全球变化第一章地球系统与全球变化
全球变化课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。
人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。
狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。
该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。
（二）课程教学的目的和要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。
增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。
（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。
课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。
并要求学生具有一定的生态学基础。
（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。
全球变化课件01地球系统与全球变化分析
• 不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度，通常用
10 n表示。
尺度
四、地球系统的驱动力
地球系统的驱动力
太阳和其他外力 （人类活动）
放射性和内部深处的原生热
在以上两个驱动力的相互作用下，地球表层产生了复 杂的循环过程。人类在其发展进化的进程中，为了自 身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组 成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体 系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地 球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地 球系统状态、引起全球变化的一个重要因素。
• 世界气候研究计划
（ Global Climate Research Program）
1，1979年启动 2，全球变化形成的基础与组成部分 3，气候是一个系统 4，四大圈层相互作用的结果
• 国际地圈-生物圈计划
International Geosphere-Biosphere Program
（二）研究近况 1980年以来，我国积极参与了国际全球变化研
究计划的酝酿、组织和实施全过程，并正对我国 特点实施了与国际全球变化研究相对应的全球变 化。 我国全球变化研究的重点：
一、具有全球意义的我国急需解决的区域性 生存环境问题。
二、全球变化对我国的气候、环境和经济发展 的影响。
谢谢
三、全球变化的研究意义
• 研究全球变化的主要理论和现实意义：
全球变化研究是人类社会实现可持续发展 的科学基础。 深化对地球系统的认识，促进地球科学发 展。 改变人类的观念、促进应用基础科学个有 关社会科学的发展。
第三节 全球变化研究的历史、 现状和趋势
• 一、早期：
1，竺可桢开创的基于考古和历史文献的气候变化研究 2，中科院对青藏高原组织的数次科学考察研究 3，刘东生等领导的中国第四纪黄土研究，以及古季风
张兰生全球变化.
人类生态系统是一个构建在固体地球系统、 物理气候系统和自然生态系统之上，并作 为水循环、生物地球化学循环和地球岩石 圈循环过程的一个中间环节的系统，是地 球系统的一个重要组成部分。
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
地理学之父-竺可桢
我国著名的科学家和 爱国教育家，当代 闻名的科学家、地 理学家和气象学家， 中国近代地理学和 气象学的奠基人。
科学考察
黄土之父-刘东生
刘东生（1917-2008），我国 著名地质学家，中国科学院院士。 20世纪80年代，刘东生基于中国黄 土重建了250万年以来的气候变化 历史，使黄土与深海沉积、极地冰 芯并列成为全球环境变化研究的三 大支柱，为全球气候变化研究做出 了重要贡献，为国际科学界所信 服 。
全球变化是对人类生存和发展的挑战。对于 人类社会而言，全球变化意味着人类生存条件的 变化，势必对人类产生有利或不利的影响。
二、全球变化研究的主要内容
4、全球变化信息的获取、处理和分析
技术
全球环境演变、与环境演变相联系的过程和 驱动力、全球变化对人类的影响与人类的响应构 成了全球变化研究的主要内容。需要并产生大量 的、多种类型的数据和信息，这些数据包括反映 过去全球变化的各种信息、监测正在进行的全球 变化过程所获得的信息，以及由各种分析、模拟 所产生的信息等。其数据涵盖地球系统的各个方 面，全球各种尺度数据的获取、接收、分析处理、 汇编存档和使用，决定着全球变化研究的成败。
全球变化 Global Change
(最新整理)张兰生全球变化.
❖ 生物圈或称为全球生态系统，包括地球上全部生物 和生命支持系统，它的空间范围从地表向上和向下
2021/一7/26直延伸到任何形式的生命自然存在的地方。 7
❖ 物理气候系统决定着地球表层水分和能量的交换和分 布，形成全球的气候；
身的生存和发展，逐步用人类所驯化的植物和动物组
成的生态系统以及几乎全部由人类自己构建的城市体
系来代替自然生态系统，使人类生态系统逐渐成为地
球环境中不可忽视的重要组成部分，由此成为影响地
2球021/7系/26统状态、引起全球变化的一个重要因素。
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第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化（Global Change）的科 学内涵
(最新整理)张兰生全球变化.
