第9章 全球气候变化分析

冷
暖 干
湿
思考：在地质时 期，地表经历几 次大冰期？
三次
地质时期气候 Leabharlann Baidu化特点： 冰期和间冰期交替。
冷
暖
干
湿
思考：恐龙繁盛 时期的气候有什 么特点？ 高温干燥
地质时期的气候变化
第一次大冰期 距今6亿年前 元古代震旦纪 大冰期 间 冰 期 第二次大冰期 距今2.3亿年前 古生代石炭—二 叠纪大冰期 间 冰 期 第三次大冰期 距今二、三百 万年前 新生代第四纪 大冰期
• 3、有机碳含量（TOC---总量） • 黄土中有机碳含量（TOC---总量）与其堆积之后
生物气候环境有密切关系，所以它可以作为气候变 化的代用指标。
例如：渭南剖面
有机碳的平均含量：0.26%
古土壤层中含量较高,在0.3%~0.64% 黄土层中的含量明显低,在0.04%~0.45% 整个剖面有机碳含量曲线的峰值与古土壤层对应良好, 反映古土壤层形成于温暖湿润,生物繁茂的时期.
• 第四纪冰期的出现，明显地改变了地球上的自然 面貌，无论大陆或海洋，都发生了一系列巨大变 化。 • 其中受影响最大的是生物界，表现为喜冷生物群 的发展和分布区的扩大。 • 此外，冰川还对陆地表面进行塑造，引起全球性 海平面的升降以及海陆轮廓的变化等。
二、第四纪气候变化证据
• （一）岩性方面的证据 • 风化作用的性质和强度、沉积物的分异程度等 方面都可以反映古气候。 • 冰碛物是冰川作用的产物，是寒冷气候的标志， 可以恢复古冰川的规模。 • 红色风化壳、含铁锰的沉积是在炎热潮湿的气 候下形成的。 • 矿物的风化程度和矿物组合也可以反映形成时 的气候。
黄土和古土壤 • 黄土是寒冷气候的标志，古土壤是温暖气 候的标志。 • 一层黄土和一层古土壤构成了一个气候变 化周期。 • 黄土高原的黄土中夹有20多层古土壤（埋 藏土壤），这表明第四纪期间有20多次气候 的冷暖变化。 • 根据黄土研究和根据深海沉积研究得出的 气候变化曲线是可以对比的。
红色条带为古土壤 —暖湿气候 黄色条带为黄土
特点：波动变化，冷暖干湿交替，变化周期长短不一。 温暖期较长，寒冷期偏短； 湿润期与干旱期相互交替， 但中生代以干旱为主，新生代以湿润为主。
第四纪气候
（一）第四纪冰川发育概况 • 第四纪气候以全球性变冷为最突出的特征，表 现为冰川作用的盛衰和气候带的移动，即冰期 和间冰期的更替。 • 第四纪冰期鼎盛时，全球大陆有20％到30﹪的 面积为冰川覆盖，据弗林特估计，总面积达 44．38×106平方公里，而现在仅有10％的面积 被冰川覆盖。
渭南黄土剖面
—干冷气候
黄土—古土壤记录
• 欧洲和北美均有第四纪黄土沉积,我国的黄 土高原地区更分布有数百米厚的第四纪黄 土.我国的黄土和古土壤序列是已知陆地上 连续性最好,且能够很好地与深海沉积序列 对比的沉积物,利用黄土与古土壤序列重建 过去的全球变化是我国在世界上独具特色 的研究领域之一.
黄土成因研究简史
黄土地层序列及其年代
• 黄土层: 一般为灰黄色,质地均一,无明显结 构. • 古土壤层: 为红色,有明显的土壤结构和土壤 发育层次. • 研究中以L代表黄土层,以S代表古土壤层
重要的气候代用指标
从黄土----古土壤序列中提取的具有指示古气候、 古环境变化的重要指标有： 1、粒度 2、CaCO3含量 3、有机碳含量（TOC---总量） 4、全氧化铁含量 5、黄土地层中生物遗存
• 2 CaCO3含量 为易溶盐类，在次生风化改造过程中变化非常明显， 可以当作探索大气降水或湿润程度的指标。研究发现 规律是CaCO3在黄土层中含量高，而在古土壤层中含 量低。表明在黄土沉积时期，为干旱少雨的环境， CaCO3在土层中淋溶少，沉积多，故含量高。在古土 壤沉积时期，环境湿润多雨，大量CaCO3被淋溶殆尽， 故含量低。 CaCO3在古土壤剖面中淀积深度的变化，也可作为衡 量气候湿润程度的指标，这对于推断黄土地区过去的 全球变化具有重要意义.
• 1930’初期,杨钟健等开始中国黄土研究,将华北晚更新世黄土确 定为典型的风力堆积物,定名为马兰黄土(刘东生等,1985) • 1980’以前,主要研究了第四纪黄土的分布成因和地层划分.对晚 更新世黄土的系统研究较少. • 1980’以后,刘东生、安芷生、李吉均等引入新的手段与方法， 在黄土和古土壤的年代测定、地层划分、形成环境等方面进行 大量研究。 • 取得成果： • 晚更新世黄土地层中含有最后一个间冰期---冰期旋回中环境变 迁的多种信息。 • 发现晚更新世黄土中夹有古土壤层 • 从马兰黄土中存在的古土壤层中获取了大量的环境变化信息与 测年数据，并建立了多种气候代用指标。
1、粒度：是用来反映黄土粗细程度的指标，粒度的 大小差别反映风力搬运强度的差别。
对我国来说，上世纪60年代，刘东生等发现黄土高原马兰黄土的粒度分布表现出 由西北向东南逐渐减小的趋势，这种分布与现代西北季风和现代沙尘暴天气的移 动路径完全吻合，推论黄土是来自于西北荒漠的风尘堆积物。
黄土剖面粒度大小与西北季风的强弱直接相关。
黄土沉积特征
• 第四纪黄土沉积以黄土层和古土壤层交互沉积为特征。黄土层的 形成反映风尘堆积作用过程，而古土壤层的形成反映成土作用过 程。当风尘堆积作用大于成土作用时形成黄土层，反之，形成古 土壤层。 • 黄土沉积与寒冷的冰期相对应，古土壤与相对温暖的间冰期相对 应。 • 我国黄土主要分布在干旱荒漠区的外缘，表明黄土沉积时期当地 属于干寒草原环境，而古土壤发育时期则对应温暖的森林草原环 境。 • 黄土与古土壤层的交替变化是第四纪冰期---间冰期环境周期性变 化的反映。 • 根据黄土层的风化程度和古土壤发育程度的差别，推断环境在不 同时期的差别。 • 黄土—古土壤序列是目前已知的唯一能与深海氧同位素记录对比 的陆上沉积。两者有很好的对应关系。
第9章 全球气候变化
9.1 过去的气候变化
9.2 近期的气候变化
9.3 人类活动对气候变化的影响
9.4 当前的全球气候变化研究
9.1 过去的气候变化
• • • • • • 1.地质时期的气候变化 2.第四纪气候变化 3.全新世气候变化 4.历史时期的气候变化 5.仪测时期的气候变化 6.气候变化的原因机制