全球变化7全新世及2000年来的全球变化

全新世的气候及近2000年的全球变化

全新世的全球变化

在103年的时间尺度以内，全新世环境仍存在显著的变化，其中气候变化居于主导地位。

气候变化间接地控制了环境的其它要素的变化（诸如植物和动物分布、海面、地质和土壤过程等的调整），因而也控制了全新世期间的全球变化过程。

对新环境状态的调整和适应是全新世早期全球变化的主题。

作为对气候变暖的响应，全球海面因冰盖体积的减少的调整，由此引起陆地湖泊、河流侵蚀基准面及海岸带生态系统的变化。最重要的是温度升高和降水增加促进了植物的生长，全球的NPP(净初级生产力)和生物量也相应增加。

土壤和植被的分布范围随全新世的到来而发生变化：

温带、热带森林生态系统均显著地扩大；世界的沙漠和苔原带显著缩小；草原地带扩大，这些生态系统带来了大量的昆虫、鸟类和哺乳动物，至少在全新世的前半期是如此（Roberts，1989）。

大约1万多年前，狩猎采集者中的一部分开始农耕，驯养绵羊、山羊和其它动物，出现了农业并发展成为人类适应环境的主要手段。

农业导致了人类食物来源的根本性变化，这是人类发展史上的一次重要革命，人类因而得到前所未有的发展进步。在农业出现后的8000年中，世界上大多数地区转向食物生产。食物生产使得很多较复杂的文明社会形态的出现成为可能，而且最终导致工业文明的诞生。

随着农业的出现，在地球表面出现了一种凝聚着人的劳动投入、具有向人类供给食物的功能的新型景观——农业景观。

这种由人类活动而产生的人为环境的出现从根本上改变了人与自然环境的关系，开始了人类活动干扰自然的时期，人类从自然环境中逐步分离出来，由环境中的一个分子转变成为导致全球变化的一个重要营力。全新世的气候与环境的响应

■气候变化■冰川与海洋状况变化■湖泊演变与河流调整■植被的迁移与演化全新世的气候

10kaBP，（7月初位于近日点；1月初位于远日点；）冷暖变化：

初期转暖（8.5~8.0kaBP）,

中期（8.0~4.0kaBP）达到最暖,后期（4.0~3.5kaBP后）又转凉的过程。降水变化：

北半球夏季大陆更加温暖，大陆低压发展更强；赤道辐合带及相对应的雨带北移，大陆降水增多。

早期以阶段性的迅速升温为特征。

在新仙女木事件之后不到1000年的时间里，世界许多地区的温度已达到现代水平，气候已与现代相近，进入间冰期环境。来自英国的资料表明：

温度增加的速度约为1.7℃／100a，在9.8kaBP，年平均温度巳与现代相当。全新世早期的升温不是持续性的，其间存在若干次升温停滞甚至降温事件。

从全球尺度看，8.5-4kaBP的全新世中期是一个较现代更为温暖的时期，全新世暖期的盛期可能出现在6kaBP前后，当时中高纬度地区陆地上的温度可较现代高2~3℃以上。全新世暖期并不是一个持续的温暖期，其间存在数次短期变冷事件，已得到较广泛认可的是5kaBP变冷事件，且有些地区在此事件之后出现了不可逆转的变冷趋势，因此也有学者把5kaBP作为全新世暖期结束的时间。全新世中期是较现代更为温暖的时期。

4kaBP以后．全球气候发生重大调整，呈现变冷的趋势，温度下降到与现代相当的水平，其间每个寒冷或温暖阶段分别持续数百年，其中，在最近的1000多年里，出现了较现代略为温暖的中世纪暖期和比现代更为寒冷的小冰期。伦卡兰萨湖泊伦卡兰萨低纬度季风区全新世降水变化举例：5~3.5kaBP印度文明时期3.7kaBP前后气候变干3.6~2kaBP印度文明衰亡