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全球变化 Global Change
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第一章 地球系统与全球变化
主要内容: 地球系统 全球变化与全球变化的研究 全球变化研究的历史、现状和趋势
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第一节 地球系统
一、系统的概念和特征
宇宙自然人类，一切都在一个统一的运转的系统之 中！一切伟大的进步都必须以系统论做为出发点和 归属处！地球也不例外，也是一个系统-地球系统。
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二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。
全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)
全球变化之全球变化科学导论(大气所考博真题知识点归纳)XXX《全球变化科学导论》要点总结第一篇全球变化研究的基本问题第一章全球变化科学产生的背景及其研究内容及意义1、什么是全球变化？其产生背景？答：全球变化作为一个科学术语和一门交叉学科，是随着全球环境问题的出现和人类对其认识程度的不断深化而提出并发展起来的。
全球变化科学的精髓是系统地球观，强调将地球的各个组成部分作为统一的整体来加以考察和研究，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用和地球上的物理的、化学的和生物的基本过程之间的相互作用，以及人类与地球之间的相互作用联系起来进行综合集成研究。
即全球变化科学是研究作为整体的地球系统的运行机制、变化规律和控制变化的机理（自然的和人为的），并预测其未来变化的科学。
它研究的首先是一个行星尺度的问题——将大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈看成是有机联系的全球系统，把太阳和地球内部作为两个主要的自然驱动器，人类活动作为第三种驱动机制。
发生在该系统中的全球变化是在上述驱动力的推动下，通过物理、化学和生物学过程相互作用的结果。
全球变化科学是在时代发展、科学进步、人类活动的强烈影响和社会需要的背景下产生的，主要表现在以下几个方面：（1）硬件条件。
在20世纪末，全球国际性应用的探测器和预测预报系统已有约1000个高空站、个气象站、3000个飞行器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库，还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
（2）由于强烈的人类活动和社会经济的飞速发展，目前在环球范围内产生以下十大情况问题，急需国际社会合作共同解决。
主要有大气污染、温室气体排放和气候变暖、臭氧层破坏、土地退化、水资源匮乏和水体污染、海洋环境恶化、森林锐减、物种濒危、垃圾成灾、人口增长过快。
（3）从人类社会文明发展看，全球变化科学的产生是历史进程的必然。
（4）从历史发展角度看，全球变化研究有其科学思想的代表。
全球变化复习资料
全球化复习资第一章：全球变化科学产生的背景1．硬件条件2．社会需求(1)大气污染(2)温室效应(3)臭氧层被破坏(4)土地沙漠化(5)水的污染(6)海洋环境恶化(7)森林锐减：(8)物种濒危(9)垃圾成灾(10)人口增长过快一、全球变化科学研究的主要内容(1) 研究地球系统复杂的多重相互作用的机制，是目前全球变化最主要的研究内容。
(2) 分析地球系统各种尺度的变化规律和控制这些变化的主要因素。
(3) 建立地球系统变化的预测理论方法。
(4) 提出全球资源和环境科学管理的方法。
三、全球变化科学内涵全球观点全球尺度，所有时间过程，人类的作用四、全球变化科学研究的主要意义1．全球变化研究是人类社会实现可持续发展的新的科学举措2．有利于深化对地球系统的认识，促进地球科学、应用基础科学和社会科学的共同发展3．推动世界科学进步第二章7、全球变化的主要过程（1）气候系统与水文循环过程地球表面的能量收支平衡与温室效应，决定了气候系统的加热率。
