1、全球变化全球变化教学内容教学内容CH1 地球系统与全球变化地球系统与全球变化CH2 全球变化的主要过程与驱动力全球变化的主要过程与驱动力CH3 全球变化的影响及人类的响应全球变化的影响及人类的响应CH4 全球变化全球变化 研究的主要途径研究的主要途径CH5 全球自然环境的形成与演化全球自然环境的形成与演化CH6 新生代衰落与第四纪全球变化新生代衰落与第四纪全球变化CH7 全新世及近全新世及近2000年的全球变化年的全球变化CH8 近现代全球变化近现代全球变化CH9 未来全球变化及其影响未来全球变化及其影响CH10 全球变化对中国的影响及其响应全球变化对中国的影响及其响应第一章第一章 地球系统与
2、全球变化地球系统与全球变化 第一节第一节 地球系统地球系统 地球包括多个性质不同的圈层，自然地球包括多个性质不同的圈层，自然过程不仅仅局限在地球的各个圈层内部，过程不仅仅局限在地球的各个圈层内部，而且也发生在各个圈层之间。地球的各个而且也发生在各个圈层之间。地球的各个组成圈层是相互联系的，各个圈层之间以组成圈层是相互联系的，各个圈层之间以一定方式相互作用组成更为复杂的子系统。一定方式相互作用组成更为复杂的子系统。地球系统是这些相互作用着的复杂的子系地球系统是这些相互作用着的复杂的子系统的集合。统的集合。 地球系统中物质和能量的转换与交换是地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列过程来实现的
3、。这些过程按通过一系列过程来实现的。这些过程按其性质可以分为物理过程、化学过程和其性质可以分为物理过程、化学过程和生物过程三种类型。生物过程三种类型。1. 地球系统中的不同过程是有机联系的整地球系统中的不同过程是有机联系的整体。体。2. 不同的地球系统过程具有不同的时间和不同的地球系统过程具有不同的时间和空间尺度。空间尺度。3. 地球系统的能源分别来自地球之外和地地球系统的能源分别来自地球之外和地球内部。球内部。第二节第二节 全球变化与全球变化研究全球变化与全球变化研究一、全球变化的科学内涵一、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地表环境的变化自地球诞生以来一直延续至今。全球变
4、化包括地球环境中所有延续至今。全球变化包括地球环境中所有的自然和人为引起的变化，可以定义为全的自然和人为引起的变化，可以定义为全球环境球环境(包括气候、土地生产力、海洋和其包括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、大气化学及生态系统等他水资源、大气化学及生态系统等)中的、中的、能改变地球承载生命的能力的变化。能改变地球承载生命的能力的变化。1. 全球观点与全球尺度全球观点与全球尺度全球观点：全球观点：从地球系统的思想出发把地球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变化，集中研究那些把系统中所有部分紧密地联系在一
5、起的、并导致系统发生紧密地联系在一起的、并导致系统发生变化的过程和机制。变化的过程和机制。全球尺度：全球尺度：过程或事件本身的空间尺度大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，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。但其影响却是全球性的。2. 所有时间过程所有时间过程 全球变化研究的目的是在所有时间范全球变化研究的目的是在所有时间范畴、所有时间尺度上认识地球的演化及其畴、所有时间尺度上认识地球的演化及其变化对人类社会的影响。全球变化研究不变化对人类社会的影响。全球变化研究不仪是为了揭示发生在
6、过去的全球变化规律，仪是为了揭示发生在过去的全球变化规律，更主要地是为认识现代正在进行的及未来更主要地是为认识现代正在进行的及未来将要发生的全球变化。将要发生的全球变化。全球变化的主要时间尺度为：几百万年至全球变化的主要时间尺度为：几百万年至几十亿年；几千年至几十万年；几十年至几十亿年；几千年至几十万年；几十年至几百年；几天至几个季度；几秒到几小时。几百年；几天至几个季度；几秒到几小时。不同尺度之间存在密切的联系，较长时间不同尺度之间存在密切的联系，较长时间尺度的变化是较短尺度变化的背景，较短尺度的变化是较短尺度变化的背景，较短尺度的变化有时是较长尺度过程的表现。尺度的变化有时是较长尺度过程的
