古气候学速成手册(呕血终极版)
丁仲礼-古气候学 ppt课件
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Loess Section
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Holocene Soil (11ka)
LGM Loess (21-11ka)
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Relationship between Loess grain-size and the distance of the Loess Plateau to the deserts
Shorter distance
Desert expansion
Coarse loess grain-size
Longer distance
Desert retreat
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Fine loess grain-size 70
Loess grain-size links to monsoon
Northward move of monsoon rainfall belt Northward retreat of desert margin
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Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data
(Anders Moberg et al., NATURE, 2005, 433, 613-617)
200km
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一、岩石圈变动与气候变迁
1、地球各圈层相互作用 2、岩石圈变动控制气候的基本过程 3、新生代(65Ma)以来一些全球性事件
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7
地史时期板块 的裂解、漂移 、会聚、拼合 、碰撞及造山 、成盆等过程 不可逆地控制 了全球气候的 演变
古气候学1
543
0
(A)
10
S1 L2
S2
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(B)
(C)
(D)
L2 (~0.2 Ma)
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60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260
S6 L7
S6'
S7 B
L8
M
S8 L9
• 生物只能在局部海底 热泉处存活。
• 大气-海洋之间物质 交换被切断，大陆没有化 学风化，海洋没有碳酸盐 岩沉淀。
• 海底火山和洋中脊仍 不断喷出CO2，在冰下积 累。
• 持续大约10 Ma的热 液和火山活动， CO2积 累到正常大气的1000倍 ，由于冰裂或构造-岩浆 活动CO2释放至大气，迅 速转变为极端“温室” 效应。
S5
S6 S7 S8 S9 S10 S12 S13 L15 S16
S20
S23 S24
S26
S27 S29
L32 S32
L33 Red Clay
(F)
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Jingbian
Jingbian
SUS (10-8m3.kg-1) Md (m)
0 40 80 120 120 80 40
Jingbian
Jingbian
Lingtai
Lingtai
Deep Sea
>63 m (%) >125 m (%)
古气候学概论
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感谢支持！(Thank you for downloading and checking itout!)古气候学概论一、古气候学基础古气候学定义与意义古气候学是一门研究地球历史时期气候状态的科学。
它通过对地质历史时期的沉积物、生物化石、土壤、冰芯、湖泊和海洋等各种自然记录的研究，揭示地球过去气候的变化规律，进而理解现代气候系统的运作机制，预测未来气候变化趋势。
古气候学的研究对于揭示地球的长期气候变化规律，理解全球变化过程，评估人类活动对气候系统的影响，以及为应对和适应全球气候变化提供科学依据具有极其重要的意义。
