第2章 第2节 全球变化的驱动力

2）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
A、黄赤交角 B、岁差 C、偏心率
41000年周期
黄赤交角：
-41000年周期
周期约41000年。 在几百万年内，黄赤交角的变化范围为 21.65º~24.6º（当前为23.44º），好象船的左右摇摆。
（1）太阳辐射的变化——长期变化
1
太阳的辐射输出是随着太阳年龄的增长而变化的， 在地球诞生之初的45亿年前，太阳的辐射输出较现代 低30％，在此后的45亿年历史中，太阳的辐射输出不 断增加到现代水平。
（2）太阳活动——短期变化
小
大
1）太阳活动高峰期能够引起太阳紫外辐射和微粒辐射的 极大增加。
3）地外物体的撞击作用
在地球的历史上，地外物体对地球的撞击作 用不仅存在而且频繁发生，在地球历史的早期 尤其如此。
对全球环境的影响
短期的环境影响。 产生一系列的物理、化学和地质作用过程。 对全球变化的深远影响。 导致地球内部物质的重新分配。
产生了所谓气候变化的“轨道驱动”理论。
深海沉积物和黄土地层研究证实
气候变化具有10万年的周期，其间还亦叠加着41000年 和21000年的次一级周期。
黄土剖面和深海沉积物岩芯气候变化信息序列的谱分析结果（刘东生，1997）
存在ห้องสมุดไป่ตู้题：
不能解释冰期建立的机制，即为什么冰期出现在第 四纪而不发生在始新世或上新世等其它时期？
目前的偏心率为0.0167，日照量的差别为7%，偏心率越 大，冬夏季节的长短差异越大。
如果太阳辐射量稳定不变，那么上述三种变 化联合起来会使地球接受的热辐射量发生变化， 从而使地表平均温度也按一定的规律发生变化。
“轨道驱动”理论的提出：
米兰科维奇综合地球轨道偏心率、地轴倾角和岁差现象 对于太阳辐射的影响，按照冬、夏半年分别计算出了60 万年来两半球每10个纬度的辐射量变化。
目前，已经从树木年轮中获得了近5000年来△14C的记录， 用以表述太阳活动变化。
2）太阳黑子活动在101～102年尺度上均存在显著的周 期变化。如11年的沃尔夫周期、22年的海尔周期、80 年的世纪周期、180年的双世纪周期等。
101～102年尺度上周期变化
太阳黑子数变化，虚线为观测值
3）太阳活动增强时太阳辐射也增强。
黄赤交角越大，冬季和夏季接受的辐射量差异越大。若黄 赤交角减小，极地地区变暖，反之，极地寒冷。
据N. Ekholm(1901)计算，在距今28300年时地轴倾角 最小为22.1º，高纬度冬暖夏凉，70ºN地区夏半年气温比 之公元1883年低3.8℃；在距今9100年前地轴倾角最大时， 高纬度冬寒夏热，70ºN地区夏半年气温比公元1883年要 高2.4℃；
如太阳辐射变化1％，地面平均温度可变化1℃左右，冬 半球高纬度的地面温度变化可能为平均值的2～3倍。 大气环流模式的模拟结果表明，太阳常数增加2％，地 面气温可能上升3℃；减少2％，地面气温可能下降4.3℃。 分析过去的气候变化与太阳活动的关系发现，太阳黑子 活动弱时气温偏低，历史上太阳活动极小期是冷期。
一些地球物理现象，如极光、磁暴、电离层扰动等可间 接反映太阳活动。 对树木年轮中的14C测量的结果表明，太阳活动强时， 14C含量低，反之，14C含量高，可能是由于强磁场使宇 宙射线偏离了地球。
树木年轮14C浓度变化与太阳活动关系
原因：
大气圈产生14C的多寡取决于宇宙线的强弱，而宇宙线又 受到地球磁场的影响。当太阳活动强烈时，由于地球磁场的作 用，进人大气圈的宇宙线减少，则产生的14C较少；反之，大 气中产生的14C浓度增加。大气中14C浓度变化会被树木年轮记 录下来。
驱动力分为四种类型（以来源看）：
地球外因素 地球内力因素 人类活动 地球系统内部的反馈作用与全球变化
1、驱动全球变化的地球外因素有：
太阳活动 地球轨道参数的变化 地外物体的撞击作用
1）太阳活动
太阳辐射直接驱动了发生在地球表面的各种过程。 其变化改变了到达大气顶层的能量，并通过影响物理 气候系统的能量收支平衡导致气候变化，进而引起全 球变化。
地球轨道参数变化本身所引起的气候变化比地球上 实际发生的全球变化的幅度小得多。因此，在地球 轨道参数变化与全球变化之间存在什么反馈机制使 得由地球轨道参数变化所引起的变化被放大？
根据地质记录发现，在2.4MaBP以前，19ka和 23ka的岁差周期占主导地位；在2.4～0.8MaBP期 间，41ka的黄赤交角变化周期为主要周期；而在 0.8MaBP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 论难以解释为什么会发生主导周期的变化？
岁差：
周期约21000年。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，北半球冬暖夏凉；经过
10500年，近日点的时间将在7月，情况相反。
偏心率：
周期96000年周期。大约96000年的一个周期内变化于 0.005～0.0607之间（目前为0.0167），从圆形→变偏（椭 圆形）→圆形。
后来Vernekar(1968，1972)又进行了详细的计算，将米兰 科维奇太阳辐射量曲线延长到距今100万年前。
解释冰期、间冰期
米兰科维奇认为60º~70ºN高纬度地区夏季辐射量减 少的时期，会使夏半年气温降低4~5℃，而冬季气温略 有升高，因此冬天降雪量增大，到了凉爽的夏天积雪还 未来得及融化，又一个多雪的冬天就来到了。如此反复 进行，冰雪大量积累导致冰川扩张，就形成了冰期。相 反，夏季辐射量增加会形成夏热冬寒，冬季降雪减少， 夏季完全消融导致冰川退缩，成为间冰期。
第二节 全球变化的驱动力
导致全球变化的驱动力：
周期变化的因素：如太阳活动、地球轨道参数变化，其 作用是连续变化的，可导致全球环境的周期性变化； 非可逆性变化的因素：如太阳长期演化、板块运动，其 作用是持续性的，可能导致环境的非可逆性变化； 随机发生的因素：如火山活动、小行星碰撞，其发生的 时间不确定，作用过程暂时，但所导致的全球变化既可 能是短期的扰动，也可能是长期的不可逆的变化。