球变化的主要特征与过程

全球104全球104特征空间尺度〔公里〕103102101100局地SMinDayYear(a) Centary 104a106a109a特征时间尺度log(s)一、全球变化的时空谱特征全球变化在大事与过程的时空上构成多尺度的耦合系统。可见，要生疏这些大事和过程的性质，就必需在特定的时空尺度上对它们进展争论。全球变化的时间尺度从时间尺度上看，全球变化可划分为5个时间尺度：几百万年至几十亿年〔地质历史时期〕该时间尺度的大事受地球行星演化规律与进程的掌握，根本为不行逆过程。包括的大事有：造山造陆导致的地球上沧海桑田的演化、大气圈和水圈的形成的演化、生命的起源等。几千年至几十万年〔第四纪的晚期和人类历史时期〕该时间尺度的大事受地球轨道参数〔如偏心率、黄赤交角和岁差等变化的影响。属于可逆的转变、古土壤层的发育、生物中的分布、迁移和灭亡，以及人类文明的诞生和进展。几年至几百年〔年际、年月际到世纪〕ENSO等自然因子和大气温室效应的增加等认为因子的掌握和驱动。包括的大事有：全球气温的趋势上升和植被带的可能移动。几天至几个季度〔数天到一年之内，本质是季节的更替〕该时间尺度的大事受太阳辐射量输入的年循环驱动间变化大事。几秒至几小时〔一天以内，本质是日变化，周期性格外规章〕表植物冠层与大气界面上的分子集中和湍流交换、物质交换过程。时间尺度时间尺度几千年至几十万年地质学、地球物理学、地理学和地球化学争论的时间尺度几天至几个季度几秒至几小时大气科学、海洋科学和生物科学研究的时间尺度几年至几百年全球变化争论最感兴趣、最简单的变化尺度全球变化的空间尺度4个特征空间尺度(1)全球尺度(20000公里以上，地域单元大约为半球至全球尺度)破坏，地球和生命的起源等。这些大事对应的时间谱相当广泛〔从年至几十亿年节、年际、几十年至上百年的全球和区域气候变化和生态系统演化产生深远的影响。区域尺度〔100公里－20000公里，地域单元为：大陆、大洋、陆地上的自然带和自然区及海区等〕特征大事有：季风、大型天气过程〔台风、气旋反气旋、海流、ENSO、岩石圈板块构造时间谱相当广泛〔从年至几十亿年隆起的效应。地方尺度〔10公里－100公里〕特征大事有：地震、流域的水土流失、中尺度天气系统〔如雷暴、植物物候期的水平变化、1天到百万年。大事的个体性增加，彼此间的联系减弱，大事的影响多限于当地。局地尺度〔10公里以下〕特征大事有：火山爆发、小流域地表侵蚀、小尺度天气系统〔如龙卷风、山谷风、植物物应的时间谱短，从几秒到一年内，空间特性明显。系。时空尺度的联系性空间尺度可达20230仅为数厘米到米，时间尺度微秒到分钟。二、全球变化的驱动力包括外力因素、地球内力因素、人为因素1太阳辐射、其他天体引力作用、星体对地球的撞击太阳辐射直接驱动了发生在地球外表的各种过程。太阳辐射变化 转变到达大气顶能量影响能量收支 导致气候变化 全球变化。其他天体引力作用 地球运动轨道参数转变星体对地球的撞击 地球运动轨道参数转变，地貌转变、地球物种的灭亡和产生全球变化。2．地球内力因素地球内力因素包括在板块运动中所造成的海陆分布形式的变化、海底地形和陆地地形的转变、火山活动等。3、全球变化中的人为因素200的影响均极为显著。活动产生的CO,CH,NO,SO2,PO3等是重大的扰动因素。大气化学过程、土壤化学过2 4 2 4 4程、海洋化学过程正因此发生变化。4．地球系统内部的反响过程全球变化是通过地球系统中一系列简单的作用与反响过程来实现的发作用有可能导致巨大的变化，发生在某一区域的变化可能导致全球变化。三、全球变化的三大循环过程〔生物循环、能量循环和水循环〕全球变化中的生物循环它与地球表层各圈层、化学和生命等严密相连。生物循环包括：①陆地和海洋生物参与的C、N、P、S元素的循环；②上述循环进一步在大气作用下发生的循环；③地球表层生物的地球化学循环。〔不讲〕假说。大地女神假说〔GaiaHypothesi：对于地球的特定属性，只依据物理学和化学的规律是很〔称为大地女神，地球大气的组成、气温、海水温度、海水PH是生物圈通过自己的影响使地球的气候环境长期保持在适合自己生存的“稳态”上。――这种状况从生命一消灭便开头了神的自我调整作用也是由条件的。全球变化中的能量循环和水循环〔参照已有的PPT〕四、冰期－间冰期与米兰柯维奇理论地球历史上变化表现维气候冷暖、干湿的交替变化，即冰期、间冰期。冰期、间冰期的含义冰期是指由于气温显著变冷、冰川规模扩大和增厚的时期。间冰期是指两次冰期之间由于气候回暖、冰川缩小和消融的时期。全球气候周期变化的级序107a－108a尺度，具有此尺度的气候变动称为大冰期和大间冰期。自震旦纪以来，地球历史上至少发生过四次大冰期。105a尺