古气候学发展简史古气候学的发展可以追溯到19世纪初，当时科学家们开始注意到地球气候在地质历史中存在着显著的变化。
20世纪初，随着地质学、地球物理学和生物学的进步，古气候学开始逐渐形成一门独立的学科。
特别是20世纪50年代以来，随着放射性同位素定年技术的发展和计算机技术的应用，古气候学进入了一个快速发展的阶段。
近年来，古气候学的研究方法和手段更加多样化，如大气化学示踪、生物标志物分析、气候模型模拟等，使古气候学的研究更加精细化和深入。
古气候学研究方法古气候学研究方法主要包括地质学方法、地球化学方法、生物方法、大气化学示踪方法和气候模型模拟方法等。
地质学方法主要是通过对岩石、沉积物和化石的研究，推断出古气候的状态。
地球化学方法是通过分析岩石和土壤中的化学成分，间接推断古气候条件。
生物方法则是通过研究生物化石和现生生物，了解古气候的特征。
大气化学示踪方法是利用大气中各种气体的来源和传输过程，推断出古气候的信息。
研究古气候的方法
研究古气候的方法一、地质记录法。
地质记录就像是地球的一本大日记。
比如说，岩石就是其中很重要的一部分。
沉积岩就特别厉害，它一层一层地堆积起来，就像蛋糕的层数一样。
每一层都记录着当时的环境信息。
如果我们在沉积岩里发现了很多珊瑚化石，那很可能当时的气候是比较温暖的，因为珊瑚喜欢在温暖的海水里生活。
还有琥珀，那里面可能会困住古代的小昆虫之类的东西。
从昆虫的种类和形态，我们也能推测出当时的气候大概是什么样的。
像如果发现了适应寒冷环境的昆虫化石在琥珀里，那当时可能就比较冷啦。
二、古生物研究法。
古生物可是古气候研究的小能手呢。
那些已经灭绝的动植物都在默默地给我们传递着过去气候的信息。
就像猛犸象，它们身上长长的毛就暗示着当时的气候是寒冷的。
因为只有在寒冷的环境里，它们才需要这么厚的毛发来保暖。
还有植物呢，要是发现了很多松柏类植物的化石，那说明当时的气候可能比较冷或者比较干燥。
因为松柏类植物比较能适应这样的环境。
而要是发现大量的阔叶植物化石，那当时的气候可能就比较温暖湿润啦，毕竟阔叶植物更喜欢这样舒适的气候条件。
三、同位素分析法。
这听起来就很高级的样子，但其实也很好理解哦。
就像碳同位素，不同的气候条件下，碳同位素的比例是不一样的。
在温暖湿润的气候里，植物生长比较旺盛，它们吸收二氧化碳的时候，就会对碳同位素的比例产生影响。
然后这些植物死亡之后，变成化石或者被埋在地下，我们就可以通过测量它们里面碳同位素的比例，来推测当时的气候。
氧同位素也是一样的道理。
海里的贝壳、珊瑚之类的生物，它们的外壳里有氧同位素。
通过分析氧同位素的比例，就能知道当时海水的温度，进而推测当时的气候是冷是热啦。
四、冰芯研究法。
冰芯就像是地球的一个大冰柜里的冰棍，里面保存着很多秘密。
在极地或者高山的冰川里，取出来的冰芯可不得了。
冰芯里有很多气泡，这些气泡其实就是古代的空气。
我们可以分析气泡里的气体成分，像二氧化碳、甲烷这些温室气体的含量。
如果在某一段冰芯里发现二氧化碳含量很高，那当时的气候可能就比较温暖。
氧同位素古气候学
氧同位素古气候学12.740 2022年春季讲义1同位素古气候学一．氧同位素古气候学1．尤里（Urey）同位素热力学性质：动力学统计平衡和红外光谱分析由于同位素原子所处的能量水平不同，一般在不同温度下可以对同位素进行平衡分馏。
被一根弹簧连接的两物体发生振动，振动频率决定于两物体的质量（以及弹簧的劲度系数）。
同样的，物体旋转运动和平移运动的运动学特征也与物体质量相关。
这一原理也是对同位素进行分馏的理论依据。
基态能量图解：氧同位素古气候学同位素原子之间基态能量的差异导致了动力学分异，质量小的原子的活化能也较小；能量水平的差异导致同位素原子在平衡分馏时的行为不同。
一个简单（但可能是粗糙的）的道理：较重的原子会“选择”更为稳定的状态。
举例来说，平静状态下水蒸气约比水轻0.9%。
转动-振动-平动：物体的三种运动方式。
方解石地温计公式：公式（1）中，K（T）表示在温度为T时的平衡常数，ΔGO表示吉布斯自由能变化值（初态减末态），R是热力学常数，T是反应温度。
从理论上来说，平衡常数K可以由原子能级的热力学统计得到：热力学统计：首先假定所有这些具有系统全部的能量的各种不同状态，是等可能性的。
举例来说，如下图示，我们有5个粒子，以及5单位的能量。
一种可能的状态是所有5个粒子分别具有1单位的能量；另一种状态是其中一个粒子（但是是哪一个粒子呢？）具有5单位的能量，而其他4个粒子都没有能量；这两种状态是等可能性的。
有了等概率假定为基础，我们开始计算方解石地温计公式。
