第二讲全球环境变化

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1、全球环境变化全球环境变化 2011年9月课件邮箱：课件邮箱：邮箱密码：邮箱密码：global 1太平洋岛国吐瓦鲁太平洋岛国吐瓦鲁 可能因气候可能因气候变暖被淹没变暖被淹没2 第二讲第二讲 地球各圈层及其特征地球各圈层及其特征课件邮箱：课件邮箱：邮箱密码：邮箱密码：global （我们的地球）（我们的地球）3我们的地球地球各圈层及地球各圈层及其特征其特征n地地球球是是一一个个半半径径有有6370多多公公里里近近似似的的椭椭球体。球体。n地球环境表现出地球环境表现出“圈圈”层结构，包括层结构，包括岩岩石圈、生物圈、水圈、冰冻圈和生物圈石圈、生物圈、水圈、冰冻圈和生物圈。 4一、一、 岩石圈，土壤圈

2、岩石圈，土壤圈n地地球球物物理理学学研研究究表表明明，固固体体地地球球内内部部存存在在两两个个间断面。间断面。n第第一一个个间间断断面面位位于于地地表表以以下下平平均均33公公里里处处，称称为为莫霍面莫霍面；n第第二二个个断断裂裂面面在在地地表表以以下下2900公公里里的的深深度度上上，称称古登堡间断面古登堡间断面。n这这两两个个间间断断面面把把地地球球内内部部划划分分成成了了三三个个主主要要的的同心层：同心层：地壳、地幔和地核地壳、地幔和地核。5地壳、地幔和地核n地壳厚约地壳厚约30kmn地幔厚约地幔厚约2840km n地核厚约地核厚约3500km6地震波波速测定莫霍面古登堡面地震波波速测定

3、莫霍面古登堡面n地震波波速在一定深度发生突然变化的面叫做不地震波波速在一定深度发生突然变化的面叫做不连续面。连续面。n地球内部有两个明显的不连续的面，一个在地下地球内部有两个明显的不连续的面，一个在地下平均平均33千米处（指大陆部分，大洋在地下平均千米处（指大陆部分，大洋在地下平均6千米处），在这个不连续面下，纵波和横波的传千米处），在这个不连续面下，纵波和横波的传播速度都明显增加，这个面叫莫霍面；播速度都明显增加，这个面叫莫霍面；n另一个在地下另一个在地下2900千米深处，在这里纵波的传千米深处，在这里纵波的传播速度突然下降，横波则完全消失，这个面叫做播速度突然下降，横波则完全消失，这个面叫

4、做古登堡面。古登堡面。n根据这两个不连续面，地球内部可划分为地壳、根据这两个不连续面，地球内部可划分为地壳、地幔和地核三个圈层。地幔和地核三个圈层。789地幔分为上下两层,地幔的温度约1200-4000。n上地幔处于上地幔处于33-980公里，厚公里，厚900多公里，一般认为是岩浆多公里，一般认为是岩浆作用的主要发展源地。作用的主要发展源地。n上地幔上部上地幔上部60-250公里深度范围内存在一个地震波低速带，公里深度范围内存在一个地震波低速带，可能是由于大量放射性元素集中，蜕变使热能聚集，从而可能是由于大量放射性元素集中，蜕变使热能聚集，从而产生高温异常，超过了物质在该深度的熔点，使物质处于

5、产生高温异常，超过了物质在该深度的熔点，使物质处于熔融状态，成为岩浆的源地，该层也称为熔融状态，成为岩浆的源地，该层也称为软流层软流层。这与地这与地球表层的许多活动有密切的关系，例如，使地幔对流，造球表层的许多活动有密切的关系，例如，使地幔对流，造成海底扩张、火山与地震的发生、矿藏的形成等等。成海底扩张、火山与地震的发生、矿藏的形成等等。n地面以下地面以下980-2900公里称为下地幔。下地幔的构成物质除公里称为下地幔。下地幔的构成物质除硅酸盐外，主要是金属氧化物与硫化物，特别是铁、镍成硅酸盐外，主要是金属氧化物与硫化物，特别是铁、镍成分显著增加，平均密度为分显著增加，平均密度为5.6克克/厘

6、米厘米3。 10地壳运动地壳运动 n地壳运动地壳运动 是由于地球内部原因引起的组成是由于地球内部原因引起的组成地球物质的机械运动。地球物质的机械运动。n它可以引起岩石圈的演变，促使大陆、洋它可以引起岩石圈的演变，促使大陆、洋底的增生和消亡；并形成海沟和山脉；同底的增生和消亡；并形成海沟和山脉；同时还导致发生地震、火山爆发等。时还导致发生地震、火山爆发等。 11地壳运动按运动方向可分为水地壳运动按运动方向可分为水平运动和垂直运动。平运动和垂直运动。n水平运动指组成地壳的岩层，沿平行于地球表水平运动指组成地壳的岩层，沿平行于地球表面方向的运动。也称面方向的运动。也称造山运动造山运动或褶皱运动。该或