7、表现。3. 人类的作用人类的作用当前的全球变化研究特别关注的是对人类当前的全球变化研究特别关注的是对人类和对生物因影响最大、对人类活动最为敏和对生物因影响最大、对人类活动最为敏感的时间尺度为几十年至几百年的全球变感的时间尺度为几十年至几百年的全球变化。化。二、全球变化研究的主要内容二、全球变化研究的主要内容1. 全球变化的过程和驱动力全球变化的过程和驱动力 全球变化可为自然变化和人为变化两全球变化可为自然变化和人为变化两大类，通过一定的过程来实现。表现为地大类，通过一定的过程来实现。表现为地球系统中某些关键性过程的变异，并通过球系统中某些关键性过程的变异，并通过这些过程的变异引起一系列的反馈过
8、程，这些过程的变异引起一系列的反馈过程，最终导致全球环境偏离原有的平衡状态，最终导致全球环境偏离原有的平衡状态，即发生全球变化。即发生全球变化。全球变化的主要过程包括：全球变化的主要过程包括： 气候和水文循环过程、生态系统和生气候和水文循环过程、生态系统和生物地球化学循环过程、固体地球过程和人物地球化学循环过程、固体地球过程和人类对地球的影响过程等。类对地球的影响过程等。2. 全球变化在时间和空间上的表现形势全球变化在时间和空间上的表现形势（1） 物理气候系统、生态系统和固体地物理气候系统、生态系统和固体地球系统等功能性系统表现为系统状态的变球系统等功能性系统表现为系统状态的变化；水循环系统、
9、生物地球化学循环系统化；水循环系统、生物地球化学循环系统和沉积循环系统等过程性系统表现为在不和沉积循环系统等过程性系统表现为在不同的源同的源(释放者释放者)和汇和汇(接收者接收者)之间物质交换之间物质交换与贮存比例关系的变化。与贮存比例关系的变化。 （2）全球变化的时间过程可以为均值、）全球变化的时间过程可以为均值、周期、趋势、相对变率变化。周期、趋势、相对变率变化。 （3）全球变化可分为可逆性变化和不可）全球变化可分为可逆性变化和不可逆性变化。逆性变化。 （4）全球变化在不同地区均会有所反映，）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但不同地区响应全球变化的方式可以
10、各不相同，可以存在着彼此不同的过程。不相同，可以存在着彼此不同的过程。而且区域分异的格局随全球环境状态的而且区域分异的格局随全球环境状态的变化而发生调整。变化而发生调整。3. 全球变化的影响与人类的响应全球变化的影响与人类的响应 全球变化是对人类生存和发展的挑战。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类生存条件的变化势必对人类产生有利或不利的影响。为适应全球变化，人利或不利的影响。为适应全球变化，人类必须认识全球变化并采取相应的对类必须认识全球变化并采取相应的对策。策。4. 全球变化信息的获取、处理
11、与分析技术全球变化信息的获取、处理与分析技术三、全球变化研究的意义三、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全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础展的科学基础2. 深化对地球系统的认识，促进地球科学深化对地球系统的认识，促进地球科学发展发展3. 改变人类的观念、促进应用基础科学和改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学的发展有关社会科学的发展 全球变化的研究将促进人类生产和消全球变化的研究将促进人类生产和消费观念的变革，促进与资源、环境、灾费观念的变革，促进与资源、环境、灾害等有关的应用基础学科的发展。害等有关的应用基础学科的发展。 全球变化研究也关注全球变化
12、的环境影全球变化研究也关注全球变化的环境影响、社会影响，以及对策和政策评估研响、社会影响，以及对策和政策评估研究，些研究会促进有关决策科学的发展，究，些研究会促进有关决策科学的发展，提高人类应付全球变化的能力。同时还提高人类应付全球变化的能力。同时还有助于考古和历史文化现象的解释。有助于考古和历史文化现象的解释。第三节全球变化研究的历史、现状和第三节全球变化研究的历史、现状和趋势趋势1. 早期的认识早期的认识2. 科学的全球变化研究的起步科学的全球变化研究的起步3. 科学的全球变化研究的发展科学的全球变化研究的发展4. 全球变化研究的兴起全球变化研究的兴起5. 全球变化的国际研究计划全球变化的