fi是第i种能量状态的概率；而对于粒子的每一种运动形式，转动我们用rot表示（rotation），振动用vib表示（vibration），平动用trans表示（translation），它们分别的配分函数是：总体的能量用tot表示（total），则粒子总共的配分函数是：氧同位素古气候学（关于能量零点和配分函数的有关知识，详见配分函数.htm）当N 很大时，我们有因此，有（这一步，原文的推导似有误，e/N应为N/e。
十五万年以来的古气候及其研究方法综述(精)
第17卷第2期1998年6月地质科技情报Geo logical Science and T echno logy Info r m ati onVol117No12Jun11998十五万年以来的古气候及其研究方法综述①丁旋(中国地质大学,北京,100083摘要简述了十五万年来古气候变化旋回及其中的短期波动事件,如新仙女木事件;概要地介绍了黄土、古海洋沉积、冰岩芯、树木年轮、洞穴碳酸钙等的古气候研究方法的最新进展;并指出在古气候研究中,必须注意多种方法的互相对比印证,才能保证结论的准确性与可靠性。
关键词十五万年以来古气候研究方法分类号P532气候变化及其对人类生存环境的影响问题已引起各国政府和科学家们的极大关注,特别是近十多年来气候异常在世界许多地区造成了一系列的自然灾害。
另一方面,由于人类活动造成大气中CO2,CH4等温室气体含量增加,也严重影响到全球气候的变化。
据初步估计,到21世纪中叶,全球年平均气温可增加115~415°C,平均海平面可增加20~40c m〔1〕。
为了避免气候剧变给人类生存环境带来严重的不利影响,了解并掌握气候异常变化的成因机制并予以准确预测,变得极为迫切与重要。
研究过去才能预测未来,通过对晚第四纪古气候的研究,探索古气候变化的动力成因机制并由此预测未来气候变化趋势就成为现阶段各国科学家们致力解决的重大科学问题。
近年来人类生存环境的严重恶化已引起国际有关组织的关注。
70年代以来,国际上召开了一系列会议讨论与气候变化有关的问题,提出了若干个大型研究计划,其中与气候环境变化及预测紧密相关的研究计划有“世界气候研究计划(W CR P”〔2,3〕,“全球变化,国际地圈—生物圈计划(IGB P”〔4〕,“国际南北半球古气候计划(PANA SH”〔5〕,其由IGB P的核心计划之一“过去的全球变化(PA GES”为将点或区域的研究扩展到全球而提出。
针对这些明确的现阶段古气候研究目标,各国科学家经过多年努力,尤其是近年来多种古气候研究新技术、新方法的应用,对晚第四纪古气候变化旋回及其中的短期波动事件已有了比较深入的认识。
古气候恢复指标
•
• 物源性质是决定陆源碎屑（包括粉砂岩、页岩、 泥岩）沉积岩化学组成的主要因素。沉积岩由 于母岩化学成分不同，其常量元素、微量元素 含量及元素比值等地球化学参数存在差别。沉 积岩母岩的源区性质、构造背景的研究是地质 中重要问题，其研究的方法很多。传统的方法 采用硅质碎屑岩的主要组分来估计源区的成分 及构造背景，但有的学者发现对细碎屑岩(包 括泥、页岩)进行常量、微量和稀土元素的分 析效果更好。煤矸石主要以细碎屑岩为主，适 合通过地球化学方法研究其物源及其构造背景 性质。
• 氧化-还原条件的恢复主要通过变价元素的共生组合关系及含量 的变化来实现。氧化还原条件决定变价元素价态的高低，一些 元素的价态与氧化还原条件密切相关。资料表明[49]自然界中 氧化-还原反应对变价元素(V、Mo、U)的迁移、共生、沉淀有重 要控制作用，可改变元素原有的迁移状态，使同一元素的不同 价态或与其共生元素发生分离，导致不同环境中元素的重新分 配。如在氧化条件下，变价元素呈高价态(U6+、V5+、Mo6+、 Ce4+、S6+)，形成的化合物易迁移，还原条件呈低价态(U4+、 V3+、Mo4+、Ce3+、S2-)的化合物易沉淀；与之相反，Fe、Mn、 Cu、Eu呈高价态(如Fe3+、Eu3+)易沉淀，而在还原条件下呈低 价态(Fe2+、Eu2+)易迁移。Fe、Cu、Zn、Cd 等亲硫元素在H2S 含量高的还原环境下生成易沉淀的硫化物，还有些元素(Th、Sc) 一般不受氧化还原条件变化的影响，而与其共生的变价元素(如 U、V 等)相反。
第四纪2010
第二节： 第四纪海平面变化
二、海平面随时间的变化 现代海平面变化：风波浪、海底地震，海 底火山爆发，海岸大规模岩石崩塌，以及海上
原子弹爆炸等引起的长周期波浪。
在大型低气压(包括温带气旋、飓风、台 风等)经过海面时，由于低气压的吸引作用和 强风的吹扬作用，造成海平面抬升，叫做风暴 潮。
不平的海平面
呈胶体状态，侵染了岩土表层，因此叫做红色风化壳。
华南经风化与溶淋作用形成网纹状红土，也称红色风
化壳，厚30多米，有的发育成硅红壤。这是研究第四
纪气候冷、暖变化的重要标志之一。