全新世冰盖的变化

16kaBP以后，冰盖退缩变薄分2~3个阶段；

14~12kaBP，冰盖变薄,至13kaBP，冰盖消融达一半，但范围变化不大；

10~9kaBP，西北欧冰盖退缩（大不列颠、前苏联、斯堪的纳维亚），北美加拿大平原和科迪勒拉冰盖消失；

8~6kaBP，

北美大陆冰盖全部消融。

全新世的山地冰川变化

许多山地冰川融化贻尽，残存的山地冰川随气候变化进退。

10~8.5kaBP，冰川无显著变化；

8~4kaBP，冰退为主；

4kaBP以后，冰进、冰退波动频繁。全新世的海洋变化

10kaBP前后，比现代低40m；

6~5kaBP，达现代水平甚至略高；

平均上升速率1m/100a。全新世的湖泊演变与河流调整

冰期结束-全新世初期，陆地河湖水系发生重大调整。随着全球气候变暖、冰盖融化、降水增加、海面上升，许多地方都发育大小规模不等的湖泊。

随着湖泊的出现．湿地生态系统开始得到显著发展，对大气中CH4气体含量的增加产生重要的影响。

在北美冰川边缘的湖泊中，具有重要影响的是在32kaBP前后形成的阿伽西(Agassiz)古湖，其4000年的生命历程与北美劳伦泰得冰盖的消融密切相关。

最初，阿伽西湖的外流湖水注入到明尼苏达河谷，流向明尼阿波利斯(Minneapolis)地区，在那里汇入密西西比河，导致大量的冰川融水注入墨西哥湾；而10.7kaBP苏必利尔冰舌退缩使得阿伽西湖的冰川融水改向东经大湖区和圣劳伦斯河注入北大西洋，导致流入密西西比河的冰川融水减少。（此变化在墨西哥湾沉积物的8180记录变化中均有显著反映）Broecker(1989)认为，

从阿伽西湖涌入北大西洋的冰川融水可能影响了北大西洋深层水的形成并触动了新仙女木寒冷事件的发生。9.9kaBP，苏必利尔地区的冰川涌流前进导致阿伽西湖东流通路受堵，湖面升高，外泄的湖水一度(约500年)重新流入明尼苏达谷地，最后注入墨西哥湾；9.9-9.5kaBP期间阿伽西湖达到最大规模，占据了加拿大约蒙特利尔和马尼托巴(Manitoba)的大范围地区，面积达35万km2，成为重要的陆上水汽源地。9kaBP以后，冰盖的强烈融化使得阿伽西湖与冰盖南缘的湖泊归并为一体，形成一个长达1800km的湖泊，湖水通过渥太华谷地流入圣劳伦斯低地而入注北大西洋。

8.4kaBP前后，阿伽西湖与Ojibway湖因冰盖消融而贯通，形成长达3100km的湖泊。8kaBP前后，冰盖融化导致阿伽西湖和Ojibway湖的湖水从哈德逊海峡突然泄入北大西洋而排干，粗略地估计从两个湖泊泄出的水量达7-15万km3，此水量可以使世界海平面在2天内突然上升0.2-0.4m，由此导致的地表调整作用可能还引发了一系列地震和构造运动。

位于蒙大拿州西部的米苏拉湖，它含500平方英里的水，而加上周边的面积，这个湖泊差不多能达到3000平方公里。可是，当坝上破坏，湖泊也就有了危险。这个湖泊并不是一下子就没了的，它是在2000年里慢慢发生的。从现在荒凉的图片上我们还依稀可以看见河水曾经流过的痕迹。全新世的植被迁移与演化

森林植被的扩张与回归是全新世早期全球变化的重大事件之一。

在森林扩张的过程中，不同树种具有不同的适宜生态环境和扩展方式，因此各树种扩展到一个地区的时间各不相同。全新世人与环境的相互

■海岸地区环境演变的影响与人类的适应■撒哈拉地区畜牧业文化的兴衰■农业革命及其对环境的影响■文明古国兴衰和游牧文化兴起的环境背景近2000年的环境变化及其影响

■中世纪暖期及小冰期■人类活动对环境的影响■历史时期气候变化的影响与人类的适应近2000年的环境变化及其影响

中世纪暖期及小冰期全新世暖期结束后，数度出现几百年尺度的阶段性变化。加拿大落基山4千年以来至少有4次冰川前进。

3500~2800kaBP;