7、褶皱运动。该种运动常常可以形成巨大的褶皱山系，以及巨种运动常常可以形成巨大的褶皱山系，以及巨形凹陷、岛弧、海沟等。形凹陷、岛弧、海沟等。n垂直运动，又称升降运动、垂直运动，又称升降运动、造陆运动造陆运动，它使岩，它使岩层表现为隆起和相邻区的下降，可形成高原、层表现为隆起和相邻区的下降，可形成高原、断块山及拗陷、盆地和平原，还可引起海侵和断块山及拗陷、盆地和平原，还可引起海侵和海退，使海陆变迁。海退，使海陆变迁。 12地壳运动地壳运动n断层崖断层崖 13地壳运动地壳运动n褶皱构造褶皱构造 背斜和向斜 14大陆漂移学说大陆漂移学说海底扩张说海底扩张说板块构造学说板块构造学说n1910年，德国气象学

8、家年，德国气象学家A-魏格纳提出了大陆魏格纳提出了大陆漂移学说。漂移学说。n到本世纪六十年代（到本世纪六十年代（1961-1962），赫斯和），赫斯和迪茨提出海底扩张说迪茨提出海底扩张说15印度板块古陆16板块构造学说板块构造学说n 60年代后期，在海底扩张说的基础上产年代后期，在海底扩张说的基础上产生的又一种学说。生的又一种学说。 n认为地球岩石圈不是整体一块，可分为认为地球岩石圈不是整体一块，可分为六大板块：亚欧板块、非洲板块、美洲六大板块：亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块、南极板块、太平洋板块、印度洋板块、南极洲板块。洲板块。 n板块内部是比较稳定的区域，板块边界板块

9、内部是比较稳定的区域，板块边界是构造活动地带，板块相互碰撞形成山是构造活动地带，板块相互碰撞形成山脉、海沟和岛弧等。脉、海沟和岛弧等。 1718火山、地震、地热火山、地震、地热n板块与板块之间的接触带是火山、地震、板块与板块之间的接触带是火山、地震、地热的活动地带。地热的活动地带。 192021地壳的演化史地壳的演化史22土壤圈土壤圈n岩石圈是土壤形成的物质基础岩石圈是土壤形成的物质基础n土壤正是以岩石圈表面物理分化而成的疏松土壤正是以岩石圈表面物理分化而成的疏松层为母质，通过水和有机物质的化学变化以层为母质，通过水和有机物质的化学变化以及土壤母质的生物作用，经过相当长的时间及土壤母质的生物作

10、用，经过相当长的时间积累而形成的。积累而形成的。n土壤中含有种类繁多的各类微生物和无脊椎土壤中含有种类繁多的各类微生物和无脊椎动物，所以土壤是有机界和无机界相互联系、动物，所以土壤是有机界和无机界相互联系、相互作用的产物，是具有独特的组分、结构相互作用的产物，是具有独特的组分、结构和功能的开放性物质系统。和功能的开放性物质系统。 2324土壤的两个重要特性土壤的两个重要特性n一是一是具有肥力具有肥力，能为植物、微生物及土，能为植物、微生物及土壤动物提供生长所需的营养和生活场所；壤动物提供生长所需的营养和生活场所；n二是能够二是能够同化和代谢同化和代谢外界输入的物质，外界输入的物质，即土壤中的生

11、物能够对输入的物质进行即土壤中的生物能够对输入的物质进行分解、转化，所以人们又常将其作为自分解、转化，所以人们又常将其作为自然净化系统（如污水的土地处理系统）。然净化系统（如污水的土地处理系统）。 25土壤土壤 在岩石圈最上部很薄的一层在岩石圈最上部很薄的一层n它它在在自自然然环环境境中中物物质质循循环环和和能能量量转转化化方方面面起重要作用起重要作用n在在自自然然界界生生物物圈圈、水水圈圈和和大大气气圈圈中中的的特特殊殊位置，位置，n土土壤壤是是岩岩石石圈圈中中对对人人类类、动动植植物物以以及及其其他他生命形式最有意义的部分。生命形式最有意义的部分。n土壤在全球环境变化中扮演重要角色土壤在全

