全球变化07 全新世及近2000年的全球变化（课堂PPT）

第七章全新世及近2000年的全球变化,1,第四纪,大约240多万年前地球进入所谓第四纪，其气候特点是冰期-间冰期交替，地质学家称之为旋回。最近一个旋回开始于约12万年前，到2.3万年前达到最冷，称为末次冰盛期。末次冰盛期之后处于冰消期，北美的劳伦泰冰盖，北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。就在气候已回暖到接近现代的情况下，又发生了一次激烈的气候波动，称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心，气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右，又快速后暖，所以称为气候突变。这是末次冰期中最后1次气候突变。“新仙女木”事件之后，即进入全新世。,2,全新世概念,地质时代的最新阶段，第四纪二分的第二个世，开始于1200010000年前持续至今。这一时期形成的地层称全新统，它覆盖于所有地层之上。全新世气候普遍转暖，中、高纬度的冰川大量消融，海平面迅速上升，喜暖动植物逐渐向较高纬度和较高山迁移，全球自然地理环境完全演进到现代面貌。农业的出现以及生产工具的不断进步，促进了社会发展，人类与自然环境的关系日益密切。全新世时，人类进入现代人阶段。,3,自10kaBP以来的全新世期间,作为全球气候系统快速变量的大气-海洋-冰雪系统进入一种相对稳定的状态(图7-1)。,图7-1全新世气候边界条件的变化（Wright等，1993）,4,孢粉学家波斯特队（L.vonPost）在1946年把全新世气候变化分作3个时期期温度上升期温度最高期温度下降。,5,挪威人布利特（A.Blytt）和瑞典人塞南德尔（R.Sernan-der）根据北欧沼泽地层中的植物化石和孢粉谱研究，1909年建立北欧冰后期气候分期,前北方期（距今103009500年前），由寒冷转向温凉；北方期（距今95007500年前），温干；大西洋期（距今75005000年前），温暖湿润，又称气候适宜期；亚北方期（距今50002700年前），温干；亚大西洋期（距今2700年前至今），凉爽湿润。,6,从103年以下的时间尺度看，全新世环境的显著变化表现在：气候变化（居主导地位）海平面变化湖泊、河流侵蚀基准面变化生态系统（海洋、陆地）的变化,7,7.1.1气候变化,7.1全新世的气候变化与环境的响应,早期增暖,中期暖期,晚期变冷,图7-2全新世的温度变化（据张丕远等1996）,在1000年尺度上,10kaBP以来的气候变化一般分为早期的增暖,中期的全新世暖期和晚期的变冷三个阶段(图7-2)。,8,全新世的气候相当不稳定,Unstable!Persistent1500500yearvariability,9,图7-3非洲大陆最后冰期以来大气环流变化（Nicholson等，1980）,与此同时,全球的大气环流格局和降水的地区分布也发生重大改变。,10kaBP前后，北半球夏季所接收的太阳辐射较现代多8%，大陆受热而导致低压发展，使印度次大陆，北非和西亚的季风强度远强于现代，赤道辐合带及与之相关的雨带向北摆动，使上述地区的降水显著增加。,10,图7-4印度西北部降水的变化（据R.A.Bryson等，1981）,表现在：1.低纬度地区1010.8kaBP印度西北部受季风雨的影响，降水增加，农业发展；53.5kaBP冬季降水也达最大值；3.7kaBP前后，气候变干，湖泊淡化逐渐干涸，印度文明衰亡；3.62kaBP气候更干，夏季降水不及干旱期前的一半（图7-4）。2.中纬度地区亚热带水汽到达的地区气候湿润（地中海区）；未达到的地区气候更干旱（伊朗西部、北美普拉利草原区）。,11,7.1.2冰川与海洋状况变化,图7-5北美冰盖的退缩过程(单位:kaBP引自施奈德,1998),16kaBP后，世界主要冰盖开始退缩变薄；1412kaBP，主要以变薄为主；109kaBP和86kaBP迅速退缩。,北美大陆：10kaBP时加拿大平原和科迪勒拉的冰盖消失；8kaBP海水入侵哈得孙湾，劳伦冰盖减小；直到7kaBP-6.5kaBP北美冰盖完全消失。