地球气候环境的历史变迁

地球气候环境的历史变迁

地球，是我们人类和所有地球生物的大家庭。我们所居住的这个行星，太阳系八大行星之一，它与太阳的平均距离为14960万公里（1天文单位），在行星中排第三位，它的赤道半径为6378.2公里,其大小在行星中列第五位。地球已经有44—46亿岁，在这悠久的岁月中，地球出现过许多不同的历史时代,在这许多不同的时代中，地球经历了无数次的变迁。

那么，地球刚形成时的环境是什么样的呢？

在星云聚凝阶段初期，形成的星子小，密度大，星云间的相对运动速度小，原地球俘获太阳星云盘的原始气体成为可能，并且这种状态有利于原始太阳星云气体的保存。另外，地球胚从直径为几公里生长到月球般大小时，因星子对它的撞击作用弱，不易使地球胚上的矿物脱去挥发分，故由吸积获得的大部分挥发性元素和化合物仍被保留在生长着的行星原核里。所以在这一阶段，地球的大气是以太阳星云大气为主的还原型大气:H2-He型大气。

随着原地球的增长，原地球半径逐渐增大，太阳系中星子分布密度逐渐减小，物质分布密度相对集中，星子间相对速度增大，撞击作用增强。当星子生长到半径大于1700km时，其逃逸速度大于2km/s，故此时星子以这徉的速度撞击时其能量足够使组成星子的矿物脱去挥发份。Gibson等人曾对陨石碰撞受热时释放活泼气体做了大量研究工作;Schultz与Kruso等对陨石碰撞受热时释放惰性气体做了细致研究工

作;Kothar和GoeL对陨石碰撞受热时释放氮气做了全面的研究。他们的研究结果表明普通球粒陨石在碰撞后释放了H2O,CO2,CO,SO2,He,N2等气体:同时，其研究结果表明:NH3，和CH4等碳氢化合物并没有由撞击所产生。

若地球全部由原始陨石组成，大体计算可知原始陨石中大约只要有万分之三的平均含水量就可以形成目前地球的水圈。而目前的陨石研究资料表明:普通球粒陨石中H2O 的平均含量在万分之三十以上、顽火辉石球粒陨石的平均含水量为万分之六十左右、碳质球粒陨石的达百分之一到百分之二十之多，虽然铁陨石的含水量极少，但按两份铁陨石一份球粒陨石组成地球的模型，地球矿物部分脱水仍可满足地球水圈的形成。

吸积增生作用的进行使星子不断增长，增长的结果，一方面使星子间的引力增强，另一方面使星子吸积气体逃逸速度增大，当一月球大小的星体以20km/秒的速度撞击地球时便可以使地球上的全部大气逃逸，所以在地球吸积的晚期阶段可能有多次撞击生气、气体逃逸的旋回。由于太阳系星子密度的减小、撞击作用的增强以及早期强烈的太阳风驱赶使原始地球的轻气体组分逃逸，从而使原地球的大气逐渐形成富含H2O,CO2的及CO,H2,SO2,H2S,N2,NH3,HCI,CH4和稀有气体等组成的大气。（能源、经济、环境）

而在不同的时代，地球的气候环境也是不同的：

地质时期的气候情况，我们只能根据间接的标志去研究。如根据某一地质时代的岩石性质、古老的土壤、地形以及古生物化石，还可以用放射性碳C14含量来推断地质时期气候状况等等。在某一地区中如发现冰碛石、冰擦痕、漂石等，这就是寒冷时期冰川活动的证明；黑龙江地区的灰化土下面埋藏有古红色土，可推知古代那里曾经有过炎热的气候；如果在现代沙漠地区发现有干涸河谷地形和湖岸线的遗迹，就表示该地是由湿润气候转变为沙漠的。生物化石是说明地质时代气候状况的良好根据，如果有马匹或走禽的化石，表示这里曾是草原气候；猿猴化石表示曾出现过森林气候；在格陵兰曾发现温带气候的树叶遗物，证明这里曾有过温暖的时期；苏联的乌克兰曾发现古代棕榈的遗迹，证明那里曾出现过热带气候。

通过上述方法对地层沉积物的广泛分析，证实整个地质时期地球气候曾经历了巨大的变化，反复有过几次大冰期，其中最近的三次大冰期（即震旦纪大冰期、石炭—二迭纪大冰期和第四纪大冰期）为科学家所公认，在三次大冰期之间为温暖的大间冰期气候。寒冷的冰期同温暖的间冰期相比是短暂的，在整个地球气候史中，大部分时期（占90％以上年代）为温暖气候，比现在温和。

震旦纪大冰期，发生在距今约六亿年以前。亚、欧、非、北美和澳大利亚的大部分地区，都发现了冰碛层，说明这些地方曾发生过具有世界规模的大冰川气候。我国东部和中部广大地区，也有震旦纪冰碛层，说明这里也曾经历过寒冷的大冰期。