第一节、第四纪气候 一、第四纪古气候变化标志 4．热带一亚热带沿海地区的特有产物——海 滩岩(Benchrock) 海滩岩由珊瑚体和贝壳，经过高能波浪冲蚀破碎 成细砂粒，或残留的珊瑚体和贝壳等被搬运到海滩， 陆地风化碎屑物搬运到海滩(即潮间带)沉积，后经文 石或方解石化的碳酸盐泥砂，充填碎屑物的颗粒孔隙 中，胶结成岩石，所以称为海滩岩。它是反映第四纪 时期与现代气候温暖的标志。
学方法。
第二节： 第四纪海平面变化
二、海平面随时间的变化
现今对第四纪海平面变化历史的认 识是根据深海岩心的氧同位素分析结果， 深海有孔虫的氧同位素含量可以反映当
第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化 2、阿尔卑斯山区气候变迁 第二间冰期：民德一里斯间冰期。河水侵蚀
作用较强，河流堆积物发育，并有泥碳层分布。
民德冰期(Minded）：分布在低一级的剥蚀面 上的砾石层，称为“新砾石层”。 第一间冰期：群智一民德间冰期。是冰水沉 积和河流堆积物。
第一节、第四纪气候
变化最为突出。第四纪发生过几次冰期与
几次间冰期。第四纪冰期的划分，也是第 四纪分期的主要依据。
古气候学书籍
古气候学书籍
以下是一些古气候学的书籍：
1. 《地球大全》（作者：克劳狄奥斯·托勒密）：这是一部古代希腊地理学
家托勒密所著的地理学巨著，包含了当时世界上已知的地理信息，包括地理坐标、地理特征、地理气候等。
2. 《天文气象统志》（作者：李淳风）：这是一部中国唐代李淳风所著的地理气候著作，系统地介绍了当时中国境内的地理、气候、气象现象及其与人类生活的关系。
3. 《湖海经》（作者：刘备）：这是一部中国三国时期刘备所著的地理志，记录了中国古代的地理情况、水道、气候现象等，对中国古代地理和气候的研究具有重要价值。
4. 《地理学》（作者：阿布·雷汗·贾比尔·伊本·哈耳斯）：这是一部9世纪波斯地理学家贾比尔·伊本·哈耳斯所著的地理学著作，包含了世界各地的地理
特征、气候现象、人文景观等内容，对古代地理和气候的研究有一定贡献。
5. 《古气候学概论》：这本书是关于古气候学的专业书籍，从地球物理学、地质学、古生物学、古气候学、大地测量学等方面论证大陆漂移说的合理性。
以上书籍仅供参考，建议查阅图书馆或网上商城的书籍分类，获取更全面和准确的推荐。
中科院课件古气候学第1讲
古气候学
第一讲气候变化与古气候学
第一部分简介
一、古气候学（paleoclimatology)定义
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，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。
二、气候系统的基本概念
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。
气候系统运动的能量主要来自太阳。
响应时间
快速响应与慢速响应
气候系统及其外部驱动因子
气候系统内部的主要过程
大气在高低压之间的运动
地球的风系
夏季风模式
冬季风模式
全球二氧化碳循环
全球主要碳库
碳库间的交换速率
电磁波波长
地球与金星温室效应比较
水的大尺度循环
海洋表层流（风驱环流）
全球大洋传送带示意图（密度流）
北大西洋深层流
大西洋深部水团结构
水汽的正反馈作用
雪线高度随纬度的变化
冰盖的运动
植被－反射率的反馈作用
植被－降水的反馈作用
植物的光合作用与蒸发蒸腾作用
海洋的主要碳循环过程
大陆漂移示意图
来自地球深部碳的主要过程
三、气候系统的能量平衡
地球不同纬度对辐射强度的影响
不同纬度的辐射、反射强度
不同纬度在不同季节时的辐射强度
地表不同物质的反照率
第二部分重建古气候变化方法
1、研究材料的选择
2、重建古气候方法
3、时间序列构建
4、特征时期空间格局
一、记录和指示古气候变化的材料（直接指示、间接沉积记录）
（一）直接指示（地貌与沉积）
气候的水平与垂直地带性。
古气候学——过去是未来的钥匙
古气候学——过去是未来的钥匙
尹仔锋
【期刊名称】《沙漠与绿洲气象》
【年(卷),期】2008(2)6
【摘要】@@ 科学家们用他们建立的理论来诠释古气候数据记录、理解现代气候,并预测未来几年到几十年的气候变化.为了检验气候理论,来自NASA戈达德空间科学研究所(GISS)和其他地方的科学家正在建立强有力的数学模型,用来模拟地球和大气条件的变化是如何影响气候的.最先进的模型将地球表述为三维网格,把大气层分为10个网格层,每层包括65000个格点.科学家可以用计算模型算出二氧化碳浓度增加和空气污染在每个格点上的效应.这些地球气候系统的高精度模型需要在超级计算机上运行.
