古气候学速成手册(呕血终极版)分析

古气候呕血终极整理版（只供参考）

第一部分概论

一、研究内容与研究简史

1、地球气候系统：大气、海洋、冰、陆地、生物圈

2、水的三相平衡点（温标的固定点）：一个大气压下，水在气态处于饱和态，纯水的三态共存，所处在的温度，即为热力学温标的标准点。

3、地球温室效应

4、天气与气候。天气：是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水）等的综合。天气过程是大气中的短暂过程。气候：指的是太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时段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状况。

5、古气候学定义：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，其目的为预测今后气候变化及解决有关资源、环境问题服务。

6、古气候学分类

记述古气候学（普通古气候学）：研究古气候的各种生物、沉积标志，如化石或岩石代表在什么气候条件下生长或形成的，根据这些记录恢复区域一定时期内的气候状况。

成因古气候学：在恢复和记述古气候的基础上，进一步探讨古气候的成因及过程。

应用古气候学：在恢复某一时期一个地区古气候的基础上，推侧在该种气候条件下可能形成的矿产。

历史古气候学：论述各地质时代古气候及其演化的学科。

地球系统：指由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈（包括人类）组成的有机整体。地球系统科学：研究地球系统各圈层（大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈）之间相互联系、相互作用机制、变化规律和变化机理，为全球环境变化预测建立科学基础，并为地球系统的科学管理提供依据。

气候系统：由大气圈、水圈、生物圈、岩石圈（陆地表面）、冰冻圈共同组成的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。气候是这些子系统相互作用的终极产物。气候系统运动的能量主要来自太阳。

末次盛冰期时期的特点：（1）海平面下降约120m（2）全球温度下降5‐10度（赤道：2‐5度；极地：15度以上）（3）全球总体降水量减少：～10‐30%（4）SST降低（5）沙漠扩大（6）气候带南移（7）动、植物南迁

驱动‐响应：快速响应与慢速响应

第二部分古气候记录

一、古气候记录的原理

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。

（一）古气候记录类型

1. 器测记录。

2. 历史资料，如考古发掘文物、历史文献等。

3. 各种自然气候记录，包括沉积物（海洋、湖泊、风尘沉积）、冰、珊瑚、树轮等，以及各种自然地理因子变迁的遗迹等。

做高分辨率古气候研究的材料：

1、树轮

2、珊瑚

3、Maar 湖

4、石笋

5、冰芯

6、历史记录

较低分辨率的主要材料：深海沉积、黄土沉积、湖泊沉积

（二）从记录到指标

（三）指标的原理

（四）从指标到古气候重建

1. 物理类指标

2. 化学类指标

3. 生物类指标

4. 沉积类指标

以中国黄土为例：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

例1 物理指标

磁化率-夏季风指标。古土壤的磁化率是黄土层的2－4倍，而磁化率与成土强度有密切联系，从而可以指示夏季风。

例2 化学指标

元素比值指标：指示黄土风化程度。化学元素比值往往同风化强度有关，故多被用来指示夏季风强度变化。

同位素比值指标：植物通过光合作用合成碳，分两种过程：C3过程和C4过程。故有C3植被和C4植被之分。黄土沉积中，冰期C3植被多，间冰期C4植被多。

例3 生物指标

孢粉、植硅体、蜗牛等可以建立转换函数。

例4 沉积指标

粒度-冬季风指标。同风力强度、沙漠进退有关。

二、海洋记录

（一）、简介

DSDP/ODP科学成就

1．验证了板块构造理论，创立了古海洋学，导致地球科学一场真正的革命。

2．揭示了洋壳结构和海底高原的形成，证实了气候演变的轨道周期和地球环境的突变事件；分析了汇聚大陆边缘深部流体的作用，发现了海底深部生物圈和天然气水合物3．三十五年的DSDP/ODP，把地质学从陆地扩展到全球，导致地球科学一次又一次重大突破。

（二）海洋沉积记录

（三）海洋生物记录

（四）物理-化学记录

三、陆地记录

（一）陆地记录简介

（二）黄土记录与中国黄土时间标尺

1．黄土的分布

由风力搬运和堆积的大气粉尘物质

特点：成分的相对均一性；颗粒的分异性--极细沙以下颗粒；沉积的松散性。

黄土的分布：沙漠外围、冰积物外围、海岸附近。

2．黄土的地貌

黄土高原沟谷纵横，地貌多样，主要地貌类型有塬、梁、茆。

3．黄土的风成成因

证据：分布在沙漠外围；沉积无层理；成分具均一性；粒度的空间分异性；地层的空间可对比性

4．黄土的化学成分

5．黄土的矿物成分

6．黄土的地层与时代

7．黄土的古气候指标

（三）湖泊记录

（四）岩溶洞穴沉积记录

（五）树木年轮记录

（六）河流沉积、冰川沉积

（七）历史气候记录

（八）陆相生物化石记录

四、冰芯记录

（一）全球冰芯记录概述

（二）冰芯记录的时间标尺

1、绝对年龄控制

AMS14C（5730年半衰期）-5万年以内

210Pb(22.3年半衰期)-150年

火山灰、原子弹爆炸、10Be峰值

2、年纹层计数

直观法

测量法

δ18O、大气微粒、化学成分、电导率

3、冰流模式时间标尺

4、各类轨道调谐时间标尺及原理

5、冰层年龄与气体年龄

6、冰芯时间标尺评价：交叉使用多种方法定年

（三）冰芯中的稳定同位素记录

（四）冰芯温室气体记录

（五）冰芯粉尘和火山灰记录

（六）冰芯和古气候对比

五、古气候参数的定量化重建

（一）基本原理和常用方法概述