13、国际研究计划 国际地圈生物圈计划，全球变化人文国际地圈生物圈计划，全球变化人文计划，世界气候研究计划，以及生物多计划，世界气候研究计划，以及生物多样性计划。样性计划。6. 我国的全球变化研究我国的全球变化研究第二章第二章 全球变化的主要过程与全球变化的主要过程与驱动力驱动力 第一节第一节 全球变化的主要过程全球变化的主要过程一一. 气候系统与水文循环过程气候系统与水文循环过程1. 地球表面的能量收支平衡与温室效应地球表面的能量收支平衡与温室效应2. 大气和海洋环流大气和海洋环流3. 水文循环与气候系统中的反馈过程水文循环与气候系统中的反馈过程气候系统气候系统: 由大气圈、水圈、陆圈、冰冻圈由大
14、气圈、水圈、陆圈、冰冻圈和生物圈组成的地球物理系统和生物圈组成的地球物理系统温室的保暖效应温室的保暖效应CO2, CH4, N2O, H2O 地表吸收太阳短波辐射地表长波辐射增温效应温室效应温室效应：温室气体温室气体能吸收地表长波辐射，使大气变暖，与能吸收地表长波辐射，使大气变暖，与“温室温室”作用相似。作用相似。若无若无“温室效应温室效应”，地球表面平均温度是，地球表面平均温度是18，而非现在的而非现在的15。 洋流洋流分类成因成因暖流暖流寒流寒流风海流风海流密度流密度流补偿流补偿流性质性质风风 在在风风的影响下的影响下,海洋表层的海洋表层的海水沿一定方向有规律的大海水沿一定方向有规律的大规
15、模流动规模流动.由由密度差异密度差异影响而形成的洋流影响而形成的洋流地地 中中 海海大西洋大西洋盛行风盛行风由由 影响而形成的洋流影响而形成的洋流 密度流密度流 风海流风海流世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流规律一：规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流
16、西风漂流规律一：规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流规律一：规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。规律二：规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流规律一：规律一：中低纬度以副热带 海区为中心，反气 旋型大洋环流。规律二：规律二：北半球中高纬海区, 气旋型大洋环流。规律三：规律三：40o附近海区,形成 环绕全球的西风漂 流。太平洋太平洋世界洋流模式图世界洋流模式图分布规
17、律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流太平洋太平洋世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流太平洋太平洋世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流太平洋太平洋世界洋流模式图世界洋流模式图分布规律北赤道暖流北赤道暖流南赤道暖流南赤道暖流西风漂流西风漂流分布规律印度洋印度洋冬季冬季: :盛行东北风盛行东北风逆时针逆时针分布规律印度洋印度洋夏季夏季: :盛行西南风盛行西南风逆时针逆时针规律四规律四: 北印度洋北印度洋 季风环流。季风环流。全球海洋输送带全球海洋输送带地球系统的水文循
18、环地球系统的水文循环二、固体地球系统与岩石圈循环过程二、固体地球系统与岩石圈循环过程 固体地球系统的主体是岩石圈，同时也包括固体地球系统的主体是岩石圈，同时也包括与其上表面相联系的地球的各外圈以及与其下表与其上表面相联系的地球的各外圈以及与其下表面相接触的上地幔。其本身同时受到地球内力和面相接触的上地幔。其本身同时受到地球内力和太阳外力的驱动，其过程包括了由地球内力驱动太阳外力的驱动，其过程包括了由地球内力驱动的板块运动和由太阳能直接或间接驱动的风化、的板块运动和由太阳能直接或间接驱动的风化、侵蚀、搬运、堆积等一系列过程，这些过程跨越侵蚀、搬运、堆积等一系列过程，这些过程跨越了多种时间尺度。了