【总页数】2页(P59-60)
【作者】尹仔锋
【作者单位】
【正文语种】中文
【相关文献】
1.气候学:过去、现在与未来 [J], 高登义
2.他揭去过去气候的面纱——记古气候学家尼古拉斯·沙克尔顿 [J], 贾朋群
3.过去是未来的钥匙——气候变化与社会历史的联系 [J], 席勒·考斯鲁德;田会东（图）
4.走向2050年：过去不是未来的钥匙——地球化学面临的挑战 [J], Fyfe.,WS;邴
丽华
5.古洁若:高尿酸血症及痛风的过去、现在和未来 [J], 费菲
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第四章 古地理、古气候、古水深
尔后把测量的数据进行整理，古流向数据的整理方法很多，其中 包括直方图、玫瑰花图、极点图等。主要是定性而形象地表示古水iànɡ)分析
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第四章 沉积盆地的古地理(dìlǐ)、古气候、古水深分析 第一节、沉积(chénjī)盆地古地理分析 三、古流向分析 恢复古地理面貌要通过区域古流向图，即对某一时代地层的所有露 头分别进行古流向分析，在实际应用中常将多种岩相古地理分析的内容， 如沉积相组分、碎屑比、砂层等值线、粒径变化和古水流数据标绘在一 张地理图上，即形成一张综合性图件。
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第四章 沉积盆地的古地理(dìlǐ)、古气候、古水深分 析
第一节、沉积(chénjī)盆地古地理分析
四、水介质的物理—化学条件分析
1、pH值和Eh值的推断
pH值：
判断水介质酸碱度的主要矿物标志
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第四章 沉积盆地的古地理(dìlǐ)、古气候、古水深分 析
第一节、沉积(chénjī)盆地古地理分析
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第四章 沉积盆地的古地理(dìlǐ)、古气候、古水深分析 第一节、沉积(chénjī)盆地古地理分析 一、陆源区的分析
3、物源区母岩性质的确定
物源区是提供陆源碎屑的物质来源的地区，沉积物质主要来自古陆。 可以根据沉积物的特征来判别物源区的母岩的性质。
2）砂岩的成分：砂岩中的岩屑、颗粒矿物类型也能反映母岩性质，如砂岩中 的最主要矿物石英和长石的含量。
古地理分析：是在综合各种地质资料的基础上，通过沉积学、古 生态学、古构造学、地球化学等分析方法，再造地质历史时期中 的自然地理景观，也就是再造沉积区和侵蚀区的景观。
气候学
2. 气候动力学阶段 认为气候是不断变化的，着重研究 气候的变化及其机理。在研究方法上 采用多种手段，包括定量观测、数据 分析，以及数值模拟和动力学理论研 究，从根本上探讨气候形成和变化的 物理机制和动力学过程。 3. 气候系统阶段 引进了“气候系统”的概念，认为 气候的形成和变化是气候系统各子系 统相互作用和相互影响的结果。往往 将全球作为一个整体进行研究。
dl m dZ
为垂直入射时的 m 倍。 天顶距较大时，须考虑大气曲率和大气折 射的影响。
四. 大气透明度 若介质的光学性质是均匀的，有，
P e
e
K
为介质的透明系数。 对于均质大气高度 H 0 和密度 0 ，
1 m H0
l
0
dl
根据上式有，
I I0 e
气候系统示意图
•
气候系统的组成
1. 大气圈 是气候系统中最活跃和最容易变 化的部分，其中对流层是 气候变化 研究的主要部分。 其余气候子系统基本是通过影响 大气圈间接影响气候。 大气环流的变化是各种气候异常 和气候灾害发生的直接原因。
2. 水圈 • 包括海洋、湖泊、河流和地下水，和 大气中的液态水。 • 其中海洋在气候变化中具有非常重要 的作用。 • 海洋的垂直结构一般分为三层： (1) 混合层 （2）温跃层 （3）下均匀层