12、球环境变化中扮演重要角色26世界地带性土壤分布图世界地带性土壤分布图2728二、生物圈，人类圈二、生物圈，人类圈 n生物圈是对地球上所有动物、植物和微生物圈是对地球上所有动物、植物和微生物等生物有机体及其能够活动的空间生物等生物有机体及其能够活动的空间区域的总称。区域的总称。n生物圈占据了包括大气圈对流层的下部，生物圈占据了包括大气圈对流层的下部，几乎整个水圈以及岩石圈表层的薄层范几乎整个水圈以及岩石圈表层的薄层范围，但生物集中分布和活动的空间多围，但生物集中分布和活动的空间多在在地表上、下地表上、下100m的范围内。的范围内。 n迄今为止，在茫茫宇宙的探索中，人们迄今为止，在茫茫宇宙的探索中

13、，人们尚未发现其他存在生命的星球尚未发现其他存在生命的星球 29n据科学家们估计，地球上的生物种类约据科学家们估计，地球上的生物种类约有有1300-1400万种，现已登记在册并得万种，现已登记在册并得到科学描述的有到科学描述的有100多万种动物，多万种动物，30多多万种植物，万种植物，10多万种微生物。多万种微生物。 n生物圈不仅向人类提供许多生活的必需生物圈不仅向人类提供许多生活的必需品，而且还为人类生存环境提供着许多品，而且还为人类生存环境提供着许多重要的直接或间接服务。重要的直接或间接服务。 （衣食住行衣食住行）30种群、群落、植被、农业植被n占据着一定环境空间的同一种生物的个体集群叫做

14、占据着一定环境空间的同一种生物的个体集群叫做种群种群。n种群的增长是指种群个体数目的增加。种群的增长是指种群个体数目的增加。n群落群落是种群的集合体。是种群的集合体。n一个地区全部植物群落的总体，叫做该地区的一个地区全部植物群落的总体，叫做该地区的植被植被。n植被是生物圈中的最重要部分。全球的植被经历了漫长的演变植被是生物圈中的最重要部分。全球的植被经历了漫长的演变和进化过程，人类文明开始后，和进化过程，人类文明开始后，农业植被农业植被的种植范围越来越的种植范围越来越扩大，成为全球植被的主要组成之一。扩大，成为全球植被的主要组成之一。 31植被与其他各圈的联系n通过植被的生长过程，土壤（包括较

15、深层次的土壤）、植通过植被的生长过程，土壤（包括较深层次的土壤）、植被与大气更加紧密地连接在一起，进行物质和能量的交换被与大气更加紧密地连接在一起，进行物质和能量的交换和传递。和传递。n植物在生长中把太阳能转换成化学能，并吸收大气中的二植物在生长中把太阳能转换成化学能，并吸收大气中的二氧化碳，固定在植物体内。氧化碳，固定在植物体内。n植物是人类和动物生存的主要食物供给者和能量供给者。植物是人类和动物生存的主要食物供给者和能量供给者。n植物的生长过程伴随着通过植物体进行的水的蒸腾和微量植物的生长过程伴随着通过植物体进行的水的蒸腾和微量气体的排放。气体的排放。n植被的分布和生长对陆地表面的太阳辐射

16、反射率和地表粗植被的分布和生长对陆地表面的太阳辐射反射率和地表粗糙度等产生极大影响糙度等产生极大影响 n植被在全球环境变化中扮演重要角色植被在全球环境变化中扮演重要角色32草原和荒漠分布范草原和荒漠分布范围向我国西部和高围向我国西部和高海拔地区扩展海拔地区扩展温带森林草原热带季风雨林亚热带常绿阔叶林暖温带常绿落叶阔叶林暖温带落叶阔叶林温带针叶阔叶混交林寒温带针叶林温带草原温带荒漠高原森林和草原高原草原高原荒漠40008000年前年前现代现代33Plankton-浮游生物。浮游生物。该词来来自希腊文自希腊文, 意意为漂泊流浪。漂泊流浪。n浮游生物包括浮游植物浮游生物包括浮游植物(Phytopla

17、nkton)和浮游和浮游动物物(Zooplankton)两大两大类。 n浮游植物浮游植物种种类较为简单，大多是，大多是单细胞植物，其中胞植物，其中硅藻最多硅藻最多,还有甲藻、有甲藻、绿藻、藻、蓝藻、金藻等。藻、金藻等。 n浮游浮游动物物如原生如原生动物、腔物、腔肠动物物(各各类水母水母)、轮虫虫动物、甲壳物、甲壳动物、腹足物、腹足类软体体动物、毛物、毛颚动物、低等物、低等脊索脊索动物，以及各物，以及各类动物的浮性卵和浮游幼体等物的浮性卵和浮游幼体等34海洋浮游生物、特别是海洋浮海洋浮游生物、特别是海洋浮游植物游植物n在海水中溶解着大量的二氧化碳气体，通过海洋浮游在海水中溶解着大量的二氧化碳气体