影响因素有三：到达地球的太阳辐射能：太阳辐射强度、地球轨道要素；地球的行星反射率：云、冰雪、植被等；进入地球系统中的太阳能在其中滞留的时间：某些微量气体，其与温室效应相联系大气和海洋环流，水文循环与气候系统中的反馈过程水循环过程：控制地球温度和云层的形成、输送和消散，及其与太阳辐射的关系；气候过程：控制着陆、海表面和大气的相互关系，引起气候系统中一系列重要的反馈过程。
水汽反馈：总体为正云辐射反馈：可正可负冰雪圈反馈：大气热量平衡中的冷却作用，正反馈海洋的反馈：对大气运动和气候系统有重大影响（2）固体地球系统与岩石圈循环过程板块运动过程，陆上风化与侵蚀堆积过程，海洋沉积过程（3）生态系统与生物地球化学循环过程生态系统的结构和功能，生物地球化学循环过程（水循环，气体型循环，沉积型循环），全球碳循环（4）人类生态系统与人类活动过程。
人类生态系统的构成（组成：自然生态系统、人化自然生态系统、人工自然生态系统）人类生态系统中的物质、能量流动，根据人类开发利用自然环境方式的不同，人类生态系统存在着三种类型：采集-狩猎系统、农业系统、工业城市系统。
《全球变化》课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程编码：12014007课程名称：全球变化英文名称：Global Change课程类型：专业核心课总学时：64讲课学时： 50 讨论：14学分数：4适用对象：地理科学、资源环境与城乡规划先修课程：自然地理学、人文地理学、经济地理学、自然资源学原理执笔人：陈永金审核人：张金萍一、课程性质、目的和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。
人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。
狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。
该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。
二、课程教学和教改基本要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。
增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。
讲课过程中重视学生的参与，实行探究式学习课堂教学模式改革，重视理论与实践的结合，通过作业、报告等将知识技能转化成自身素质。
三、课程各章重点与难点第一章地球系统与全球变化一、本章重点：地球系统的构成全球变化研究内容二、本章难点：三、教学要求：掌握地球系统的概念与组成，理解全球变化的内涵以及全球变化研究内容，了解全球变化主要时空特征。
地球系统与全球变化
世界气候研究计划（WCRP）
世界气候研究计划（WCRP）成立于1980年，是由ICSU和世界气象组织（WMO） 共同发起的，同时也得到来自联合国教科文组织的政府间海洋委员会（IOC）的 资助。WCRP的目标是发展有关自然气候系统和气候过程的基础研究，以确定气 候在多大程度上可以预测，以及人类活动对气候影响的程度。WCRP开展针对全 球大气、海洋、地表、海冰和陆地冰等对理解地球自然气候系统有贡献的深入研 究，尤其关注可以为气候及其变率等热点问题提供科学的定量回答的研究，如建 立可以预测全球和区域的气候变率、极端时间发生频率和程度的变化等的研究基 地。目前WCRP的主要研究计划包括：全球能量与水循环试验（GEWEX）、气候 变率及其可预报性（CLIVAR）、气候与冰冻圈（CliC）、平流层过程及其在气候 中的作用（SPARC）、气候系统观测与预测试验计划（COPE）等。
科学方法论：归纳法和演绎法
现代基础学科的发展：数学、物理学、化学 牛顿发表的巨著《自然哲学的数学原理》 社会需求和发展的推动：矿藏、远程贸易、新产品开发 …… 战争的需要 探险活动 现代科学分支的产生：地质学、地理学、气象学、海洋学、植物学、天文学 …… 学科分支间的交叉：海洋地质学、海洋生物学、海洋物理学、海洋化学 …… 技术的对科学发展的支撑和相互促进：观测仪器、实 /试验仪器、通信设备和网络……
全球变化研究的一些国际、国内计划
国际地圈—生物圈计划（IGBP）
国际地圈生物圈计划（IGBP）是在1986年的国际科学联合会理事会第21 届大会上成立的。IGBP成立的目的是通过描述地球上相互作用的物理、 化学和生物学过程，了解地球上正在发生的环境变化，以及这些变化对 人类生活的影响，提出有效的解决方案，管理人类和其他生命所依赖的 复杂的地球系统。
张兰生全球变化.