为纬度， 为太阳赤纬， 为时角
考虑日地距离、太阳高度角后大气上界 任一水平面上某时刻太阳辐射强度为，
1 I 2 I0 (sin sin cos cos cos ) D
3. 可照时角（白昼长度） 时角：一日中太阳某瞬时的位臵偏离 正午时太阳位臵的角距离。 可照时角：日出（ 0 ）到日没 （ 0 ）的时角差( 20 )，即白昼的长 度。 因
古代中国气候变化
我国著名的气候学家竺可桢运用考古学、物候学、方志学的方法，对我国近5000年来气候状况进行了比较系统、深入的研究。
根据其研究成果，不少学者对我国古代的气候进行了分期。
其中主要的观点有以下几种：（一）、陈代光先生的《中国历史地理》（广东高等教育出版社，2004年版）认为，近5000年来中国先后经历了四个温暖期和四个寒冷期。
四个温暖期包括1、仰韶文化到商代（公元前3000年至公元前1100年）。
根据西安半坡仰韶文化遗址（距今5600年至6080年）和安阳殷墟遗址（距今3000年至4000年）所发现的獐、竹鼠、貉、水牛、象等喜暖动物遗骸，说明关中平原和华北平原处在气候温暖湿润时期。
年平均气温比今天高1℃――2℃,一月平均气温比今天高3℃--5℃。
2、春秋战国至西汉末年（公元前770年至公元初年）。
从《诗经》到《史记·货殖列传》都明确记载此期亚热带作物分布北界比现在偏北。
如黄河流域多梅、竹、江汉地区多桔、黄淮平原对漆、桑、麻。
说明气候属温暖期。
3、隋至北宋初年（600年至1000年）。
黄河流域的博爱、户县周至等地普遍设立“施竹监”，专营竹子的生产和销售；关中平原有梅、桔种植；四川盆地出产荔枝。
反映出此时的气候温暖潮湿。
4、南宋中期至元代中期（1200年至1300年）。
此时，黄河流域仍普遍设立“施竹监”这种机构。
说明黄河流域普遍生长竹子，竹子在经济上占有重要地位，反证当时气候仍温暖潮湿。
作者认为，竺可桢根据降霜下雪，河开河冻，树木抽芽发叶，开花结果，候鸟的春来秋往等物候资料，对公元前1100年至公元1400年3000多年间的气候状况进行了比较系统的研究，确认这一时期气候的变化经历四个寒冷期：1、西周前期（公元前1100年至公元前850年）。
周代以前，中国的气候经历了一个长达几百年的温暖期之后，至西周初期，进入了第一个短暂的气候寒冷期，约有一二百年。
竺可桢认为，下王岗文化遗址第一层文化层（西周）中动物量显著减少，且无喜暖动物施本期气候转寒的力证。
地质学中的古气候指标解析及其应用
地质学中的古气候指标解析及其应用地球是一个变幻莫测的星球，在数百万年的漫长岁月中，曾经发生过无数次的天地异变，其中古气候的变化尤为明显。
古气候指的是过去气候发生的变迁，通过对古气候的研究可以揭开地球历史的神秘面纱，探究各种自然事件的发生和演化。
在地质学中，古气候指标是指帮助科学家了解古生物在不同气候下的生存和繁衍条件的指标，本文将针对古气候指标解析及其应用展开探讨。
一、古气候指标的分类1.生物指标古生物是研究古气候的重要指标，通过考察不同气候时代发现的不同生物群体，可以了解不同气候下生物的分布、数量和生存环境等情况。
例如，在某个时期生活在极地的恐龙化石表明这个地区当时的气候比较暖和；而在亚热带海岸线之上发现的龙齿兽化石与其他亚热带生物有关，于是可以推测这个地区当时的气候比较温暖潮湿。
2.地质指标地质指标反映了古代环境和气候变化中的一些重要过程。
例如，冰川岩石变成层状岩石，表明当时的气温比现在低了50℃左右，兴起沉积层通常可以反映当时的气候和生态环境，具有重要的参考价值。
3.物理指标未受生物活动干扰的沉积物包含有大气、水、土壤成分的粒子，以及碎屑等等不同物质的剖面，通过研究不同层次的粒子组成，可以了解不同时期的气候情况。
例如，通常认为寒冷气候下有更多的干旱时间和更少的降水量，因此沙子和粉砂都可以成为气候变化的指标。
二、古气候指标的应用1.研究古气候环境的变化通过分析古气候指标，尤其是生物、地质和物理指标的结合使用，可以了解古气候环境的重大变化过程，从而对比现代气候变化，需要下一步采取哪些切实措施。