18、，通过海洋浮游植物的光合作用，把海水中溶解的一部分二氧化碳固植物的光合作用，把海水中溶解的一部分二氧化碳固定在浮游植物体内。定在浮游植物体内。n浮游生物也是其他海洋生物的主要食物来源。浮游生物也是其他海洋生物的主要食物来源。n海洋浮游生物和其他海洋生物的死亡可以形成含碳物海洋浮游生物和其他海洋生物的死亡可以形成含碳物质（如碳酸钙）的沉积，如热带海洋中的珊瑚质（如碳酸钙）的沉积，如热带海洋中的珊瑚 n浮游生物浮游生物在全球环境变化中扮演重要角色在全球环境变化中扮演重要角色3536贝壳的形成机理贝壳的形成机理碳碳n在贝壳与身体之间有一层叫做在贝壳与身体之间有一层叫做“外套膜外套膜”的薄层，当身体生

19、长时外套膜能持续的薄层，当身体生长时外套膜能持续地分泌出地分泌出碳酸钙碳酸钙，并不断地沉积在壳质，并不断地沉积在壳质上，日积月累慢慢地结晶成具有保护作上，日积月累慢慢地结晶成具有保护作用的坚硬外壳。用的坚硬外壳。n贝壳表面上的纹路是对生长环贝壳表面上的纹路是对生长环n境及速度的真实记录，是贝类境及速度的真实记录，是贝类n的年轮标志。的年轮标志。37生态系统的组成部分生态系统的组成部分n1、非生物部分：能源、气候（光、温、降水），土壤、非生物部分：能源、气候（光、温、降水），土壤、空气、空气、CO2、O2、N2、无机盐、腐殖质、蛋白质、碳水、无机盐、腐殖质、蛋白质、碳水化合物。化合物。n2、生物

20、部分：、生物部分：n（1）生产者：绿色植物、光合细菌、化能细菌；）生产者：绿色植物、光合细菌、化能细菌；n（2）消费者：食草动物、食肉动物、杂食动物、腐食）消费者：食草动物、食肉动物、杂食动物、腐食消费者；消费者；n（3）分解者：微生物（细菌、真菌）分解者：微生物（细菌、真菌） 38人类圈n人类圈是以人为自然实体的自然圈层。人类圈是以人为自然实体的自然圈层。n人类圈与其他地球圈层具有强相互作用。人类圈与其他地球圈层具有强相互作用。n与天文因素对全球系统的单向影响不同，与天文因素对全球系统的单向影响不同，人类圈与其他地球圈层之间的作用是人类圈与其他地球圈层之间的作用是双双向向的。的。 39目前，

21、人类的力量已强大到可目前，人类的力量已强大到可与地质力量相比与地质力量相比n人人类类每每年年约约消消耗耗500亿亿吨吨矿矿产产资资源源，已已超超过过在在大大洋洋中中脊脊每每年年新新生生成成的的岩岩石石圈圈物物质质的的数数量量（约约300亿亿吨吨），更更比比河河流流每每年搬运的物质数量（约年搬运的物质数量（约165亿吨）多。亿吨）多。n人人类类的的力力量量不不仅仅表表现现在在量量上上，而而且且还还表表现现在在质质上上，它它每每年年创创造造（有有意意识识或或没没意意识识）大大量量新新的的化化学学物物质质，参参与与并并不不断断改改变全球系统的物质过程。变全球系统的物质过程。40在人类同其他地球圈层的

22、强相在人类同其他地球圈层的强相互作用中，互作用中，n一方面，人类圈的环境容量在扩大一方面，人类圈的环境容量在扩大n另另一一方方面面，自自然然资资源源的的大大量量消消耗耗和和生生态态环环境境的的不不断断恶恶化化，正正严严重重威威胁胁人人类类的的生生存和发展。存和发展。41人类圈的较低水平主要表现在：n（1）人口数量剧增。）人口数量剧增。n（2）健康不佳和文化水平低的人口所占比重大。）健康不佳和文化水平低的人口所占比重大。n（3）掠夺式的地球观在很大程度上支配着人们的行动。）掠夺式的地球观在很大程度上支配着人们的行动。n（4）决策常有重大失误（造成的损失甚至比自然灾害还）决策常有重大失误（造成的损