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
国际地圈-生物圈计划 (International Geosphere-Biosphere Program)
1、四大圈层是一个有机联系的整体。 2、全球变化是地球系统各圈层、三大基本过程、 人与环境相互作用的结果。 3、人类活动是地球系统变化的第三驱动力。 4、研究思路:全球变化、观测、模拟与预测。 5、着重开展过程研究，建立十年到百年地球 系统运作概念模型。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化（Global Change）的科 学内涵
全球变化 地表环境的变化自地球诞生以来一直 延续至今从不停止。现今发生在地球表面 的全球变化包括地球环境中所有的自然和 人为引起的变化，可以定义为全球环境(包 括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、 大气化学及生态系统等)中的、能改变地球 承载生命的能力的变化。
人类生态系统是一个构建在固体地球系统、 物理气候系统和自然生态系统之上，并作 为水循环、生物地球化学循环和地球岩石 圈循环过程的一个中间环节的系统，是地 球系统的一个重要组成部分。
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
全球变化教案
学
后
记
课时计划(教案)
编号12
周次
13
日期
11.28
课时安排
3
课题
未来全球变化
教
材
分
析
重点
难点
重点：全球气候变化预测。
难点：全球气候变化的可能影响。
教
学
目
的
理解全球气候变化预测，掌握全球气候变化的可能影响。
教
学
方
法
讲授法
讨论法
示例法
教学
手段
的
运用
多媒体
教
学
过
程
第一节全球气候变化预测
1.温室气体浓度
课
后
作
业
1.未来全球海平面会是怎样的变化？可能产生怎样的影响?
2.试述未来全球变化的复杂性与不确定性？
教
学
后
记
课时计划(教案)
编号14
周次
15
日期
12.12
课时安排
3
课题
全球变化对中国的影响
教
材
分
析
重点
难点
重点：板块运动与巨地形格局的形成对环境演变的影响
难点：第四纪冰期-间冰期旋回的表现
教
学
目
的
理解和掌握板块运动与巨地形格局的形成对环境演变的影响，第四纪冰期-间冰期旋回的表现。
教
学
后
记
课时计划(教案)
编号3
周次
3
日期
09.19
课时安排
3
课题
全球变化的驱动力，全球变化的概念模式
教
材
分
析
重点
全球变化复习资料
全球变化复习资料全球变化复习资料第⼀章地球系统科学与全球变化研究⼀、全球变化（global change）指由⾃然和认为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化，所谓地球系统，由位于地球表⾯的⼤⽓、陆地、海洋等⼦系统徐成，发⽣在它们之间的各种相互作⽤。
相互影响的物理、化学、⽣物与⼈类过程实现了物质和能量的转化，因⽽为地球上的⽣命提供了条件。
⼆、全球变化研究的意义（1）全球变化研究是⼈类社会实现可持续发展的科学基础其所取得的科学认识是对可持续发展的重要贡献，为⼈类社会的可持续发展提供科学的背景和依据，未来的可持续发展必须与未来环境的变化有机结合，可持续性是⼈类适应全球变化的准则，⼈类对环境的适应必须符合可持续性。
（2）深化对地球系统的认识，发展地球系统科学地球系统科学是全球变化研究的科学基础，并且全球研究表现出强烈的学科交叉的特点，构成了新的学科⽣长点，对所有的传统地理科学学科都是机遇，也是挑战。
全球变化的兴起为地理学的发展提供了新的机遇。
（3）改变⼈类的观念、促进应⽤基础科学和有关社会科学的发展例如对资源的有限性的认识，必将促进⼈类⽣产和⼩费观念的变⾰，促进资源、环境、灾害等有关的应⽤基础学科的发展。
三、全球变化的科学内涵（1）以地球系统为基础将地球作为⼀个整体⽽不是孤⽴地研究地球的不同组分和它的环境，即从全球尺度进⾏研究。