2.预测全球气候变化通过对所有古气候指标的综合研究，可以尝试进行全球气候变化的预写，这对政策制定者具有很大的指导意义。
例如，通过掌握气候变化的历史和发展趋势，就可以预测未来可能发生的气候变化，进而制定相应的应对措施。
3.纠正气象模型在气象模型中，不同气候变量是关联的，因此在不同时期，气象模型中的一些环节可能会发生变化。
历史地理气候
《中国近五百年旱涝分布图集》，地图出版社1981年。 刘昭民《中国历史上气候之变迁》，台湾商务印书馆1982年。 满志敏《传世文献中的气候资料与问题》，载《面向新世纪的中国历史地理
学》1986年第1期。 许倬云《汉末至南北朝气候与民族迁徙的初步考察》，载《许倬云自选集》，
上海教育出版社2002年。 鲁西奇《人地关系理论与历史地理研究》，载《史学理论研究》2001年第2期。 文焕然《二千多年来华北西部经济栽培竹林之北界》，载《历史地理》1993年
第11辑。
历史时期的气候冷暖交替
◆ 沿海热带地区霜雪 16世纪以后近海热带地区降雪、降霜，共47次。 ◆ 江南降雪多 龚高法等《18世纪我国长江下游等地区的气候》（载《地理
研究》1983年2期）对清代杭州、苏州、南京等地气候状况研究，得出温度比 今低1-1.5度，冬季降雪日数比今多10-15%。
◆ 北京地区气温低 据龚高法等《北京地区自然物候期的变迁》（载《环
历史地理气候
第一章 气候的变迁
一、5000年前的温暖湿润气候 二、5000以来（历史时期）的气候变迁
（ 载 《 考 古 学 报 》
19
72 年 第
1 期 ）
气 候 变 迁 的 初 步 研 究 》
竺
可
桢 《 中 国 近 五 千 年 来
竺可桢将历史时期的气候分为4个时期：
考古时期、物候时期、方志时期、仪器观测时期
◆ 南朝时建康覆舟山有冰房
第三个温暖期
中国古代气候学史
中国气候历史悠久，从14000年前至今，至少经历了四个暖期和四个冷期。
以下是部分历史时期的气候变化：
1.公元600年至1000年：是第三个暖期，当时处于隋唐北宋时期，
也是中国三千年来最温暖的时代。
2.公元1000年至1200年：是第三个冷期，当时正值南宋时代，气
候转冷，华北地区不再有野梅树生长，南方太湖开始结冰，洞庭湖一带的柑橘冻死，荔枝种植线向南移动。
3.公元1200年至1300年：是第四个暖期，当时正值南宋后期到元
代，竹子再次回到黄河中游地区，这个温暖期只持续了100年左右。
4.公元1300年至1900年：是第四个冷期，也称为明清小冰期。
明
武宗时期，长江封冻一月，洞庭湖结冰一尺。
清朝初期，东南沿海一带冬季最低温比现在低5-7度。
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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（二）基于统计模型的定量化重建（三）基于植被模型模拟的定量化重建（四）气候模式与定量估算（五）不同方法的优势和局限性第三部分典型气候过程与圈层相互作用1. 基本大气过程1.1 气候系统与地球圈层相互作用气候系统的基本属性：静力属性：大气和海水的密度和压强、大气的组成成分、大洋盐度、几何边界等。
热力属性：包括空气、水、冰和陆地的温度动力属性：风、洋流、垂直运动、冰体移动水分属性：空气湿度、云量及云水含量、降水量、土壤湿度、河湖水位、冰雪等。
1.2 大气的能量与温度1.3 大气的湿度与降水1.4 大气环流与气候分类1.5 亚洲季风和全球季风季风是由于海陆热力差异或行星风带随季节移动而引起的大范围地区的盛行风随季节而改变的现象。
随着盛行风向变换，在降水量上表现出明显的干季与湿季的交替。