,12,图7-6斯堪的那维亚冰盖的退缩过程(单位:kaBP.引自施奈德,1998),北欧：不列颠岛上的冰盖10kaBP前后已融化；斯堪的那维亚冰盖10kaBP时已退缩至600N，8.58kaBP前后已基本消失。,13,在大陆冰盖发生融化的同时，全球的海洋状况也发生了重大变化。,10kaBP前后，冰盖迅速融化，海岸线向陆方向迁移。,冰期时连成一片的东南亚的巽他次大陆由于海面上升被海水重新分割成由若干岛屿组成的印度尼西亚群岛。,印度尼西亚群岛,14,图7-7长江河口段岸线变迁示意图,75kaBP以来，海面变化幅度减小，大量泥沙淤积导致海岸线普遍向海推进。,如我国长江河口段岸线变迁过程:末次冰期最低海面时,长江下游河床发生强烈的溯源侵蚀,形成末次冰期的深切古河谷。全新世早期,全球性海平面大幅度抬升,海水沿长江古河谷迅速上溯,形成一个喇叭型大海湾。76kaBC后，现代长江三角洲开始发育。,15,晚更新世以来(约131万年前)，我国沿海的海岸线变迁见图,中国东部的古海岸线变迁线（据耿秀山）,16,7.1.3湖泊演变与河流调整,图7-8北美冰盖边缘湖泊的演变(据Dawson，1992),冰川作用区，冰川的退缩直接影响到湖泊的发育；非冰川作用区，湖泊也随全新世的气候变化而发生相应变化。,北美冰川边缘的湖泊中最具有影响的是：12kaBP形成的阿加西古湖。,17,河流的响应相对比较复杂。,共同特征：因海面上升而导致河流缩短，河流侵蚀基准面上升，河道沉积增加，因流量增加而由瓣状河道转变为曲流河道，以及初期因植被覆盖较差而具有较高的含沙量。区域特征：1）北半球中纬度地区:,黑海,欧亚大陆大量冰川融水向南排入黑海和地中海,北美大陆河流变化与冰盖融化呈极其复杂的关系,18,图片来源/,12-8kaBP西非降水增加使河流呈高径流状态，塞内加尔河与尼日尔-贝努埃河贯通，流域大增，乍得湖也外流补给给贝努尔河。,2）低纬地区:,19,7.1.4植被的迁移与演化,图7-9德国黑森地区全新世植被类型的演替(黄春长,1998),时间序列：植被类型的演替植被类型和区域生物量随时间的变化体现了植被对气候的响应。,德国黑森地区：11aBC以前已出现桦木林；10aBC出现松林；7aBC形成混交栎林；3aBC以后突然为山毛榉，云杉构成的混交林所取代。植被的演替与温度由冷变暖，再转暖的变化过程相对应。,20,空间序列：植被分布界线的迁移和分布格局的变化（小兴安岭东部）,早全新世（90008300BP）气候寒冷湿润，主要生长以桦树为主，含有少量松的针阔混交林，分水岭上生长着云杉、冷杉针叶林。中全新世早期（83006800BP）大暖期，低洼地和沟谷周围生长桦树林，其间阔叶树种数增多，分水岭地区的冷杉林减少。中全新世中期（68503050BP）气候较温暖湿润，植被为以栎、榆、胡桃等为主的阔叶林。中全新世末期（30502350BP）气温降低湿度略有增加，植被为以桦为主的阔叶林和以红松为主的针阔混交林。晚全新世（23500BP）气候转冷，植被已演替为以松为主的针阔混交林。,21,22,8kaBP以后不列颠因海面上升而成为与欧洲大陆相分离的岛屿，一些扩展缓慢的物种因此未能登上不列颠岛，有些虽到达不列颠但未能到达爱尔兰岛。,天然障碍有时会阻碍植被的空间扩展。,23,北美大陆上冰期向间冰期的转变过程中存在两种植被变化趋势：,2）气候变干，导致北美草原植被向东向南扩展。,1）气候变暖，导致温带森林植被向北方扩展，并迫使前缘的北方针叶林与苔原植被同时向北迁移。,24,总结：1）中高纬度地区植被的扩展在全新世中期温暖期达最大规模，在4kaBP以后气候变冷后，植被又向南退缩。2）低纬度地区植被的变化与降水的变化相对应。,25,7.2全新世人与环境的相互作用,7.2.1海岸地区环境演变的影响与人类的适应,白令陆桥因海面上升被淹没，造成亚洲与美洲文化的中断。,海面上升使许多陆地通道被淹没，导致不同陆地间文化交流的中断。,塔斯马尼亚因海面上升文化与澳大利亚大陆隔离。,白令海峡,塔斯马尼亚岛,26,10,9,8,kaBP,海平面上升,希腊Franchthi洞穴的考古文化沉积反映了人类对海岸环境变化的适应。