23、失甚至比自然灾害还大）。大）。n（5）高消费资源和高消费的经济模式等。）高消费资源和高消费的经济模式等。n在过去几十年，人类圈的较低水平迅速膨胀在全在过去几十年，人类圈的较低水平迅速膨胀在全球系统变化中占主导地位。球系统变化中占主导地位。42三、水圈三、水圈 n水圈是地球表层水体的总称。水圈是地球表层水体的总称。n这些水以固态、液态和气态分布于地表、这些水以固态、液态和气态分布于地表、地下和大气中，以海洋、湖泊、沼泽、地下和大气中，以海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、积雪、大气水（如云、水河流、冰川、积雪、大气水（如云、水汽等）和地下水等形式存在。汽等）和地下水等形式存在。 43水n水圈中水的总体

24、积约为水圈中水的总体积约为13.86亿立方公里。海亿立方公里。海洋是全球最大的水体，总面积约洋是全球最大的水体，总面积约3.6亿平方公亿平方公里，约占地表总面积的里，约占地表总面积的71%，总容积约占水，总容积约占水圈总水量的圈总水量的97%。n淡水仅占总水量的淡水仅占总水量的2.6%，而且其中的，而且其中的87%分分布在南北两极的冰盖、高山冰川和永冻地带的布在南北两极的冰盖、高山冰川和永冻地带的冰雪中。冰雪中。n人类能够利用的淡水是江河湖泊以及地下水中人类能够利用的淡水是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的的一部分，仅占地球总水量的0.26%。 44地球上水体的地球上水体的类型与储

25、量类型与储量45地球上淡水的构成地球上淡水的构成46水循环过程水循环过程47水循环的运动方式水循环的运动方式 蒸发、输送、凝结、降水、径流、入渗 48我国降水空间分布规律由由东东南南向向西西北北减减少少49水在循环中不断进行着自然更新水在循环中不断进行着自然更新 n如果一个独立的、水量固定的水体与外如果一个独立的、水量固定的水体与外界进行水的交换，就称该水体在进行水界进行水的交换，就称该水体在进行水的更新。的更新。n如果交换得到的水量与这个水体的水量如果交换得到的水量与这个水体的水量相等，就认为这个水体的水被更新了一相等，就认为这个水体的水被更新了一次次50水的更新时间水的更新时间n据据估估计

26、计，大大气气中中的的全全部部水水量量9天天即即可可更更新新一一次次，河河流流约约需需10-20天天，土土壤壤水水约约需需280天天，淡淡水水湖湖约需约需1-100年，地下水约需年，地下水约需300年。年。n盐盐湖湖和和内内陆陆海海水水的的更更新新，因因其其规规模模不不同同而而有有较较大大的的差差别别，时时间间约约10-1000年年，高高山山冰冰川川约约需需数数十十年年至至数数百百年年，极极地地冰冰盖盖则则需需16000年年，只只有有海洋中的水全部更新时间最长，要海洋中的水全部更新时间最长，要37000年。年。n更更新新时时间间越越长长，越越不不能能受受到到污污染染。因因为为那那是是灾灾难难性的

27、。性的。51n地球系统的生物圈和岩石圈的土壤层中地球系统的生物圈和岩石圈的土壤层中也含有少量的水。也含有少量的水。n这两部分的水一般不作为水圈的组成部这两部分的水一般不作为水圈的组成部分，但它们对于动植物的生存和各种生分，但它们对于动植物的生存和各种生物过程的进行是至关重要的。物过程的进行是至关重要的。 52n水圈处于连续运动状态之中。水圈处于连续运动状态之中。n通过水的循环过程，水圈中的各部分互相交换，通过水的循环过程，水圈中的各部分互相交换，不断更新。不断更新。n水圈在调节地球的热量和气候中发挥重要作用，水圈在调节地球的热量和气候中发挥重要作用，并参与地表的物质和能量转化。并参与地表的物质

28、和能量转化。n风吹动着海洋表面，海洋与大气之间存在着水风吹动着海洋表面，海洋与大气之间存在着水热交换，热交换，受这些因素及其他因素的驱动，海洋受这些因素及其他因素的驱动，海洋在随地球旋转的同时，在各种规模上进行着水在随地球旋转的同时，在各种规模上进行着水平流动和垂直流动，形成海洋环流。平流动和垂直流动，形成海洋环流。n这些驱动因素还进一步决定着海洋的垂直结构。这些驱动因素还进一步决定着海洋的垂直结构。海洋环流对海洋的热储存和热传输意义重大。海洋环流对海洋的热储存和热传输意义重大。 53洋流洋流54世界渔场分布55北大西洋暖流千岛寒流千岛寒流洋流与气候洋流与气候56海洋对气候和地球环境产生影响海