1.6 大气涛动与大气环流遥相关1.7 温室气体、温室效应与当代全球气候变暖1.8 地质时期的温室气体含量与气候变化2. 典型海洋过程与大洋环流2.1海洋的能量与温度2.2大洋环流与气候2.3构造变动与大洋环流及其气候效应2.4 海洋碳库与碳循环3. 典型陆地过程3.1 陆地分布与陆面过程简介3.2 地貌演化与气候变迁3.3 大陆冰盖演化过程与气候3.4 陆地生态系统与气候演化3.5 干旱区沙尘气溶胶循环过程及其气候环境效应3.6 陆地过程与全球碳循环和环境变化第四部分气候系统历史一～五节（熊尚发）主要参考思考题六、第四纪的重要气候事件（一）第四纪气候的阶段性特点（二）中更新世转型和中布容事件●中更新世转型：大约900ka左右，全球气候主导周期从更新世早期的的41ka转变为此后的100ka周期，持续数十万年的过渡期。
➢中更新世气候转型的最重要特征：1．全球气候主导周期从更新世早期的的41ka转变为此后的100ka周期；2．主导周期从41ka的对称性周期转变为100ka的不对称；3．气候波动从高频低幅转变为低频高幅；4．MPT后伴随着全球冰量大幅度增加(约增加15％)的全球性气候变冷；5．全球性生态、环境格局重大的转变, 如大型动物群的绝灭、直立人的出现、东亚季风加强等。
➢机制成因假说：高纬度因素、低纬度因素、高原隆起、天文因素、温室气体、大洋碳库和环流变化➢存在的问题：1．时间，由41ka到100ka周期的变化是发生在1200ka到600ka之间的什么时间？2．过程，是快速的革命性变化，还是持续了几十万年的过渡过程？3．机制, 这一转型是由于北极冰盖增大超过一定的临界值, 引起冰盖动力学上变化所致；还是高原隆升、全球碳循环的反映，导致大气CO2含量变化的结果？或者是气候系统对地球轨道的非线性响应？4．源区，变化的根源究竟是在高纬度区, 还是低纬度区？●中布容事件：即MIS11事件，大约43万年前后发生的一次变暖事件。
（全球范围内大洋碳酸盐溶解加剧、全球海平面大幅度上升、大西洋深层水量增加、温室气体浓度增加、北半球中高纬区为异常温暖的间冰期等一系列现象，但是中、低纬度区海洋和陆地却是降温的。
）MIS12/11具有6Ma以来最大幅度的冰期-间冰期气候变化。
MIS 11期是近百万年来最暖的间冰期，变化幅度为数百万年来最大，无法用当时微弱的轨道变化来解释！➢小结：1)具有6Ma以来最大幅度的氧同位素变化2)全球海洋碳酸盐溶解加剧3)出现大幅度海平面变化（7-12m）4)南北半球气候出现不对称状况；高中纬区温暖，低纬区较冷➢机制成因：地球轨道变化、全球碳酸盐溶解加剧、全球海洋环流重组、海洋碳库的重大重组、温室气体浓度、构造变动对冰盖动力学影响（三）冰期-间冰期旋回中南北半球的耦合与非耦合七、第四纪气候不稳定性(一)气候不稳定性的记录第四纪2.6Ma以来，有将近50次冰期‐间冰期旋回。
在低分辨率记录中，第四纪气候变化主要表现为对地球轨道变化的响应。
但高分辨率记录表明，末次冰期以来有大量更短尺度的气候事件，其中最显著者为H事件和D－O旋回。
(二)气候不稳定性事件与气候快速变化旋回1.Yonger Dryas事件指大约12.8ka-11.7kaB.P.冰消期气候转暖过程中的一次突然变冷事件。
方式：突然快速变化，几十年内温度变化达到冰期‐间冰期旋回幅度的三分之四。
影响：几乎全球性，南极弱机制：冲淡水影响，大洋传送带停止2.Heinrich事件H事件：末次冰期中6次冷事件，北大西洋深海沉积物中发现的6个冰漂岩屑／浮游有孔虫比值异常高的沉积层。
发生时段：末次冰期～15～68ka；性质：冷事件；频率：5～15kaHeinrich事件影响区域➢北大西洋在40°～55°N形成一个IRD带, 格陵兰冰芯记录了H事件。
➢北半球：西欧土壤、植被、湖泊，地中海表层水温下降降5‐8℃；中国黄土颗粒增大，风速加大，干旱，孟加拉湾H事件时干旱；北美太平洋沿岸冰进与H事件出现时间一致，东岸孢粉显示5次H事件时为寒冷期，佛罗里达孢粉记录湿的环境，热带非洲H事件时期干旱，西北非沿海SST短时变冷与北大西洋H事件一致；阿拉伯海，北非湖泊。
➢南半球：H事件时智利与新西兰发生冰进。
➢尚未在南极找到H事件的反映。