（2）已发⽣在各种事件尺度上的动态变化为核⼼从100-109的时间尺度均可辨认出地球系统的变化，可以利⽤五个不同的时段来定义：①⼏百万年到⼏⼗亿年：地球结构的演变、⽣命的演化、与此有关的现代⼤⽓化学成分的演变均是由⼏百万年或⼏⼗亿年的尺度决定的。
②⼏千到⼏⼗万年（轨道及亚轨道周期尺度）：⼿轨道参数周期性变化所驱动的全球⽓候的冰期和间冰期的交替以及与此有关的⼤⽓成分、⼟壤发育、⽣物种类区域分布的响应变化。
③⼏⼗到⼏百年（年代与世纪尺度）：这⼀尺度的中⼼课题是物理⽓候系统及其对⽣命有机体以及⽣物化学循环、⼤⽓化学成分变化、地表⼲燥度、海洋⽣物系统的变化，均是此时间尺度上的重要问题。
全球变化
第一章绪论1、地球系统概念、物理气候系统、生物地球化学循环地球系统指由地球的大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核和生物圈（包括人类本身）组成的整体，它包括从地球的地核到外层大气的广阔范围。
物理气候系统包括控制地面温度和降水分布的大气和海洋过程，由于太阳加热不同而产生的运动以及冰雪覆盖的变化。
温度和降水过程，通过大气物理和动力学过程、海洋动力学过程、陆面湿度和能量平衡，以及平流层-中间层大气动力学过程控制着物理气候系统。
生物地球化学循环是指诸如碳、氮、磷、硫等生源要素通过地球各子系统的物质流，及其对地球系统生物圈的影响。
生物地球化学循环包括海洋生物地球化学、陆地生态系统、对流层化学以及平流层、中间层大气化学等过程。
2、时间、空间尺度时间尺度(temporal scale)是指一个过程或一种现象所持续的时间长度，通常用10n年表示；空间尺度(spatial scale)是指一个过程或一种现象发生的空间规模，按空间规模的大小可分为局地尺度、区域尺度和全球尺度等。
3、地球系统碳循环的主要过程、全球碳库的构成大气内部碳循环。
大气内部的碳过程包括发生在大气内部的物理过程和那些与含碳气体有关的大气化学过程。
海洋碳循环。
海洋碳循环中的最重要的两个过程是物理泵和海洋生物泵。
物理泵又称溶解泵。
海洋生物泵则包括有机生物泵和碳酸钙泵。
陆地碳循环。
陆地生态系统碳的输入和输出全球碳库包括：大气碳库、陆地碳库、土壤碳库、海洋碳库、人类所释放的碳。
4、全球变化概念全球变化包括地球环境中所有的自然和人为引起的变化，可以定义为全球环境（包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等）中的、能改变地球承载生命的能力的变化。
5、全球变暖的事实地表温度升高大气层温度升高、强度加大冰雪面积减少全球平均海平面升高而且海洋热容量增大气候系统的某些要素发生了重要变化6、什么是温室效应、温室气体这种由于大气中存在CO2、水汽和微量气体而使地球升温的现象，如同在温室中，阳光穿过玻璃使温室内的大气升温，而热量却不容易逃逸，结果使温室变暖。
全球变化第一章地球系统与全球变化
1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭 氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理 年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星 图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星 的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也 就是说，全球变化研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑 之一。
第一章 地球系统与全球变化
第一节 地球系统
一、地球系统的组成
地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪 圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整 体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过 程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、 化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的 相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统 称地球系统。
