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1、第一章 地球系统与全球变化第一节 地球系统1、地球系统：可划分为地圈和生物圈，其中地圈涉及物理气候系统（水圈、大气圈）和固体地球系统（岩石圈），生物圈又称全球生态系统，涉及地球上所有生物和生命系统。人类由于主观能动性，在这3个系统之上构建了独特的人类生态系统，也是地球系统的一种重要构成部分。物理气候系统：决定着地球表层水分和能量的互换和分布，形成全球气候固体地球系统：决定着地壳的生消及其运动，形成地球的海陆分布格局与多种地貌地形。全球生态系统：涉及地球上多种多样的生态群落与生态系统。2、系统间的关系：物理气候系统、固体地球系统、全球生态系统分别调控着水循环、生物地球化学循环和固体地球物质循环3
2、个循环子系统，并通过彼此的联系成为一种整体。人类由于主观能动性，在这3个系统之上构建了独特的人类生态系统，也是地球系统的一种重要构成部分。3、地球系统驱动力：地球外部由太阳和其她外力所构成的；地球内部的“发动机”，重要由放射性和内部深处的原生热所驱动。第二节 全球变化与全球变化研究1、全球变化：广义指全球环境（涉及气候、土地生产力、海洋和其她水资源、大气化学及生态系统等）中的、能变化地球承载生命的能力的变化。狭义理解的全球变化重要是指人类生存环境的恶化。2、全球变化的科学内涵：全球观点与全球尺度（全球观点：把地球看作一种整体，而不是孤立地研究地球的不同组分和它的环境；全球尺度：虽然过程或事件空
3、间尺度有大有小，但其影响却是全球性的）所有时间过程（涉及所有时间范畴和所有时间尺度：全球变化的研究不仅揭示过去，更是结识现代以及将来的变化）人类的作用（人类是全球变化的营力之一）3、全球变化研究的重要内容：全球变化的驱动力和过程；全球环境变化在时间和空间上的体现形式； 全球变化的影响与人类的响应；全球变化信息的获取、解决与分析技术。4、全球变化研究的意义：全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基本（可持续发展必须以适应全球变化为基本，人类对全球变化的适应必须最大限度地符合可持续发展的原则）；深化对地地球系统的结识，增进地球科学发展；变化人类的观念，增进应用基本科学和有关社会科学的发展（全球
4、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究，这些研究会增进有关决策科学的发展，提高人类应付全球变化的能力）。第三节 全球变化研究的历史、现状和趋势1、与以往的研究相比，目前全球变化研究呈现如下特点：以系统的和动态的地球观为指引（旧地球科学体系以圈层为核心）；研究重点由长时间尺度转向短时间尺度；区域尺度和全球尺度一同考虑；注重过程和机制研究，强调定量化、模型化描述，注重动态监测和预测研究；关注人类活动引起的全球变化；注重全球变化对人类的影响及人类响应。2、技术手段：放射性同位素、古地磁、稳定同位素、深海钻探、冰芯获取。3、研究筹划：世界气候研究筹划（WCRP）、国际地圈-
5、生物圈筹划（IGBP）、全球变化人文筹划（IHDP）、生物多样性筹划（DIVERSITAS）第二章 全球变化的重要过程与驱动力第一节 全球变化的重要过程气候系统与水文循环过程； 固体地球系统与岩石圈循环过程生态系统与生物地球化学循环过程； 人类生态系统与人类活动过程1、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影响因素：太阳辐射强度和地球轨道要素；地球的行星反射率（）；太阳能在地球系统中滞留时间。(2)大气和海洋环流大气环流形式：平均经圈环流：由于赤道-极地之间的能量梯度作用和地球自转影响所产生环流圈；沃克环流：赤道地区大洋东、西两侧海水冷暖差别形成的大气玮圈环流；季风环流：
6、由于海、陆分布及其物理性质的不同所产生的热力差别而导致的环流。海洋环流形式：表层风生流：大气环流驱动大洋表层水体发生相应的运动；热盐环流：由海水的密度（取决于温度和盐度）分布决定的海洋环流。(3)水文循环与气候系统中的反馈过程对气候变化最重要的4个反馈过程：水汽反馈；云辐射反馈；冰雪圈反馈；海洋反馈。海洋对大气运动、气候系统的影响体目前：影响地球大气系统的热力平衡；影响水汽循环；调谐大气运动；减少气候系统的敏感性，调节温室效应。2、固体地球系统与岩石圈循环过程板块运动过程 板块与板块之间的相对运动有离散、汇聚和平移3种形式；陆上风化与侵蚀堆积过程 所有被风化侵蚀的物质最后被搬运到大洋沉积，完毕
7、地球固体物质在地球表面的迁移转化过程；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构造和功能；生物地球化学循环过程 （除生命活动过程之外，大气化学过程、土壤地球化学过程和海洋化学过程是控制生物地球化学循环的3个核心环节。） 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 (人类生态系统存在着采集-狩猎系统、农业系统和工业都市系统3种类型)人类生态系统中的物质、能量流动第二节 全球变化的驱动力1、驱动全球变化的地球外因素太阳活动；地球轨道参数变化；地外物体的撞击作用2、驱动全球变化的地球内力因素海陆分布变化；高海拔的山地或高原的隆起；火山活动 （阳伞效应：强火山爆发能在平