29、洋对气候和地球环境产生影响n海海洋洋储储存存着着大大量量的的能能量量和和化化学学物物质质，是是驱驱动地球环境其他部分的重要驱动源之一。动地球环境其他部分的重要驱动源之一。n海海气气相相互互作作用用的的主主要要过过程程包包括括了了水水、热热和和各种化学物质的交换。各种化学物质的交换。n其其次次，这这种种影影响响还还通通过过河河流流以以及及在在海海岸岸带带进行的海水与陆地水之间的交换来实现。进行的海水与陆地水之间的交换来实现。5758正常时期的海气理论模型59厄尔尼诺 东太平洋海温异常升高以及与此有关的东太平洋海温异常升高以及与此有关的气候异常现象气候异常现象60厄尔尼诺时期的海气理论模型61你猜

30、得到嗎？拉尼娜时期的海气理论模型62n厄尔尼诺现象是大约每隔厄尔尼诺现象是大约每隔27年出现一年出现一次。次。n至至1997年的年的20年来厄尔尼诺现象分别在年来厄尔尼诺现象分别在7677年、年、8283年、年、8687年、年、9193年和年和9495年出现过年出现过5次。次。 63四、冰冻圈四、冰冻圈 n冰和雪是水的固态形式。冰和雪是水的固态形式。n与液态和气态的水相比，冰和雪是相对与液态和气态的水相比，冰和雪是相对稳定的。稳定的。n把冰雪部分从水圈中提出来，并与冻土把冰雪部分从水圈中提出来，并与冻土一起，单独列为冰冻圈。一起，单独列为冰冻圈。n冰冻圈包括了五个组成部分：冰冻圈包括了五个组成

31、部分：海冰、大海冰、大陆冰原、季节性雪盖、永冻土和高山冰陆冰原、季节性雪盖、永冻土和高山冰川川。 64n冰冰主主要要分分布布在在南南极极冰冰盖盖，北北极极海海冰冰和和大大陆陆冰川（格陵兰岛、青藏高原等）。冰川（格陵兰岛、青藏高原等）。n冰冰冻冻圈圈的的覆覆盖盖范范围围是是可可以以改改变变的的，冰冰冻冻圈圈平平均均覆覆盖盖世世界界海海洋洋的的7%，多多年年冰冰覆覆盖盖了了陆地表面的陆地表面的11%。n水水的的冰冰点点恰恰好好位位于于地地球球上上通通常常的的最最低低温温度度和和最最高高温温度度之之间间大大约约一一半半的的地地方方，因因此此，冰冰冻冻圈圈的的分分布布范范围围对对地地球球表表面面温温度

32、度的的变变化化极为敏感。极为敏感。656667n冰、雪和冻土有多年性（或常年性）和季冰、雪和冻土有多年性（或常年性）和季节性的区别。节性的区别。n季节性的冰、雪和冻土的季节影响和年际季节性的冰、雪和冻土的季节影响和年际影响是显著的。但在更长时间尺度上，多影响是显著的。但在更长时间尺度上，多年性的冰、雪和冻土的作用更大。年性的冰、雪和冻土的作用更大。n在十年到百年的时间尺度上，多年性的冰、在十年到百年的时间尺度上，多年性的冰、雪和冻土的分布变化比较小，从而可以产雪和冻土的分布变化比较小，从而可以产生比较固定的影响过程和影响趋势。生比较固定的影响过程和影响趋势。 68冰冻圈的重要性冰冻圈的重要性n

33、一方面在于它具有对太阳辐射的比较稳一方面在于它具有对太阳辐射的比较稳定的定的高反射率高反射率，影响地球系统的能量收，影响地球系统的能量收支，在一定程度上控制着大气环流和海支，在一定程度上控制着大气环流和海洋环流的进行洋环流的进行n另一方面，冰冻圈具有地球上近另一方面，冰冻圈具有地球上近80%的的淡水资源，约占地球各种形式总水量的淡水资源，约占地球各种形式总水量的2%。 69乞里马扎罗山脉（坦桑尼亚）乞里马扎罗山脉（坦桑尼亚）1970年2000年70n雪线在上升雪线在上升天山乌鲁木齐河源1号冰川7119621994断开天山乌鲁木齐河源1号冰川72冰期、间冰期n在在几几亿亿年年的的地地球球气气候候