全球变化的时间尺度
几百万年至几十亿年 地质历史时期如造山运动和造陆运动、生命的起源等
几千年至几十万年 第四纪的晚期和人类历史时期内，如第四纪冰期—间冰期的交 替、海面的升降、土壤层的发育、生物种的分布、迁移和灭绝， 以及人类文明的诞生与发展。 几十年至几百年
年际到百年际的事件，如太阳活动、火山活动、大气环流等 几天至几个季度
2.硬件条件。在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报 系统已有约1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行 器、 7 000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库,还有 全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
全球变化课程教学大纲
《全球变化》课程教学大纲课程名称：全球变化 / Global Change课程编码：12014007 课程类型：专业选修课课程性质：专业主干课适用范围：06地理科学学时数：36 其中：实验/实践学时：课外学时：学分数： 2 先修课程：自然地理学考核方式：考查制定单位：广州大学地理科学学院制定日期：2006年执笔者：千怀遂审核者：林媚珍一、教学大纲说明（一）课程的地位、作用和任务全球变化是目前全人类对地球知识关注的焦点，它是一种新的地球观，以地球系统的概念为基础，从整体上研究地球系统在各个时间尺度上随时间的变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。
人类活动导致的全球变化及人类对全球变化的适应受到特别的关注。
狭义理解的全球变化主要是指人类生存环境的恶化。
该课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。
（二）课程教学的目的和要求通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，帮助学生从时间维认识地理环境的过程、区域特征的形成以及人地关系等问题，使学生建立起地理科学是时空耦合的综合科学的观念。
增强学生关注地球、关注环境和从整个地球系统认识环境变化的意识。
（三）课程教学方法与手段课程的主要教学方法包括课堂讲授与自学讨论。
课堂讲授部分全部使用多媒体技术授课。
（四）课程和其它课程的联系本课程的先修课程包括自然地理学和地质学基础。
并要求学生具有一定的生态学基础。
（五）教材与教学参考书教材：张兰生、方修琦、任国玉，全球变化，高等教育出版社，2000年第一版。
全球变化ppt
1. 全球观点与全球尺度
全球观点：从地球系统的思想出发把地球 看作－个整体，研究地球系统随时间的 变化，集中研究那些把系统中所有部分 紧密地联系在一起的、并导致系统发生 变化的过程和机制。
全球尺度：过程或事件本身的空间尺度大 约相当于地球半径以上或虽然过程或事 件本身的空间尺度没有达到上述规模， 但其影响却是全球性的。
1. 地球系统中的不同过程是有机联系的整 体。
2. 不同的地球系统过程具有不同的时间和 空间尺度。
3. 地球系统的能源分别来自地球之外和地 球内部。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化的科学内涵 地表环境的变化自地球诞生以来一直
延续至今。全球变化包括地球环境中所有 的自然和人为引起的变化，可以定义为全 球环境(包括气候、土地生产力、海洋和其 他水资源、大气化学及生态系统等)中的、 能改变地球承载生命的能力的变化。
洋流 分 类
成因 性质
风海流 密度流 补偿流 暖流 寒流
风
在风的影响下,海洋表层的
海水沿一定方向有规律的大
规模流动.