19、多种时间尺度。1.板块运动过程板块运动过程 地球的岩石因由若干刚性板块组成，它们位地球的岩石因由若干刚性板块组成，它们位于地幔对流的热边界层之上，受地幅的缓于地幔对流的热边界层之上，受地幅的缓慢对流过程所驱动而横跨地球表面发生大慢对流过程所驱动而横跨地球表面发生大规模的水平运动，即板块运动。规模的水平运动，即板块运动。 板块与板块之间的相对运动有离散、汇聚和板块与板块之间的相对运动有离散、汇聚和平移三种形式。平移三种形式。2.陆上风化过程与侵蚀堆积过程陆上风化过程与侵蚀堆积过程3.海洋沉积过程海洋沉积过程板块运动示意图板块运动示意图大洋沉积的主要场所可分为浅海大陆架沉积、板大洋沉积的主要场所可
20、分为浅海大陆架沉积、板块复合带的海沟或边缘海盆地沉积，以及深诲沉块复合带的海沟或边缘海盆地沉积，以及深诲沉积。大洋沉积的类型上要包括由通过河流、冰川、积。大洋沉积的类型上要包括由通过河流、冰川、风力和海岸侵蚀等作用从陆地侵蚀搬运而来的碎风力和海岸侵蚀等作用从陆地侵蚀搬运而来的碎屑沉积和以石灰岩和蛋白石形式从海水中析出的屑沉积和以石灰岩和蛋白石形式从海水中析出的CaCO3和和SiO2d的化学沉积。其中，化学沉积部的化学沉积。其中，化学沉积部分地是海洋生物作用的结果。海洋中也有一定数分地是海洋生物作用的结果。海洋中也有一定数量的有机物沉积，相对富集在大洋的缺氧层中。量的有机物沉积，相对富集在大洋的
21、缺氧层中。大洋中的可溶盐类处于一种动态的平衡中：收入大洋中的可溶盐类处于一种动态的平衡中：收入是河流输人的大陆风化作用的产物，支出是洋底是河流输人的大陆风化作用的产物，支出是洋底沉积作用的移去物。沉积作用的移去物。三三. 生态系统与生物地球化学循环过程生态系统与生物地球化学循环过程1. 生态系统的结构与功能生态系统的结构与功能 生态系统的过程受环境制约，大气组分、气生态系统的过程受环境制约，大气组分、气候、土壤性质以及人类对土地的利用方式候、土壤性质以及人类对土地的利用方式等都对生态系统的功能及生理学过程产生等都对生态系统的功能及生理学过程产生影响，而生态系统中的过程又对环境起调影响，而生态系
22、统中的过程又对环境起调节作用。节作用。 全球变化会导致生态系统的生理学过程及生全球变化会导致生态系统的生理学过程及生态系统功能的相应变化，生态系统的变化态系统功能的相应变化，生态系统的变化反过来会对全球变化过程产生影响。反过来会对全球变化过程产生影响。世界初级生产力和生物量的估计世界初级生产力和生物量的估计2. 生物地球化学循环过程生物地球化学循环过程 生态系统的一个重要功能就是调控着地球生态系统的一个重要功能就是调控着地球系统中的生物地球化学循环过程。系统中的生物地球化学循环过程。 生物地球化学循环是联接地球各个圈层的生物地球化学循环是联接地球各个圈层的环节之一，其在地球系统中的重要性只是环
23、节之一，其在地球系统中的重要性只是在最近才真正被认识到。借助于生物地球在最近才真正被认识到。借助于生物地球化学循环过程，生命系统在很大程度上控化学循环过程，生命系统在很大程度上控制着大气和海洋的成分以及地壳的风化速制着大气和海洋的成分以及地壳的风化速度，调节物理气候系统和固体地球系统的度，调节物理气候系统和固体地球系统的过程，影响大气、海洋化学和全球能量平过程，影响大气、海洋化学和全球能量平衡以及地表环境特征。衡以及地表环境特征。3. 全球碳循环全球碳循环 碳以碳以CO2 ，碳酸盐及有机化合物等形式在不，碳酸盐及有机化合物等形式在不同的源汇之间循环。同的源汇之间循环。全球碳的储藏库和通量全球碳
24、的储藏库和通量四四. 人类生态系统人类生态系统1. 人类生态系统的构成人类生态系统的构成 人类文化的进化过程也就是人类生态系统人类文化的进化过程也就是人类生态系统发展演化的过程。随着人类的发展，自然发展演化的过程。随着人类的发展，自然生态系统不断为人类生态系统所替代，以生态系统不断为人类生态系统所替代，以工具和火的使用工具和火的使用、农业文化的出现农业文化的出现、文明文明社会的产生社会的产生和和工业革命工业革命为标志，人类文化为标志，人类文化进化的进程有四次划时代的飞跃，形成了进化的进程有四次划时代的飞跃，形成了由人类与自然环境、以及人类所特有的人由人类与自然环境、以及人类所特有的人为环境和社
25、会环境所构成的人类生态系统。为环境和社会环境所构成的人类生态系统。人类生态系统人类生态系统1) 采集狩猎系统采集狩猎系统 高度地依赖于自然环境，而对环境的影高度地依赖于自然环境，而对环境的影响微弱、局部。开始于响微弱、局部。开始于200万年以前。万年以前。2) 农业生态系统农业生态系统 是以自然为基础、受人类活动强烈干预是以自然为基础、受人类活动强烈干预的自然的自然人为复合系统。它的形成以自人为复合系统。它的形成以自然环境的破坏为代价，其物质循环为非然环境的破坏为代价，其物质循环为非封闭性。封闭性。 经历了原始农业、传统农业和现代农业经历了原始农业、传统农业和现代农业三个发展阶段。开始于三个发
