第3章第1节过去全球变化的重建详解.pptVIP

第三章 全球变化研究的主要途径 本章内容： 第1节 过去全球变化的重建 第2节 全球变化的动态监测 第3节 全球变化的模拟 第一节 过去全球变化的重建 （4）孢粉 孢粉是孢子和花粉的统称，它们分别是孢子植物和种子植物的繁殖器官。除少部分实现其繁殖功能外，绝大多数降落到地面后被埋藏在沉积物中。 由于大气的湍流作用，孢粉在到达地面之前充分混合，在一定的区域内形成相对均一的孢粉雨。因此，一个地区的孢粉雨的组成能够反映所在地区的植被组成，是所在地区植被的函数。 许多孢粉具有耐氧化、耐高温、耐溶解的质地坚硬的外壁，因此能够在沉积地层中长期保存下来，特别是在沼泽、泥炭地、湖底等积水的非氧化环境下更易保存。每种植物的孢粉具有显著区别于其它植物孢粉的特征，借助于显微镜分析鉴定技术可以确定沉积物中各种化石孢粉的类型。 根据孢粉的组成及其随时间的变化，可以推断植被在时间和空间上的演化过程及环境的变化，如云杉、冷杉的孢粉组合代表了寒温带针叶林环境等。 新疆罗布泊4号钻孔岩芯花粉谱 全新世始终是荒漠草原植被 3）冰芯 极地冰盖和中纬度高山冰川地区，冰雪终年不化，每年积累的雪最终转换成冰，形成一个年层。 从这些地区取得的冰芯中获得的主要记录之一是氧同位素比率δ18O。 冰面温度会影响冰晶生长，根据冰芯中冰晶生长的形态来推断温度的变化。 冰川的净累积率可以作为降水量变化的指标； 在由雪转换成冰的过程中包裹在冰中的气泡里，记录着气泡生成时的大气成分； 冰芯中的化学成分和微粒含量，记录了过去大气气溶胶的状况，以及地球沙漠化和大气环流强度的状况； 冰芯中保存的有机物质记录了当时的生物地球化学循环过程； 冰芯中的火山灰和强酸信号则记录了火山活动的历史； 冰芯中的10Be等放射性同位素含量的变化反映了宇宙射线强度、太阳活动和地磁场强度变化的历史。 5）树木年轮 树木年轮是树木形成层周期性生长的结果，在季节差异明显的地区，温暖或湿润的生长季树木生长快，细胞大而细胞壁薄，形成较宽的浅色早材；寒冷或干燥的季节树木生长缓慢，细胞小而细胞壁厚，形成较窄的暗色晚材；早材和晚材合起来为一个年轮。一般情况下，树木每年向外生长一个年轮。 树木年轮可提供时间分辨率为年或季的全球变化信息，是重建几十到几百年尺度全球变化的最重要的信息源之一。 在树木横断面上年轮的宽度可以反映树木生长量的状况。每年年轮宽度的大小，与树木的年龄、前期生长状况和环境等多方面因素密切相关。 如在温度起主导作用的森林北界或山地森林上限地区，低温年份年轮窄，高温年份年轮宽；在水分条件为限制因素的干旱、半干旱地区，宽轮对应于多雨年，窄轮对应于少雨年。在树木年轮中的缺轮、伪轮等异常变异年轮，有时可以用来反映冻害、虫灾、火灾等异常环境事件。 提取的相关信息： 根据年轮中碳、氢、氧同位素比值的变化可以反映环境的变化，其中碳13C/12C比值（δ13C）的变化还能够用来反映大气中CO2含量的变化及其对树木肥化作用，以及环境污染状况。 根据树木年轮中14C的变化，可以推断大气中14C浓度的变化，并进一步推断导致大气中14C浓度变化的太阳活动和宇宙射线变化的历史。 根据树木年轮中化学元素含量的变化，可以反映环境中化学元素的变化，如环境污染等。 6）考古和历史文献记录 考古和历史文献记录包括考古遗址、遗物和遗迹等各种考古发掘物，以及官方史书、宫廷档案、地方志、农书、类书、宗教卷案、航海日记、私人日记、文学作品和艺术品等各种文献记载。 人口和聚落，包括人口数量，人口密度，人口迁移，人的寿命，健康状况，聚落的位置、密度和兴衰变化等； 土地利用和生产状况，如土地利用的方式、作物品种、熟制、种植区域界限、作物的产量等； 生活方式和习俗，如居住方式、使用的生活器皿、饮食习惯、墓葬方式等； 交通状况，如交通手段、通达方式等； 社会经济状况，如粮价物价、贸易状况、社会动乱等； 重大工程建设，如运河、灌渠、堤坝等； 提取的相关信息： 各种灾异，如旱涝疫饥等； 艺术与文化现象，如绘画、建筑风格； 历史上各种自然现象、物候的记载以及观测记录如雨雪分寸、水位观测等。 通过系统地搜集整理这些考古和历史文献记载所记录的信息，可以从中提取十分有价值的过去环境演变的证据，如建立干湿指数、冷暖指数、寒冻频率等环境演变序列，复原特征时期的环境状况等。 根据丰富的考古和历史文献记载研究过去的环境演变是我国在世界上具优势地位的研究领域。 气候变化划分： 竺可帧教授(1973)研究了我国历史文献中大量的古气候记录，认为过去5000年中总共有四个寒冷期与温暖期交替出现。 竺可桢.