由密度差异影响而形成的洋流
大
西 洋
地中海
盛行风
风海流 由 密度流 影响而形成的洋流
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
气候系统: 由大气圈、水圈、陆圈、冰冻圈 和生物圈组成的地球物理系统
温室的保暖效应
温室效应：
1. 全球气候与环境变化
温室气体能吸收地表长波辐射，使大气变暖，与
“温室”作用相似。
若无“温室效应”，地球表面平均温度是－18℃，
而非现在的15℃。
地球系统科学与全球变化
地球系统科学与全球变化地球是我们人类赖以生存的家园，而地球系统科学正是研究地球自然界各个组成部分以及它们之间相互作用的学科。
而全球变化则指的是地球系统中不断发生的各种变化，包括气候变化、海洋变化、生物多样性变化等。
地球系统科学与全球变化的研究对于我们深入了解地球，解决环境与气候问题，保护地球生态环境具有重要意义。
一、地球系统科学的基本概念地球系统科学是一门综合性学科，它研究包括大气、水圈、地壳、生物圈在内的地球自然界各个组成部分以及它们之间复杂的相互关系。
通过对地球各个系统的深入研究，我们可以了解到地球的运行机制、气候形成与变化、生态系统的演化等重要知识。
地球系统科学的研究方法包括观测、实验、模拟等多种手段，通过综合运用这些方法，科学家们能够模拟地球系统的运行状态，为我们提供准确的预测和判断。
二、地球系统科学与全球变化的关系全球变化是地球系统科学研究的核心内容之一。
地球上发生的各种变化，例如气候变化、海洋变化、生物多样性变化等，都与地球系统中的相互作用密切相关。
比如，人类活动导致的大气中二氧化碳浓度升高，进而引起温室效应加剧，从而导致气候变化。
而气候变化又会对海洋系统、生态系统产生深远影响，形成一个复杂的相互关系网。
通过研究地球系统中各个组成部分之间的相互作用，我们可以更好地了解全球变化的机理，为应对气候变化和环境问题提供科学依据。
三、地球系统科学的研究领域地球系统科学的研究领域包括地球物理学、气象学、海洋学、地质学、生态学等多个学科。
每个学科都关注地球系统中某个特定的组成部分，并且通过研究这些部分之间的相互作用来揭示地球系统的运行规律。
例如，气象学研究大气层中的气象现象，通过对气候变化的研究可以预测未来的气候趋势；海洋学研究海洋中的物理、化学和生物过程，揭示了海洋对全球气候的调节作用。
综合地球系统科学的研究结果，可以更加全面地认识地球的动态变化以及其对人类社会产生的影响。
四、地球系统科学与可持续发展的关系地球系统科学的研究对于实现可持续发展具有重要意义。
第一章地球系统与全球变化
城市生活垃圾
太空垃圾垃圾
(10)人口增长过快：1800年世界人口只有10亿，1930年达 20亿，1964年达30亿，1987年7月11日达50亿，1999年10月12 日已达60亿，2013年1月4日,全世界有70.57亿人。人口学家估 计世界人口正以每年l亿人的速度在递增，到2030年人口可能 达100亿。地球资源在开发利用的速度和承载率上目前已赶不 上人口增长速度。为保护全球资源和环境，控制人口迫在眉睫。
世界主要热带国家80-90年代森林减少面积
(8)物种濒危:地球上每天有100种生物灭绝。现有物种为1000 万种左右，到21世纪初可能消失的物种为100万种。有证据表 明，地球30％- 70％的植物在今后100年内将不复存在，20世 纪末处于灭绝边缘的哺乳动物有406种，鸟类593种，爬行动 物209种，鱼类242种。生物种类大灭绝的后果将给人类前途 带来致命威胁。
全球变化研究出现的科学背景
全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、 社会的需要情况下产生的，主要表现在以下4个方面： 1．硬件条件
在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报系 统已有约1000个高空站、10 000个气象站、3000个飞行 器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库， 还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候 观测系统。
温室效应
小冰期以来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化图 (刘潮海等, 2000)
其他气候变化的结论：
气温和海温： (1) 1950~1993年期间，陆地上夜晚最低温每十年增加约0.2℃，白天最高温每十年增加约0.1℃， 这使得许多中高纬度地区结冰季节变短。 (2) 海表面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半。
过去1000年来大气CO2浓度的变化
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在数天到一年之内，如季节的更替，气温、降水和地表径流 的季节波动，植物群落季相和农事季节的更替，候鸟的迁徙 几秒至几小时 在数秒到一天之内如气候要素的变化，物质、能量传递等
二、全球变化研究的主要内容 1.全球变化的过程和驱动力
2.全球环境变化在时间和空间上的表现形式
3.全球变化的影响与人类的响应
4.全球变化信息的获取、处理与分析技术
一、全球变化的科学内涵 全球变化为全球环境（包括气候、土地生产 力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统） 中的、能改变地球承载生命的能力的变化。 全球变化研究是以地球系统科学作为指南， 从行星地球整体角度出发，将地球的大气圈、水 圈(含冰雪圈)、岩石圈和生物圈看成是有机联系的 全球系统，把太阳和地心作为两个主要的自然驱 动器、人类活动作为第三促动因素，发生在该系 统中的全球变化是在上述力的驱动下，通过物理、 化学和生物学过程相互作用的结果。