寒武纪—石炭纪大间冰期，距今约3～6亿年，当时整个世界气候都比较温暖。特别是石炭纪是古气候中典型的温和湿润气候，森林面积极广，最后形成丰富的煤矿，树木也缺少年轮，说明气候具有海洋性特征。在我国石炭纪时期全处在热带气候条件下，但到石炭纪后期，从北到南出现湿润带、干燥带和热带三个气候带。

石炭—二迭纪大冰期，距今2～3亿年，主要是在南半球，北半球除印度外，目前尚未找到可靠的冰川遗迹，当时我国气候仍有温暖湿润气候带、干燥气候带和炎热潮湿气候带三个气候带。

三迭—第三纪大间冰期，距今约200万年～2亿年。整个中生代气候温暖，到新生代的第三纪世界气候更趋暖化，格陵兰也有温带树种。三迭纪时期，我国西部和西北部普遍为干燥气候；到侏罗纪，我国地层普遍分布着煤、粘土和耐火粘土等，说明当时是在湿润气候控制之下。侏罗纪后期到白垩纪是干燥气候发展的时期，当时我国曾出现一条明显的干燥带，西起天山、甘肃，南伸至大渡河下游到江西南部，都有干燥气候条件下的石膏发育。到了第三纪，我国的沉积物大多带有红色，说明当时气候比较炎热。第三纪末期，世界气温普遍下降，整个北半球喜热植物逐渐南退。

第四纪大冰期，约始于200万年前。大冰期中仍然是冷暖干湿交替出现的，当寒冷时期，即亚冰期，气温比现代气温平均约低8～12℃，高纬度地区为冰川覆盖，如最大的一次亚冰期（里斯冰期），世界大陆有十分之二、三的面积为冰川所覆盖。当时北半球有三个主要大陆冰川中心，即斯堪的纳维亚冰川中心，其冰流曾南伸到北纬51°左右；格陵兰冰川中心，其冰流也曾南伸到北纬38°左右；西伯利亚冰川中心，冰层分布于北纬60°～70°之间，有时可达北纬50°附近的贝加尔湖。冰川扩张，气候带南迁，生物群落也随之南移，如里斯冰期时，北方动物南迁，在克里木的旧石器时代（距今25万年以前）地层中曾发现过北极狐和北极鹿化石。

两个亚冰期之间的亚间冰期，气候比现代温暖，北极气候比现代约高出10℃以上，低纬度气温也比现代高℃左右。原覆盖在中纬度的冰盖消失了，退缩到极地区域，甚至极地的冰盖也消失了。冰盖退缩或消失，气候带北移，生物群落也随之北移，如北冰洋沿岸也有虎、麝香牛等喜热动物群活动，喜暖植物可一直分布到北极圈。

当高纬地区处于冰期时，冰川覆盖扩大，极地高压增强，迫使极锋带南移到中纬度。在中纬度极锋带上气旋活动频繁，雨量丰富，内陆湖水上涨，如我国罗布泊在冰期时，湖水水域比现代大4～5倍。反之，当高纬度地区处于间冰期时，大陆冰盖及极地高压向极区收缩，气候带北移，中纬度地区有些地方出现干燥气候，大约在一万年以前大理亚冰期（相当于欧洲武木亚冰期）消退，北半球各大陆的气候带分布和气候条件，基本上形成为现代气候的特点了。

在最近的一百万年中以寒冷气候为主导，即第四纪大冰期时期。北极地区的冰盖向中纬度地区大幅度扩张，最强盛的时候到达过北纬57度，某些地方冰盖的厚度达2千米。大冰期中间隔着温暖的间冰期，冷暖的气候变迁引起冰川的消长进退，对欧洲阿尔卑斯山的冰川地貌研究表明，第四纪冰期分为四个冰期，为三个相对温暖的间冰期所分隔。冰期与间冰期相比较，中纬度地区的山地雪线升降幅度可超过1200米。

在我国北方第四纪沉积层所出土的化石中，代表寒冷气候和温暖气候的生物，前者如披毛犀、猛犸象、虎耳草和阴地蕨等，后者如梅氏犀、水牛、榆属、柳属等，证明了第四纪时期我国的气候变迁；再如广泛分布于西北和华北的黄土沉积和其下的红土层，显示出温暖气候向寒冷干燥气候的变迁。当第四纪时，不仅我国的西部高山，而且中、东部的秦岭太白山、台湾玉山都分布有冰川。

大约1万年以前，气候转暖，冰川退缩，地球再次进入了温暖的间冰期。（能源、经济、环境）

人类出现后，地球也经历了许多次的气候变迁。

大冰期以后，地球大部分地区的气候在公元前5000~公元前3000年前最为温暖，被认为是冰期以后的气候最适期。当时的海平面比现在高2~3米，北冰洋的冰在夏季