26、展阶段。开始于1万年以前。万年以前。3) 现代城市生态系统现代城市生态系统 工业革命后产生的人口高度集中、以人工业革命后产生的人口高度集中、以人类为中心的人工复合生态系统。类为中心的人工复合生态系统。 与外界之间有大量的物质和能量的输入、与外界之间有大量的物质和能量的输入、输出。输出。2. 人类生态系统中的物质、能量流动人类生态系统中的物质、能量流动 人类生态系统是建立在人为控制的、大量人类生态系统是建立在人为控制的、大量的物质和能量输入与输出基础之上的人工的物质和能量输入与输出基础之上的人工系统。系统。 其输入与输出过程超越了时间和空间的限其输入与输出过程超越了时间和空间的限制，不再遵从自然
27、规律。制，不再遵从自然规律。第二节第二节 全球变化的成因全球变化的成因全球变化的成因按发生分为三种类型：全球变化的成因按发生分为三种类型：周期变化，非可逆性变化，随机发生。周期变化，非可逆性变化，随机发生。按来源，分为四种类型：地球外因素，地按来源，分为四种类型：地球外因素，地球内因素，地球系统自身相互间的作用球内因素，地球系统自身相互间的作用和影响和人类活动。和影响和人类活动。一一. 地球外因素地球外因素1. 太阳活动太阳活动 太阳活动具有周期性，主要有太阳活动具有周期性，主要有11年、年、22年和年和80一一90年三种周期。此外，还有其它年三种周期。此外，还有其它些周些周期。我国近千年的气
28、候变化与太阳活动的长期。我国近千年的气候变化与太阳活动的长期变化有一定关系。期变化有一定关系。 太阳活动高峰期能够引起太阳紫外辐射和微太阳活动高峰期能够引起太阳紫外辐射和微粒辐射的极大增加，产生一些地球物理现象，粒辐射的极大增加，产生一些地球物理现象，如极光、磁暴、电离层扰动，引起大气中的如极光、磁暴、电离层扰动，引起大气中的一些物质如一些物质如14C和臭氧含量的变化，另外在地和臭氧含量的变化，另外在地质时期的沉积记录中也有反应。质时期的沉积记录中也有反应。太阳辐射的长期演化太阳辐射的长期演化年平均黑子相对数变化曲线年平均黑子相对数变化曲线西风指数的西风指数的2 2年周期年周期北半球近代气温和
29、太阳辐射的变化北半球近代气温和太阳辐射的变化太阳活动的历史周期太阳活动的历史周期2. 地球轨道天文参数的变化地球轨道天文参数的变化1) 地球公转轨道偏心率的变化地球公转轨道偏心率的变化2) 地轴倾斜度的变化地轴倾斜度的变化3) 春分点的位置变化春分点的位置变化3. 地外物体的撞击作用地外物体的撞击作用 当小行星等地外物体以宇宙速度撞击地球当小行星等地外物体以宇宙速度撞击地球时，将产生一系列的物理、化学和地质作时，将产生一系列的物理、化学和地质作用过程，对短期的环境和全球变化都会产用过程，对短期的环境和全球变化都会产生深远的影响。生深远的影响。地球的公转与四季的形成地球的公转与四季的形成新生代六
30、次巨大撞击作用的能量，产生的新生代六次巨大撞击作用的能量，产生的尘埃量、尘埃密度和气候效应持续时间尘埃量、尘埃密度和气候效应持续时间新生代六次巨大撞击作用产生的气候效应新生代六次巨大撞击作用产生的气候效应二二. . 地球内因素地球内因素 地球内力对全球变化的驱动主要通过板块运地球内力对全球变化的驱动主要通过板块运动而起作用，板块运动所造成的海陆分布形动而起作用，板块运动所造成的海陆分布形式的变化、海底地形与陆地地形的变化、火式的变化、海底地形与陆地地形的变化、火山活动等，均能引发进一步的过程，导致全山活动等，均能引发进一步的过程，导致全球变化。球变化。1. 海陆分布的变化海陆分布的变化 在地质
31、时期的各个阶段，由于大陆的漂移，在地质时期的各个阶段，由于大陆的漂移，海陆分布有很大的不同，从而其气候和大海陆分布有很大的不同，从而其气候和大气海洋环流都有巨大差异。海陆分布格局气海洋环流都有巨大差异。海陆分布格局的变化对生物的进化也有重要影响。的变化对生物的进化也有重要影响。白垩纪晚期世界古海陆分布图白垩纪晚期世界古海陆分布图石炭纪晚期世界古海陆分布图石炭纪晚期世界古海陆分布图2. 地形的变化地形的变化 地质时期和历史时期地形都发生了很大的地质时期和历史时期地形都发生了很大的变化，如喜马拉雅山，大气环流和气候因变化，如喜马拉雅山，大气环流和气候因此也发生巨大变化。此也发生巨大变化。3. 火山