,Patella,Cyclopemeritea,Cerithiumvulgatum,同时海岸环境发生变化，人类利用海洋资源亦相应的调整。,海洋食物变化情况,27,7.2.2撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰,8kaBC,2kaBC,全新世初期因季风增强，撒哈拉沙漠和亚洲的类似地区均是巨大的绿色地带，随着环境的变化人类的生产方式也发生了不断的调整。,1kaBC,公元初年,象,牛,马,骆驼,降水,撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰与降水密切相关,畜牧业变化情况,28,29,7.2.3农业革命及其对环境的影响,农业的起源：约1万年前，狩猎采集者中的一部分开始农耕，驯养动物，农业因此出现。,近东地区可能是世界上最早最重要的驯化中心（小麦，大麦，豌豆，牛，羊，猪，狗）,中美洲是玉米的驯化中心,30,从各个农业起源中心以不同的方式向外扩展，因各地的环境不同形成不同的农业地域类型。,图片来源http:/www.agro-,31,农业出现的原因存在两种观点：过去：“新石器革命”理论认为环境的恶化所造成的食物短缺导致了农业的产生现在：生态因素认为人类的本能，人口的压力等因素的相互作用导致农业的产生,32,农业的出现通常被认为是对环境的一种适应(农业革命或新石器革命),从根本上改变了人与自然环境的关系。影响:1、农业、畜牧业的产生，使人类的经济以采集、狩猎为基础的攫取性经济转变为以农业、畜牧业为基础的生产性经济。2、农业革命促使人类生活方式发生根本性的变化，由迁徙生活逐渐转为定居生活。3、农业革命为以后一系列的社会变革创造了物质基础。4、农业也导致了其他自然过程的变化，如土地覆盖的变化和土壤的发育。,33,7.2.4文明古国兴衰和游牧文化兴起的环境背景,农业文明出现的重要意义并不局限在物质生产领域，它还表现在对社会文明发展的重大影响方面。,先后出现两河流域的美索不达米亚文明、尼罗河流域的古埃及文明、印度河流域的古印度文明和黄河流域的中华文明。但除了中华文明一直延续至今外，其他的几个古文明均在2.21.5kaBC前后的一段时间里衰亡了。,环境背景：古文明于5kaBP左右气候变冷事件前后开始，而于43.5kaBP全新世暖期结束之时衰落。,游牧文化是适应于干旱和地势起伏环境的一种生产方式。联系这种关系的纽带是驯化动物。,环境背景：气候干旱加剧，古农业文明衰亡，驯化动物成为联系人与环境的生态关系的纽带，以放牧和游牧生活方式的游牧业兴起。,34,美索不达米亚文明的衰落(4200yrsBP),美索不达米亚确是人类文明的摇篮，因其早在公元前3500年就产生了文字。之后的尼罗河文明和印度河文明，是在两河文明的促进下发展起来的。希腊人从那里学到了数学、物理学和哲学；犹太人从那里学到了神学，并将它传播于世；阿拉伯人从那里学到了建筑学，并以此教化了中世纪时整个野蛮的欧洲。,楔形文字,35,气候变化和美索不达尼亚文明的衰落,Cullenetal.(2000),36,4025125yrBP持续300年的干旱和4170150yrBP的美索不达尼亚文明的衰退时间上刚好重叠在一起。此外，这一时间持续的干旱记录在同一地区的土耳其，以色列和埃及也有报道。Nd和Sr同位素的研究也证实这一点.在这一地区发现的火山玻璃的碎片和深海的同类物质在地球化学上相关。,37,古埃及文明的衰落（343BC）,38,古印度文明的衰落（公元前1700年),39,7.32000年来的环境变化及其影响,7.3.1中世纪温暖期和小冰期,中世纪暖期,小冰期,中世纪温暖期：10c-13c期间小冰期：16c早期-19c中后期,40,中世纪暖期是欧洲中世纪时代的一个不寻常的温暖期，从大约十世纪一直持续到十四世纪。也有人认为，更适合这个时期的名字是“中世纪气候异常期”（MedievalClimateAnomaly）。中世纪暖期通常与全球变暖和温室效应的讨论有关。大约15世纪初开始，全球气候进入一个寒冷时期，通称为“小冰期”，在中国也称为“明清小冰期”，小冰期结束于20世纪初期.。