中科院课件古气候第五讲1

1、古气候变化原因（二）古气候变化原因（二）一、岩石圈变动与气候变迁一、岩石圈变动与气候变迁二、人类活动与气候变化二、人类活动与气候变化三、全新世气候变化原因三、全新世气候变化原因古气候变化三个时间尺度古气候变化三个时间尺度1、亚轨道尺度（、亚轨道尺度（sub-orbital time scales, 101103年年)太阳活动太阳活动(solar activity) 驱动驱动2、轨道尺度、轨道尺度(orbital-scale)日照日照(insolation) 季节、纬度配置变化驱动季节、纬度配置变化驱动3、构造尺度、构造尺度(tectonical-scale)岩石圈构造岩石圈构造 变化驱动变化驱

2、动前二者表现为波动性，后者表现为不前二者表现为波动性，后者表现为不可逆性可逆性1、地球各圈层相互作用、地球各圈层相互作用2、岩石圈变动控制气候的基本过程、岩石圈变动控制气候的基本过程3、新生代、新生代(65Ma)以来一些全球性事件以来一些全球性事件一、岩石圈变动与气候变迁一、岩石圈变动与气候变迁地球的圈层分布地球的圈层分布1、地球各圈层相互作用、地球各圈层相互作用2、岩石圈变动控制气候的基本过程、岩石圈变动控制气候的基本过程3、新生代、新生代(65Ma)以来一些全球性事件以来一些全球性事件一、岩石圈变动与气候变迁一、岩石圈变动与气候变迁古生代晚期泛大陆复原图地史时期板块地史时期板块的裂解、漂移

3、的裂解、漂移、会聚、拼合、会聚、拼合、碰撞及造山、碰撞及造山、成盆等过程、成盆等过程不可逆地控制不可逆地控制了全球气候的了全球气候的演变演变地壳运动地壳运动(水平运动、垂直运动）水平运动、垂直运动）地形、海陆配置地形、海陆配置大气、大洋环流大气、大洋环流生物地球化学过程、生物地球化学过程、大气圈温室气体浓度大气圈温室气体浓度气候变化气候变化 新生代构造尺度气候事件新生代构造尺度气候事件发生的发生的“开关开关”(valve)在海洋在海洋3.6 Ma巴拿马地峡关闭3230Ma德雷克海峡和澳大利亚-东南极海道开通8Ma印尼海道关闭78Ma白令海峡开通17-14Ma格陵兰-苏格兰海岭下沉晚新生代青藏高

4、原隆升新生代全球主要构造事件现代全球表层洋流系统印尼海道在34Ma前后关闭太平洋暖水流人印度洋降低印度洋SST下降东非大陆变干原始人类演化澳大利亚板块向北漂移全球大洋传送带示意图巴拿马地峡关闭、轨道驱动因素与北半球高纬冰盖形成过程对比巴拿马地峡关闭加勒比海流的形成和西大西洋边界流的加强赤道高盐高温海水向北输送并在挪威海一带下沉北大西洋深水流形成北半球冰盖形成和发展高原抬升除从动力、热力两高原抬升除从动力、热力两方面作用于区域大气环流外方面作用于区域大气环流外，其全球性影响通过降低大，其全球性影响通过降低大气二氧化碳浓度完成气二氧化碳浓度完成青藏高原抬升的气候环境效应：季风形成与加强；青藏高原抬

5、升的气候环境效应：季风形成与加强；西风带分叉；亚洲内陆干旱化；造山带物理风化和西风带分叉；亚洲内陆干旱化；造山带物理风化和碎屑物质剥蚀量增加；硅酸盐化学风化增强导致大碎屑物质剥蚀量增加；硅酸盐化学风化增强导致大气气COCO2 2浓度降低及全球气候变冷浓度降低及全球气候变冷高原抬升高原抬升新鲜岩石暴露新鲜岩石暴露硅酸盐化学风化硅酸盐化学风化钙离子释放钙离子释放碳酸钙沉积碳酸钙沉积大气大气CO2降低降低青藏高原隆升与行星波弯曲1、地球各圈层相互作用、地球各圈层相互作用2、岩石圈变动控制气候的基本过程、岩石圈变动控制气候的基本过程3、新生代、新生代(65Ma)以来一些全球性事件以来一些全球性事件一、