34、史史中中，温温暖暖期期与与寒寒冷冷期期是是交交替出现的。替出现的。n冰冰川川大大规规模模增增长长，冰冰雪雪覆覆盖盖全全球球大大面面积积地地表表面面，气候显著变冷的时期，称气候显著变冷的时期，称冰期冰期。n在在两两个个冰冰期期之之间间，冰冰川川大大规规模模消消退退，冰冰雪雪量量减减少少，气候显著变暖的时期，称气候显著变暖的时期，称间冰期间冰期。n由由于于地地球球上上区区域域气气候候变变化化的的差差异异性性，使使冰冰川川作作用用的的开开始始与与消消退退，冰冰期期与与间间冰冰期期的的次次数数不不完完全全一一样样，但但各各地地区区较较长长的的寒寒冷冷期期与与温温暖暖期期的的变变化化大大致致是是同同期的

35、。期的。73冰期冰期n冰期时，冰川扩张，大量水体聚集于陆冰期时，冰川扩张，大量水体聚集于陆地，使海面下降，大陆面积扩大，海岸地，使海面下降，大陆面积扩大，海岸线变迁，海陆轮廓发生变化，全球大气线变迁，海陆轮廓发生变化，全球大气环流形式发生改变，对动植物、土壤、环流形式发生改变，对动植物、土壤、地质地貌的发生发展产生巨大的影响。地质地貌的发生发展产生巨大的影响。 74五、大气圈五、大气圈 n地球被大气包裹着。地球被大气包裹着。n由于地心引力的作用，由于地心引力的作用，90%的大气质量的大气质量聚集在离地表聚集在离地表15公里高度以下的大气层公里高度以下的大气层内，内，99.9%在在48公里以内。

36、公里以内。n一般把一般把1200公里高度看作是大气的上界。公里高度看作是大气的上界。 75地球大气的组成地球大气的组成n以氮、氧和氩三种气体为主，其中氮占有以氮、氧和氩三种气体为主，其中氮占有78.08%，氧，氧20.95%，氩，氩0.93%。n其他气体含量甚微，但非常重要，称为微量气其他气体含量甚微，但非常重要，称为微量气体，包括二氧化碳（体，包括二氧化碳（0.0332%）、氪）、氪(0.00011%)、氖、氖(0.00018%)、氦、氦(0.000525%)、甲烷、甲烷(0.00015%)、氢、氢(0.00005%)，还有一氧化碳、氙、臭氧、氡、，还有一氧化碳、氙、臭氧、氡、二氧化硫等。二

37、氧化硫等。 n大气中的微量气体是全球变化研究的重点之一大气中的微量气体是全球变化研究的重点之一76温室气体温室气体n一些微量气体与产生温室效应的过程有一些微量气体与产生温室效应的过程有关，称为关，称为温室气体温室气体，如二氧化碳、甲烷、，如二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮等，还有人类制造出臭氧、一氧化二氮等，还有人类制造出的氯氟烃等气体。的氯氟烃等气体。n大气中的水汽因地点和温度等因素发生大气中的水汽因地点和温度等因素发生变化，一般占大气体积的变化，一般占大气体积的0%-3%。水。水汽也是甚为重要的温室气体。汽也是甚为重要的温室气体。 77与与7879大气气溶胶（颗粒物）大气气溶胶（颗粒物）n

38、大大气气中中还还悬悬浮浮着着水水滴滴、冰冰晶晶、尘尘埃埃、孢孢子子、花花粉粉等等液态、固态的微粒。液态、固态的微粒。n除除水水滴滴和和冰冰晶晶外外，其其他他一一切切固固态态和和液液态态的的悬悬浮浮物物质质都称为都称为气溶胶气溶胶，平均直径是，平均直径是10-410微米。微米。n大大气气气气溶溶胶胶主主要要有有两两个个来来源源。一一个个是是灰灰尘尘、海海盐盐粒粒子子等等直直接接进进入入大大气气，以以及及火火山山活活动动、森森林林火火灾灾和和人人类活动等产生的尘埃；类活动等产生的尘埃；n另另一一个个是是大大气气中中的的气气态态物物质质经经过过化化学学变变化化产产生生，如如二氧化硫转变成硫酸盐，氮氧

39、化物转变成硝酸。二氧化硫转变成硫酸盐，氮氧化物转变成硝酸。80地球大气按照温度随高度的变地球大气按照温度随高度的变化，由地表向上，依次分为化，由地表向上，依次分为n对流层（对流层（0-10km0-10km）n平流层（平流层（10-50km10-50km）n中间层中间层n热层热层n逃逸层逃逸层 81对流层对流层n对流层对流层紧邻地表，大气稠密，中纬度地紧邻地表，大气稠密，中纬度地区平均高度约为区平均高度约为10-12公里。公里。n对流层温度随高度的增加而降低，平均对流层温度随高度的增加而降低，平均每升高每升高1公里气温约降低公里气温约降低6.5，至对流，至对流层顶温度降到极小值。层顶温度降到极小

