2 环境变迁与气候变化

    在自然地理环境变化中，气候变化是一个重要的影响因素。地表平均温度哪怕是很小的异常，也足以对地方气候产生显著影响。

    据英国学者估计，平均温度如下降1～2℃，英国中北部农作物生长季节比现在缩短一个月，造成粮食减产，冬季供暖时间加长，多耗燃料；相反，如升高1～2℃，会加剧冰盖融化和海平面上升，导致海水入侵和沿海地区地下水盐度增高，危及城市供水和农作物生长。同时，地面气温升降在地理上是不均衡的，据模拟试验，在赤道带如增高1℃左右，高纬度区则增加10～20℃，这将造成大气环流和洋流的变化，也将引起生态失衡，给人类生存带来巨大冲击。

    关于近代和历史时期的气候变化，第六章6．4节已有所阐述，下面介绍地质时期的气候变化。

    2．1 气候变化的史实与意义

    　（1）地史中的大冰期

    地球历史中曾多次出现大规模冰期和暖期的交替。最近三次全球规模大冰期出现于第四纪（2～3百万年前）、石炭—二叠纪（2.7～3.1亿年前）和晚元古代后期（约7.0～7.5亿年前），间隔分别为2.6～3.9亿年。

    如此长的间隔和太阳传输给地球热量的最大幅度变化，目前对地球黄道倾斜大波动周期和太阳在银河系内运动的银河年周期有不同解释。后者认为：当太阳从远银心点向近银心点运动时，运行速度加快，并由于惯性运动，日地距离（即地球公转半径）相应加大，直接影响到地球接受太阳辐射热总量的减少。根据大冰期之间的时间间隔有愈早愈长的特点，可能反映银河年并不是等速周期，而有愈来愈快的趋势。由此可见，地球科学古气候领域的研究成果，可以给天文学中银河系理论模式研究，包括旋臂演化趋势是旋紧还是旋松无法通过人类直接观察解决的问题（见第二章1.1节），提供有价值的基础资料和制约条件。

    （2）第四纪的冰期旋回

    大冰期内部存在明显的冰期和间冰期冷暖气候交替旋回。以第四纪大冰期为例，20世纪初期，德国彭克和布吕克纳（A．Penck＆E．Brückner）根据阿尔卑斯山冰川沉积，建立了经典的4次冰期模式，以后推广到世界各地。后来的研究证明由于后期冰川作用往往刨蚀破坏前期冰川遗迹，上述模式并不能代表第四纪气候变化的完整历史。

    1955～1959年意大利埃米利亚尼（C．Emiliani）根据太平洋深海钻孔（V28—284）沉积物中氧同位素δ18O含量测定，在代表90万年时限的13m长岩芯中，发现了11个波动周期（图11-3，B）。由于海水中氧同位素的分馏与蒸发作用关系密切，蒸发作用优先分馏轻氧（16O），δ18O值越高，代表古海水温度越高，因此，这种波动周期可以反映地球表层的冷暖气候旋回。

    这段13m长岩芯中的古地磁极性特征也发生过显著变化，上部12m沉积物中保存的地球磁场方向和现在一致（即正磁极在北，负磁极在南），称为布容正极性时，下部1m沉积物中的磁场方向与现在相反，称为松山反极性时。两者间发生的极性反转事件具有精确的全球等时性，已查明发生于78万年前。按照上述定时标准，布容期内曾经发生过8.5个冰川气候变化旋回。

    另一种第四纪古气候变化的重要研究成果，是中国学者在陆地上堆积的黄土剖面中完成的。刘东生（1982）在陕西洛川剖面布容期黄土中统计出8个古土壤层和顶部的黑垆土。由于黄土的成因与干冷的西北风关系密切，而土壤层发育于湿热化环境，所以也能反映古气候的冷暖旋回（图11-3，A）。黄土剖面和太平洋深海钻孔中气候事件之间的良好等时对比关系，有力地证明了第四纪布容期中发生过全球规模的冰川气候旋回。已知的气候旋回延续时间略有参差，总体上以10万年周期最为明显，可与米兰科维奇轨道参数中的偏心率短周期相当（见第一章，2.4节）。

    第四纪存在的冰期气候旋回在格陵兰、南极的冰芯研究和桂林盘龙洞内的一个1.22m高石笋研究中都已得到证实。冰芯研究揭示了10～20万年以来地球高纬地带的古气候演变历史，同样可以和深海钻孔、黄土剖面中的记录对比。冰芯中被压缩保存的气泡，还提供了古代空气成分的宝贵数据。这些冰芯的获得是在大陆冰盖上打钻取样，将数百个5m长的冰柱从2000～3000m深处带至地表，再在保温条件下经过长途转辗运输才送到实验室中。石笋研究通过内部微层理沉积特征，14C定年、稳定同位素测温等手段，揭示T 3.6万年以来广西地区的古气候变化全过程，同样分辨出若干个气候跃变事件，分辨率精度可以达到100年（暖湿期）或500年（干冷期）。

    迄今为止，第四纪240万年以来已经累计识别出至少24个气候旋回，反映了冰期和间冰期的频繁交替。不同阶段内气候旋回的时限长短并不一致，大体上距今60万年前以10万年周期为主，而更早阶段则40万年周期更为明显。虽然都属于米兰科维奇轨道参数的偏心率周期范围，其差异原因仍需进一步研究。
　　本文标题：环境变迁与气候变化-地球环境及其变迁
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