6、岩石圈变动与气候变迁一、岩石圈变动与气候变迁新生代古地理演化与轨道参数变化新生代古地理演化与轨道参数变化新生代海洋氧同位素记录与重大气候事件和构造事件对比新生代气候变化记录No Ice-sheetAntarctic Ice-sheetTwo Polar Ice-sheets古新世古新世a始新世始新世b渐新世渐新世东南季风东南季风c中新世中新世西南季风西南季风东南季风东南季风d晚中新世晚中新世早上新世早上新世西南季风西南季风东南季风东南季风冬季风冬季风e上新世上新世西南季风西南季风东南季风东南季风冬季风冬季风f干旱区界线干旱区界线冬季风冬季风夏季风夏季风青藏高原青藏高原古海岸线古海岸线6554M

7、a5438Ma3824Ma246.5Ma6.53.4Ma3.42.5Ma图1 a古新世我国环境的空间格局分布图 b始新世我国环境的空间格局分布图 c渐新世我国环境的空间格局分布图 d中新世我国环境的空间格局分布图 e中新世晚期上新世早期我国环境的空间格局分布图 f上新世我国环境的空间格局分布图 早第三纪的红层记录，中国宁夏寺口子陇西22Ma以来红土剖面的磁性地层记录印度季风阿拉伯海上升流增强的海洋证据从三个层面开展研从三个层面开展研究究1、建立构造事件时间序列、建立构造事件时间序列2、建立气候环境演变时间序列，、建立气候环境演变时间序列， 确定典型事件的空间表现形色确定典型事件的空间表现形色3

8、、数值模拟与动力机制解释、数值模拟与动力机制解释 (地质记录提供边界条件地质记录提供边界条件) 第四纪第四纪(2.6Ma)以来出现大幅度以来出现大幅度冰期间冰期波动，但叠加在冰期间冰期波动，但叠加在构造尺度气候事件之上构造尺度气候事件之上渭南黄土剖面蓝田黄土红粘土序列0100 200 300SUS(10-8m3/kg)1601501401301201101009080706050403020100Depth(m)3020100Md(m)Lingtai Section0100 200 300SUS(10-8m3/kg)300290280270260250240230220210200190180

9、170160Depth(m)3020100Md(m)S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S17S19S20S22S24S25S26S27S28S31S32L32L33S30L1L2L3L4L5L6L9L15L24L25L27RedClay00.5Chiloparts6005004003002001000Age (ka)6543ODP 677 18O00.5Chiloparts13001200110010009008007006543ODP 677 18O00.5Chiloparts19001800170016001500140013006543ODP 677

10、 18O00.5Chiloparts26002500240023002200210020006543ODP 677 18OS0L1S1L2S2-1S2-2L3S3L4S4L5S5-1S5-2S5-3L6L6S6L7S6L8S8L9S9-1S9-2L10S10S11L12S12L11L13S13L14S14L15S15L16S16L17S17L18S18L19S19L20S20S21S22S23L21L22L23L24S24S25S26L25L26L27S27L28S28L29S29L30S30L31S31L32S32L33123456789101112131415161718192021222

11、32425363534333231302928272637383940414243444546474849505152535455565758596061626364S704080120 JingbianSUS (10-8m3.kg-1)2802702602502402302202102001901801701601501401301201101009080706050403020100Depth (m)12080400Jingbian Md (m)806040200Jingbian63 m (%)403020100 Jingbian125 m (%)543 Deep Sea18O (per mil)300028002600240022002000180016001400120010008006004002000Age (ka)12840 Lingtai63 m (%)252015105 LingtaiMd (m)S1S2S3S4S5S6S6S7L8S8S9S10S11S12L13S13S14L15S15S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S