二、全球变化的国际研究计划
全球变化研究包括由国际科学联合会、世界气象组织、国 际社会科学联合会、国际高级研究机构联合会、联合国教 科文组织、环境问题科学委员会、政府间海洋委员会、联 合国环境规划署等组织联合协同下开展的一系列核心计划 和相关计划，其中包括：
（一）国际地圈生物圈核心计划
（1）国际全球大气化学计划；（2）全球海洋通量联合研究；（3）过去的全球变化；
这些研究计划各有侧重，但围绕一个共同的目标，就 是逐步增加人类对地球的气候和环境演变规律（包括 自然和人为）的认识，从而对未来环境发展趋势提出 科学预测，为全球环境问题上的宏观决策提供科学依 据，也为各国政府在资源开发和利用、环境保护和整 理等方面的政策制定提出咨询性建议。
全球变化的时间尺度
几百万年至几十亿年 地质历史时期如造山运动和造陆运动、生命的起源等
几千年至几十万年 第四纪的晚期和人类历史时期内，如第四纪冰期—间冰期的交 替、海面的升降、土壤层的发育、生物种的分布、迁移和灭绝， 以及人类文明的诞生与发展。 几十年至几百年
年际到百年际的事件，如太阳活动、火山活动、大气环流等 几天至几个季度
2.硬件条件。在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报 系统已有约1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行 器、 7 000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库,还有 全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
3.从社会需要角度来看，目前公认存在十大环境问题急需国 际合作共同解决。
地球系统的结构
地球系统中各圈层之间的能量循环相互作 用关系
地球上三大循环：
水循环 生物地球化学循环
概念：生命有机体及其产物与周围环境之间反复不 断进行的物质和能量的交换过程。 过程：物能的吸收-同化-排放-分解-归还-流失 主体：生物和土壤
固体地球物质循环
二、地球系统的特征
第二节 全球变化与全球变化研究
（4）全球变化与陆地生态系统；（5）水循环的生物学方面；（6）海岸带海陆相互作
用；（7）全球海洋生态系统动力学；（8）土地利用与土地覆盖变化；（9）全球分 析、解释与建模；（10）数据信息系统；（11）全球变化的分析、研究和培训系统。
（二）世界气候研究计划
（1）热带海洋和全球大气计划；（2）世界大洋环流实验；（3）全球能量和水循环 实验；（4）平流层过程及其在气候中的作用；（5）北极气候系统科学；（6）全球 气候变率及其可预测性。
1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭 氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理 年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星 图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星 的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也 就是说，全球变化研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑 之一。
（三）由联合国教科文组织和全球环境调查组织具体负责实施 的全球变化的人文计划。 （四）由联合国教科文组织和环境问题科学委员会具体负责实 施的生物多样性计划。
（五）由地球观测系统、全球观测系统、全球陆地系统和全球 海洋观测系统等组织联合组织开展的国际日-地计划、国际岩 石圈计划、国际地质对比计划、人与生物圈计划、地球观测系 统计划。
第一章 地球系统与全球变化
第一节 地球系统
一、地球系统的组成
地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪 圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整 体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过 程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、 化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的 相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统 称地球系统。
三、全球变化研究的意义
1.全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。
2.深化对地球系统的认识，促进地球科学发展
3.改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学 的发展。 4.推动世界科学进步、促进世界和平
第三节 全球变化研究的历史、现状和趋势
一、全球变化研究历史
全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、社会的需 要情况下产生的，主要表现在以下几个方面： 1.从人类社会文明发展的进程看，全球变化研究科学的产生 是历史的必然。1905年发现电离层；1906年发明放射性同位素测年；