区域与全球对比）6）空间上变化特点7）探讨气候变化原因与机制（动力因素，动力过程，数值模拟常常是重要手段）8）预测气候变化

二、古气候记录

14.古气候记录的原理：根据不同沉积物的物质组成（生物的，物理的，化学的）和沉积特征，利用不同的研究方法和理论推测地质时期的气候。

15.古气候记录类型：器测记录；历史资料；各种自然记录（沉积物：海洋，湖泊，风尘沉积；冰；珊瑚；树轮自然地理变迁的遗迹）

16.高分辨率的研究材料：树轮，玛珥湖，冰芯，珊瑚，石笋，历史记录

低分辨率材料：深海沉积物，黄土沉积，湖泊沉积

17.气候代用指标：利用沉积记录蕴含的一些物理、化学、生物和沉积特征，直接或者间接地指示过去气候环境变化的特征。

18.古气候指标：物理/化学/生物/沉积类指标

黄土记录的古气候指标：

物理指标：磁化率、颜色

化学指标：元素比值、同位素比值

生物指标：孢粉、植硅体、蜗牛等

沉积指标：粒度参数、土壤形态

磁化率是夏季风指标（磁化率与降水量正相关），粒度是冬季风指标；

夏季风指标：化学风化指数；元素比值指标，指示黄土风化程度

19.海洋记录类型：沉积记录，生物记录，物理化学记录

海洋生物记录：有孔虫和海洋微体古生物；深海氧同位素；深海谈同位素；海洋生物指标与古温度、研盐度记录；珊瑚记录；海洋生产率记录

20.同位素气候地层学：由于第四纪期间太阳辐射量在地球不同地区分配的变化造成地球上冰盖大小的增减，进而决定着大洋水体中18O/16O组成的变化，不同海区生物成因的碳酸钙壳体中的18O呈现同步的变化历史，因此可以利用生物壳体（浮游有孔虫、钙质超微化石、硅藻等）的氧同位素变化标定地层年代。

21.轨道调谐法时间标尺建立的方法与步骤：

1.建立气候变化曲线；

2.选择靶函数（ETP），确定使用什么函数进行周期提取；

3.确定相位差；

4.确定独立的年龄控制点；

5．建立初始时间标尺；

6．数学处理

22.深海氧同位素

氧同位素的冰期效应：

冰期：大陆冰盖扩张，16O聚集，海洋18O增多，氧同位素偏正；植物萎缩，碳同位素偏负。

间冰期：冰盖减少，氧同位素偏负，碳同位素偏正。

23.氧同位素在古海洋学研究中的应用：查明地质历史上古海水温度的变化趋势；揭示全球气候变化周期变化规律；建立大洋水柱的垂向温度梯度变化。

24.影响海洋氧同位素分布的因素：海水温度对δ18O的影响；冰期效应与盐度效应；生命效应。

25.碳同位素的应用：指示水团的性质来源及年龄；指示大气成分、生物量及有机碳堆积量的变化；反映森林植被及冰期效应；在一定程度上反映温度，光强度

26.海洋生物标志物：U K’37，TEX86

27海洋生产率：生产率是指生物在能量循环过程中固定能量的速率，及单位时间单位面积内所产生的有机物的量，卡/平方厘米*年。海洋生产率指的是浮游生物的产率。