40、值。n对流层中的对流运动显著对流层中的对流运动显著，是热量垂直，是热量垂直输送的主要控制因子，各种天气现象输送的主要控制因子，各种天气现象（如云和降水）主要发生在这一层。（如云和降水）主要发生在这一层。 82平流层平流层n从对流层顶以上到大约从对流层顶以上到大约50km左右高度为左右高度为平流层平流层n平流层中平流层中2030公里间的臭氧浓度达到公里间的臭氧浓度达到最大最大（臭氧层）（臭氧层）n由于由于臭氧臭氧对太阳辐射吸收加热的结果，对太阳辐射吸收加热的结果，平流层中气温随高度升高而升高平流层中气温随高度升高而升高 83中间层、热层、外逸层中间层、热层、外逸层n中间层中间层位于平流层之上，中

41、间层顶离地位于平流层之上，中间层顶离地表约表约85公里，层内温度随高度增加而下公里，层内温度随高度增加而下降。降。n热层热层位于中层之上，热层顶离地表约位于中层之上，热层顶离地表约500公里。这层大气由于吸收太阳紫外公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加而上升。地球大辐射，温度随高度增加而上升。地球大气的电离层主要位于热层。气的电离层主要位于热层。n热层顶以上为热层顶以上为外逸层外逸层，那里大气已极稀，那里大气已极稀薄。薄。 84全球大部分的臭氧集中在距地全球大部分的臭氧集中在距地面面10-35公里处的平流层中公里处的平流层中n在高空，一些氧气分子吸收紫外线能量而分解在高空，一些氧

42、气分子吸收紫外线能量而分解形成单个氧原子。当氧原子（形成单个氧原子。当氧原子（O）与氧气（）与氧气（O2）重新结合时形成臭氧。）重新结合时形成臭氧。n由碰撞形成的臭氧在其他自然化学反应中部分由碰撞形成的臭氧在其他自然化学反应中部分分解，因而平流层的臭氧总量保持稳定。分解，因而平流层的臭氧总量保持稳定。n在平流层上空，空气稀薄，氧原子极少与其他在平流层上空，空气稀薄，氧原子极少与其他分子发生碰撞，因而臭氧生成量少。分子发生碰撞，因而臭氧生成量少。n在臭氧层下面，由于透过的太阳辐射太少，也在臭氧层下面，由于透过的太阳辐射太少，也不能形成大量的臭氧。不能形成大量的臭氧。 8586南极臭氧洞南极臭氧洞

43、878860600 0副极地低气压带副极地低气压带赤道低气压带赤道低气压带副热带高气压带副热带高气压带30308930N从全球来看，南、北回归线附近大部分地区，由于受从全球来看，南、北回归线附近大部分地区，由于受到副热带高压的控制，分布着大面积的沙漠或干旱草原，到副热带高压的控制，分布着大面积的沙漠或干旱草原，如北非的撒哈拉大沙漠、西亚的阿拉伯沙漠、北美的亚如北非的撒哈拉大沙漠、西亚的阿拉伯沙漠、北美的亚利桑那沙漠、大洋洲的维多利亚沙漠。利桑那沙漠、大洋洲的维多利亚沙漠。我国南方地区虽我国南方地区虽然也处于北回归线附近，但是由于这里东面和南面濒临然也处于北回归线附近，但是由于这里东面和南面濒临

44、海洋，深受季风影响，不但摆脱了沦为干旱荒漠的厄运，海洋，深受季风影响，不但摆脱了沦为干旱荒漠的厄运，反而具有温暖湿润的环境，成为回归沙漠带的反而具有温暖湿润的环境，成为回归沙漠带的“绿洲绿洲”。这一地区不仅在世界同纬度亚热带地区中别具一格，而这一地区不仅在世界同纬度亚热带地区中别具一格，而且在国内也是一块得天独厚的宝地且在国内也是一块得天独厚的宝地。奇怪的现象之一：全世界北纬奇怪的现象之一：全世界北纬30度的地方几乎都度的地方几乎都是沙漠是沙漠,而中国内陆却是一派绿色的生机。而中国内陆却是一派绿色的生机。90季风n在亚洲东部和其他地区，存在特定的季在亚洲东部和其他地区，存在特定的季风气候系统。风气候系统。n海陆间热力差异是季风形成的重要原因海陆间热力差异是季风形成的重要原因之一。之一。 91冬冬9260600 0副极地低气压带副极地低气压带赤道低气压带赤道低气压带副热带高气压带副热带高气压带30309394六、生物生存的宇宙环境 n下周讲95