32、活动火山活动 火山活动通过对平流层化学动力学的影火山活动通过对平流层化学动力学的影响而介入全球变化过程。它们可以改变平响而介入全球变化过程。它们可以改变平流层的化学成分并造成化学过程异常，将流层的化学成分并造成化学过程异常，将对大气中的对大气中的CO2、O3等的平衡产生影响。等的平衡产生影响。 强火山爆发能产生阳伞效应，改变太阳辐强火山爆发能产生阳伞效应，改变太阳辐射收支，造成气温和地面温度降低。射收支，造成气温和地面温度降低。圣海伦火山爆发喷发物的组成及基本作用圣海伦火山爆发喷发物的组成及基本作用三三. 全球变化的人文因素全球变化的人文因素 人类活动对全球变化的影响是与人类赖人类活动对全球变
33、化的影响是与人类赖以生存的人类生态系统的建立与维持过以生存的人类生态系统的建立与维持过程密切联系的。程密切联系的。 其结果造成其结果造成土地覆盖变化、系统成分变土地覆盖变化、系统成分变化、自然过程变化和自然系统功能变化。化、自然过程变化和自然系统功能变化。1. 土地覆盖变化土地覆盖变化 土地覆盖变化包括生物多样性、现实的和土地覆盖变化包括生物多样性、现实的和潜在的初级生产力、土壤质量以及径流和潜在的初级生产力、土壤质量以及径流和沉积速率的种种变化，包括从土地覆盖的沉积速率的种种变化，包括从土地覆盖的最细微的最细微的渐变渐变到转换为另一种土地覆盖类到转换为另一种土地覆盖类型的型的换型换型。 土地
34、覆盖可以分为四种景观类型：原始自土地覆盖可以分为四种景观类型：原始自然景观；遭受破坏的自然景观；人化自然然景观；遭受破坏的自然景观；人化自然景观；人造自然景观。景观；人造自然景观。2. 系统成分变化系统成分变化 人类生态系统的建立和维持所造成的自然人类生态系统的建立和维持所造成的自然环境破坏与污染使得地球表层系统中的一环境破坏与污染使得地球表层系统中的一些成分相对增加，甚至出现一些在自然状些成分相对增加，甚至出现一些在自然状态下本不存在的成分，另一些成分相对减态下本不存在的成分，另一些成分相对减少甚至消失；从而造成各个组成成分的构少甚至消失；从而造成各个组成成分的构成和性质的显著变化。成和性质
35、的显著变化。3. 自然过程变化自然过程变化 生物进化过程，风化与侵蚀堆积过程，水生物进化过程，风化与侵蚀堆积过程，水文循环过程，生物地球化学循环过程，大文循环过程，生物地球化学循环过程，大气化学过程，突然化学过程，海洋化学过气化学过程，突然化学过程，海洋化学过程等都因人类的活动而发生变化。程等都因人类的活动而发生变化。4. 自然系统功能变化自然系统功能变化 土地覆盖的变化、系统成分的变化、自然土地覆盖的变化、系统成分的变化、自然过程的变化最终会导致自然系统的功能的过程的变化最终会导致自然系统的功能的失调和变化，并通过累积性变化或系统性失调和变化，并通过累积性变化或系统性变化两种方式导致全球变化
36、。变化两种方式导致全球变化。四四. 地球系统内部的反馈作用与全球变化地球系统内部的反馈作用与全球变化 全球变化是通过地球系统中的一系列复杂的全球变化是通过地球系统中的一系列复杂的作用与反馈过程来实现的，反馈是地球系统作用与反馈过程来实现的，反馈是地球系统过程的一个重要特征。过程的一个重要特征。ENSO是短时间尺度是短时间尺度自身反馈作用产生变化的例子；生物进化与自身反馈作用产生变化的例子；生物进化与地球大气演化过程之间的反馈是长时间尺度地球大气演化过程之间的反馈是长时间尺度的例子。的例子。第三节第三节 全球变化的概念模式全球变化的概念模式 全球变化发生在所有的时间尺度之上，全球变化发生在所有的
37、时间尺度之上，但在不同时间尺度上驱动变化的因素、但在不同时间尺度上驱动变化的因素、所要考虑的系统成分、导致变化的过程、所要考虑的系统成分、导致变化的过程、变化的幅度及空间尺度等等均不相同，变化的幅度及空间尺度等等均不相同，全球环境的变与不变是相对于一定的时全球环境的变与不变是相对于一定的时间尺度而言的。长尺度变化是短尺度变间尺度而言的。长尺度变化是短尺度变化的背景，短尺度变化是长尺度变化中化的背景，短尺度变化是长尺度变化中的扰动。的扰动。一一. 几十到几百年尺度变化的概念模式几十到几百年尺度变化的概念模式 在几十年至几百年的时间尺度上，自然在几十年至几百年的时间尺度上，自然变化对人类有着重要的