小冰期可能是由洋流变化引发的。,41,7.3.2人类活动对环境的影响,过去2000年来人类迅速发展，总的人口数目急剧增长。,42,一方面促进人类开发利用自然资源（风能，水能，太阳能等）的能力；另一方面对自然环境造成更大幅度的改变。,农业和畜牧业的影响：,人类进入农业社会以后，由于生产和生活的需要，从来就没有停止过对森林的砍伐。,43,全球森林退化地区分布,44,沙尘暴是一种高强度风沙灾害。,裸露的土地很容易被大风卷起形成沙尘暴甚至强沙尘暴。,45,过量捕杀猛禽等鸟类，造成生态失衡，鼠害严重从而农作物减产。,人类的不合理活动对自然界的破坏加上环境污染使生物多样性的丧失速度大大高于自然丧失速度。,46,尼罗河鲈鱼是世界上最具影响力的100种入侵物种中的一种，自从20世纪50年代把它引入到东非维多利亚湖以来，它已经给这里的环境造成致命影响。世界上的一些地方规定，出售或者喂养这种鱼属于违法行为。据悉，尼罗河鲈鱼已经导致维多利亚湖里的数百种鱼类惨遭“灭门”。,人为导致的生态入侵，生态平衡破坏,47,过渡放牧造成环境退化，生物多样性破坏。,扩大农田的规模而进行湿地的围垦，改变了原有的生态平衡。,48,由于经济发展、人口膨胀和不合理的开发利用，湖泊生态系统结构正在遭受破坏，发生湖泊萎缩、功能退化、水质污染、湿地减少等现象。这些,工业的影响：,严重制约着区域发展并影响人们生活不利于社会经济的可持续发展。,49,为满足城市建筑需求和工业提供原料进行开矿和采石，破坏了地表环境，也造成了各种污染。,50,1952年12月5日8日，英国伦敦由于冬季燃煤引起的煤烟形成烟雾，导致5天时间内4000多人死亡。,1955年1961年，日本的四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气严重污染大气，引起居民呼吸道疾患聚增。,51,1930年12月1日5日，比利时的马斯河谷工业区，外排的工业有害废气（主要是二氧化硫）和粉尘对人体健康造成了综合影响，一周内有几千人发病，近60人死亡。,1948年10月26日30日，美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇大气中的二氧化硫以及其它氧化物与大气烟尘共同作用，生成硫酸烟雾，4天内42的居民患病，17人死亡。,52,过去一万年全球温度变化情况,53,臭氧层空洞,1989年,1991年,1993年,1990年,1992年,1994年,54,7.3.2历史时期气候变化的影响与人类的适应,过去1000多年里，温度波动达1-2，降水变化幅度为10-20，期间出现了中世纪暖期和小冰期。这样的变化对水热资源和农业生产有十分重大的意义。北美大草原上失踪的农民和北欧地区的兴衰，分别为过去1000年中降水和温度变化对气候敏感区的发涨可能造成的影响提供了良好例证。,55,北美大草原,56,全新世消失的物种,在过去1万年的大部分时间里，人们生活的世界上盛产各种植物和动物。至少在没有现代人类捕猎者定居的地方是如此。仅仅200年以前，巨大的旅鸽群还在北美大陆上空飞翔。庞大的水牛群在旷野上漫游，不会飞的大型鸟类栖息在南半球的岛屿上。这些生灵对持枪的人类并不感到恐惧，它们要是知道恐惧就好了。在过去的1万年中，人类消灭动物的速度比地球历史上任何时候动物消失的速度都快。,57,渡渡鸟,渡渡鸟(Dodo,MauritiusDodo)是一种不会飞的鸟,仅产于非洲的岛国毛里求斯.,1681年，最后一只渡渡鸟被残忍的杀害了,从此,地球上再也见不到渡渡鸟了,除非是在博物馆的标本室和画家的图画中,58,大颅榄树,渡渡鸟灭绝后,与渡渡鸟一样是毛里求斯特产的一种珍贵的树木-大颅榄树也渐渐稀少,似乎患上了不孕症.到了20世纪80年代,毛里求斯只剩下13株大颅榄树,这种名贵的树眼看也要从地球上消失了。,59,1981年,美国生态学家坦普尔也来到毛里求斯研究这种树木,坦普尔通过细致的发现,在渡渡鸟的遗骸中有几颗大颅榄树的果实,原来渡渡鸟喜欢吃这种树木的果实.最后坦普尔推断出,大颅榄树的果实被渡渡鸟吃下去后,果实被消化掉了，种子外边的硬壳也消化掉,这样种子排出体外才能够发