8、流层下部形成一种持久的具有硫酸盐粒子的气溶胶层，它们存留在平流层中增长了大气的反照率，因而减少了达到地面的直接太阳辐射，进而导致温度下降。）3、全球变化中的人文因素人类活动导致的土地覆盖的变化、系统成分的变化、自然过程的变化追踪会导致自然系统的功能失调和变化，并通过累积性变化或系统性变化两种方式导致全球变化4、地球系统内部的反馈作用与全球变化厄尔尼诺（El Nino）：赤道东太平洋地区海洋表面温度（SST）的持续异常增暖；拉尼娜（La Nina）：当赤道东太平洋表面海温浮现较强负距平时，发生反厄尔尼诺现象；南方涛动（Southern Oscillation）：印度洋地区和南太平洋地区气压的反向
9、变化，是一种大尺度的大气环流异常。第三节 全球变化的概念模式1、几十几百年尺度变化的概念模式人类活动对全球变化的影响最为明显。在这个模式中，地球系统的过程重要取决于两个重要的互相作用的系统：物理气候系统和生物地球化学循环系统（涉及生物过程）。2、几千几十万年尺度变化的概念模式全球变化重要由地球环绕太阳运动轨道变化而引起的。波及到地球表层的所有子系统及绝大部分过程：物理气候系统；生态系统过程；生物地球化学循环；地貌发育。3、几百年以上尺度变化的概念模式不仅发生在地球表白，也发生在地球内部。取决与3个过程：地核和地幔过程；板块构造过程；太阳驱动的过程。第三章 全球变化的影响及人类的响应第一节 全球
10、变化对人类的影响1、全球变化影响的重要途径：直接对人类健康产生影响；引起某些社会事件；通过资源和灾害的变化变化自然系统的承载力，影响环境系统的生产力。2、全球变化影响的领域方面：人类的健康和工作能力；住房建筑和新住宅区；各类农业；水资源开发和管理；林业资源；渔业和海洋资源；能源的生产和消费；工商业活动；交通和运送；多种公共服务。3、全球变化影响的层次：土地承载力；生产系统；经济与生活；社会政治。4、全球变化的敏感区和易受影响的地区 气候边界地带与生态脆弱带，这些地区土地的可运用性及其生产能力的大小常随全球变化而发生明显变化（非洲萨赫勒地带、国内北方农牧交错带）； 海洋与陆地的交界面，即海岸带，
11、是多种过程结合伙用的地区，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体现最为强烈的敏感地区之一（珊瑚礁、红树林、海岸沼泽、湿地）； 全球变化的不利影响对社会最脆弱的地区打击最大第二节 人类对全球变化的适应1、看待全球变化的不同态度承认全球变化的必然性，但全球变化会回到稳定位置，全球变化是一种挑战，如果应对得当，人类可以受益。世界极不稳定，全球变化会带来恶果，必须制止全球变化不可知，不肯直面全球变化全球变化在一定范畴内有益，超过限度则有害2、全球变化影响的评估（不拟定性很大）3、全球变化对策基于趋利避害原则进行适应（积极适应、被动适应和积极防御）避免或减缓全球变化的发生不采用任何行动
12、把全球变化控制在一定限度第四章 全球变化研究的重要途径重要途径：重建；动态监测；模拟。第一节 过去全球变化的重建1、基本假设均一性假设：它涉及两个基本假设：自然法则在任何时间和空间上的不变性；如果所研究的成果可以用现代可观测的过程来解释，就不会有假设的未知过程。协同性假设：一方面是指环境过程与其产物之间的协调统一；另一方面，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，可以彼此参校、替代，共同批示其生成环境；再次，地区之间的协同性；最后，时间上的协调性。全息假设：根据部分可反映整体的全息学基本观点，环境可以由其可辨认的全息源来反映。2、过去全球变化信息的类型观测记录：指借助于多种观测技
13、术手段所获得的环境信息。特点：记录规范，精度高，但时间尺度短。举例：气象、水文的监测记录，遥感数据。考古和历史文献记载：指由人类物质文化活动而形成的物质和文字记录。举例：人类遗迹、遗迹，有关物候、灾异、耕作制度的文字记录古环境感应体：指在过去某一时期形成并始终保存至今的多种自然体，记录了当时的环境状况。举例：古沙丘、黄土与古土壤、冰芯、树木年轮代用资料：考古和历史文献记载与古环境感应体特点：时间尺度长，分布地区广泛，能揭示长时间尺度的全球变化历史，但记录不规范、持续性差，记录混杂，需要提取、鉴别才干使用。3、环境属性信息提取信息源可提取信息赋予圈层重要类型物理化学生物人类文化岩石圈：沉积物与地
14、貌形态黄土与古土壤粒度、磁化率、土壤类型、土壤微形态同位素、化学（常量和微量）元素蜗牛、植物硅酸体、孢粉、C3/C4植物比例、大化石、昆虫、有机质文化层深海沉积风成碎屑物含量、粒度同位素微体生物化石冰雪圈冰芯冰雪累积量、尘埃含量同位素、化学元素、大气成分有机气体、有机物、孢粉生物圈树木年轮密度同位素、化学元素宽度（径向生长量）人类圈文献记录自然灾害、河湖水系、位置水况动植物类型、分布、物候土地运用方式、农事活动、收成、社会经济状况、文学艺术、风俗习惯、人口与聚落4、空间和时间位置信息（宙代纪世）14C年代测定；古地磁测年；地质年代表5、重建过去全球变化的重要环节对全球变化信息的辨认与提取；对过去全球变化的证据进行标定与核对；过去全球变化的整体或部分地复原。第二节 全球变化的动态监测1、观测系统全球气候观测系统（GCOS）；全球海洋观测系统（GOOS）；全球陆地观测系统（GTOS）。2、观测内容地球系统外部能量；重要微量气体；大气变量；地表性质；海洋变量；地球物理变量3、观测的技术手段空基观测：卫星、航天飞机陆基和海基观测：气象观测第三节 全球变化的模拟按照模式合