38、影响，而人类活变化对人类有着重要的影响，而人类活动对全球变化过程的影响也最为明显。动对全球变化过程的影响也最为明显。 全球变化最突出的表现为大气微量气体全球变化最突出的表现为大气微量气体成分的变化、土地覆盖的变化、以及气成分的变化、土地覆盖的变化、以及气候变化等方面，这些变化对地球上某些候变化等方面，这些变化对地球上某些生命形式构成威胁。生命形式构成威胁。二二. 几千至几十万年尺度变化的概念模式几千至几十万年尺度变化的概念模式 在几千年至几十万年尺度上，全球变化主要是在几千年至几十万年尺度上，全球变化主要是由于地球围绕太阳运动的轨道变化而引起的。由于地球围绕太阳运动的轨道变化而引起的。在此时间
39、尺度上的全球变化过程几乎涉及到地在此时间尺度上的全球变化过程几乎涉及到地球表层的所有子系统及绝大部分过程。球表层的所有子系统及绝大部分过程。 在此时间尺度上，全球变化突出地表现为冰期在此时间尺度上，全球变化突出地表现为冰期和间冰期的冷暖交替和间冰期的冷暖交替(连同大气成分的相应变连同大气成分的相应变化化)，以及与此相关的大幅度海面升降与海进，以及与此相关的大幅度海面升降与海进海退、土壤发育变化、侵蚀堆积过程变化、生海退、土壤发育变化、侵蚀堆积过程变化、生物种类地域分布的变化等。物种类地域分布的变化等。三三. 几百万年以上尺度变化的概念模式几百万年以上尺度变化的概念模式 更长尺度的变化过程不仅发
40、生在地球表更长尺度的变化过程不仅发生在地球表面，也发生在地球内部。它包括了三个面，也发生在地球内部。它包括了三个主要过程：地核和地幔过程；板块构造主要过程：地核和地幔过程；板块构造过程；太阳驱动的过程。过程；太阳驱动的过程。第三章第三章 全球变化的影响及人类的响应全球变化的影响及人类的响应 第一节第一节 全球变化对人类的影响全球变化对人类的影响一一. 全球变化影响的主要途径及主要部门全球变化影响的主要途径及主要部门 全球变化通过全球变化通过3个途径对人类构成影响。首先个途径对人类构成影响。首先是直接对人类的健康产生影响；有时全球变化是直接对人类的健康产生影响；有时全球变化事件也可能对某些社会事
41、件的发生产生影响；事件也可能对某些社会事件的发生产生影响；更主要的是，通过资源和灾害的变化改变自然更主要的是，通过资源和灾害的变化改变自然系统的承载力，影响为人类提供物质基础的人系统的承载力，影响为人类提供物质基础的人为环境系统的生产能力，进而影响人类的供需为环境系统的生产能力，进而影响人类的供需平衡，并进一步影响人类与人类社会。平衡，并进一步影响人类与人类社会。 全球变化直接或间接地影响人类及其生产和生全球变化直接或间接地影响人类及其生产和生活的各个领域：活的各个领域：(1)人类的健康和工作能力，人类的健康和工作能力，(2)住房建筑和新住宅区住房建筑和新住宅区(3)各类农业，各类农业，(4)
42、水资水资源开发和管理，源开发和管理，(5)林业资源，林业资源，(6)渔业和海洋渔业和海洋资源，资源，(7)能源的生产和消费，能源的生产和消费，(8)工商业活动，工商业活动，(9)交通和运输，交通和运输，(10)各种公共服务。其中，气各种公共服务。其中，气候变化、海平面升降、土地覆盖和生态系统变候变化、海平面升降、土地覆盖和生态系统变化、环境污染等，对农业和粮食供给、淡水资化、环境污染等，对农业和粮食供给、淡水资源、沿海地区的土地资源、人类健康等方面的源、沿海地区的土地资源、人类健康等方面的影响最受关注。影响最受关注。二二. 全球变化影响的层次全球变化影响的层次 全球变化对人类的影响按其所达到的
43、程度可以全球变化对人类的影响按其所达到的程度可以分为土地承载力、生产系统、经济与生活、社分为土地承载力、生产系统、经济与生活、社会政治四个层次。其中第一、二个层次土要属会政治四个层次。其中第一、二个层次土要属于全球变化的环境影响，另两个层次属于全球于全球变化的环境影响，另两个层次属于全球变化的社会经济影响变化的社会经济影响 全球变化影响所达的层次总是从低到高，即从全球变化影响所达的层次总是从低到高，即从土地承载力上升到生产、经济与生活系统以致土地承载力上升到生产、经济与生活系统以致于让会政治经济系统。于让会政治经济系统。三三. 全球变化的敏感区和易受影响的地区全球变化的敏感区和易受影响的地区
44、由于区域差异的存在，地球上不同地区对全球由于区域差异的存在，地球上不同地区对全球变化的反应和感受存在着差异。变化的反应和感受存在着差异。 气候边界地带与生态脆弱带气候边界地带与生态脆弱带是最易受全球变化是最易受全球变化冲击的地区，这些地区土地的可利用性及其生冲击的地区，这些地区土地的可利用性及其生产能力的大小常随全球变化而发生显著变化。产能力的大小常随全球变化而发生显著变化。 海洋与陆地的交界面即海岸带，海洋与陆地的交界面即海岸带，是各种过程是各种过程结合作用的地区，是受海面升降控制的地区，结合作用的地区，是受海面升降控制的地区，也是全球变化及变化对人类的影响表现最为强也是全球变化及变化对人类
45、的影响表现最为强烈的敏感地区之一。烈的敏感地区之一。第二节第二节 人类对全球变化的适应人类对全球变化的适应 全球变化对人类的影响是一个十分复杂全球变化对人类的影响是一个十分复杂的问题，既有有利的方面，又有不利的的问题，既有有利的方面，又有不利的方面；对有些地区有利，而对另一些地方面；对有些地区有利，而对另一些地区可能是有害的。人类能否顺利地适应、区可能是有害的。人类能否顺利地适应、全球变化的影响，取决于人类能否对全全球变化的影响，取决于人类能否对全球变化的影响正确地认识、准确地评估球变化的影响正确地认识、准确地评估和适时地采取有效措施。和适时地采取有效措施。一一. 对待全球变化的不同态度对待全
46、球变化的不同态度 第一种观点是把世界看成是人类一个稳定的居所。第一种观点是把世界看成是人类一个稳定的居所。 第二种观点认为世界是极不稳定的，环境中的任第二种观点认为世界是极不稳定的，环境中的任何变化都是坏事，特别认为太快的变化就可能是何变化都是坏事，特别认为太快的变化就可能是灾难了，因而对一些未知的东西感到恐慌。灾难了，因而对一些未知的东西感到恐慌。 第三种观点强调全球变化的不可知性，因此也就第三种观点强调全球变化的不可知性，因此也就不能够或者不愿意面对其结果，承认问题的所在。不能够或者不愿意面对其结果，承认问题的所在。 第四种观点反映了可知论和不可知沦两种观点的第四种观点反映了可知论和不可知
47、沦两种观点的某种结合。某种结合。二二. 全球变化影响的评估全球变化影响的评估三三. 全球变化对策全球变化对策第四章第四章 全球变化研究的主要途径全球变化研究的主要途径 根据所依据的信息来源与研究方法的不根据所依据的信息来源与研究方法的不同，当前全球变化研究包括三种途径：第同，当前全球变化研究包括三种途径：第一，全球变化的重建；第二，全球变化的一，全球变化的重建；第二，全球变化的动态监测；第三，全球变化的模拟。动态监测；第三，全球变化的模拟。第一节第一节 过去全球变化的重建过去全球变化的重建 关于全球变化的认识不仅来自对当代过程的关于全球变化的认识不仅来自对当代过程的研究，而且来自于对过去全球变
48、化历史的重建。研究，而且来自于对过去全球变化历史的重建。过去全球变化研究的重要意义主要在于：第一，过去全球变化研究的重要意义主要在于：第一，重建全球变化历史，了解包括演变过程、时空分重建全球变化历史，了解包括演变过程、时空分布形式、变化的区域差异等方面的规律；第二，布形式、变化的区域差异等方面的规律；第二，通过过去发生过的全球变化现象，探讨和认识全通过过去发生过的全球变化现象，探讨和认识全球变化的成因机制；第三，利用重建的结果验证球变化的成因机制；第三，利用重建的结果验证模式的可靠性或为模式的建立提供参数；第四，模式的可靠性或为模式的建立提供参数；第四，由历史演变规律推测未来环境。由历史演变规
49、律推测未来环境。一一. 基本假设基本假设为进行过去全球变化的重建，需要依据以下基本为进行过去全球变化的重建，需要依据以下基本假设或原理：假设或原理：1. 均一性假设均一性假设 即自然法则在任何时间和空间上的不变即自然法则在任何时间和空间上的不变性。有此假设，可以根据现代环境过程性。有此假设，可以根据现代环境过程所遵从的基本原理、基本关系等重建过所遵从的基本原理、基本关系等重建过去的环境，也可以根据过去环境变化的去的环境，也可以根据过去环境变化的规律来解释现代，预测未来。规律来解释现代，预测未来。2. 协同性假设协同性假设 包括三个方面：环境过程与其产物之间的包括三个方面：环境过程与其产物之间的
50、协调统一；同一环境状态下所形成的不同协调统一；同一环境状态下所形成的不同类型的产物之间存在协同关系，可以彼此类型的产物之间存在协同关系，可以彼此参校、替代，共同指示其生成环境；地区参校、替代，共同指示其生成环境；地区之间的协同性；时间上的协同性。之间的协同性；时间上的协同性。3. 全息假设全息假设 在某一空间点上获取的环境信息可以代表在某一空间点上获取的环境信息可以代表一定的空间范围，某一时段的环境状态可一定的空间范围，某一时段的环境状态可由在此时间区间内的环境信息来表征。由在此时间区间内的环境信息来表征。二二. 环境属性信息环境属性信息 根据来源与属性的不同，过去全球变化信息可根据来源与属性