1900~1500kaBP;1140~1370AD；小冰期（14~19世纪数次冰川前进）

中世纪暖期及小冰期争议：

一般认为,在全球或半球范围内存在一个中世纪暖期。（需要更多的证据证明）

中国是否存在中世纪暖期,争议很大。

笠可桢认为：公元1000~1200年,中世纪暖期中我国气温是较低的。公元589~907年，隋、唐气候是温暖的。公元1100年（12世纪）初，北宋末年到南宋初年气候转寒。近来的研究提出不同的见解：

列举出多方面的证据说明公元10~13世纪中国的气候是温暖的。

这6次寒冷期，分别出现于3.0、1.5、0.7、0.6、0.3及0.1千年前，表明我国5000年来气候变化与北半球变化趋势基本一致。满志敏发现：

（统计了历史记载中寒冷事件与温暖事件的频率）

8世纪中叶之前，事件频率比较稳定；8世纪中叶之后，寒冷事件增加,温暖事件减少,因此认为从中唐开始又出现了一个较冷的时期。

中唐指：

大历（公元766~779年）——太和(公元827~835年)

作为8世纪中叶之后开始的代表。按此观点,该冷期（到9世纪末）,仅维持了约一个半世纪。

冷期的证据（比较充分）：

公元821及822年苏北海水冻结的记载,

只有在后来小冰期中才出现。公元796年、813年西安竹柏冻死也标志气候寒冷的明显。

据《四时篡要》记载，唐末关中一带葡萄过冬需要全埋土防寒（现代该地不需要埋土）,现代需要埋土的地点在太原-延安一带。也说明当时气候比现代寒冷的证据。因此，不能认为唐朝气候始终是温暖的,这是与竺可桢的第1个分歧。与笠可桢的第2个分歧：

从公元10世纪初~13世纪末,满志敏认为是一个气候温暖的时期。在中国东部确实存在中世纪暖期，但不是一个连续的暖。公元8世纪后半到13世纪可能包括3个暖期及2个冷期；但中国西部无明显的中世纪暖期。（王绍武）小冰期

小冰期是指气候最适宜期（大温暖期）之后的几百个世纪里冰川的前进、气候的变冷的事件。可能是近5000-7000年以来最冷的一段时间。之所以称为小冰期指降温程度不同于更新世的冰河期。后来人们逐渐用来专指近数百年的冷期。小冰期从广义上讲可认为自公元1250~1850年，主要在公元1550~1850年。这段时间距离现代较近所以各种资料极其丰富，况且，这次寒冷也几乎是有史以来人们从未经历的，所以引起了广泛的注意。证据：

（为说明小冰期寒冷的程度，与其之前一个相对温暖的时期做对比分析）

公元1000~1200年间全球气温偏高，被称为“小气候最适宜期”。那时中纬度气温至少比现代高1℃，海平面比现代高0.5米。

但到了16世纪气候变冷，海上流冰、大陆冰川及雪线均发生了较大的变化。

在小气候最适宜期，冰岛附近很少受西北部格陵兰流冰的影响；1520年流冰期仅6周。

大约在1600年突然上升到26周。20世纪又逐渐减少到8周。

在小冰期，加拿大极区的巴芬岛，雪线下降200~400米。中欧雪线也下降约200米，造成山崩与洪水。各地冰川普遍前进，冰岛与挪威的冰川平均前进约2公里。

不过,小冰期气候的变冷,可能比流冰增加、冰川前进与雪线下降所反映的要早一些。

因为一般认为这些现象要比气温变化落后十年到几十年,所以,尽管从这些现象来看冷期在1600~1900年之间,从气候角度讲小冰期仍定为1550~1850年。

物候证据丰富：

在小气候最适期之后,英国曾广泛种植葡萄,但后来连续出现寒冬,严重影响了葡萄的生长。

1430年的严冬,最低温度降到-20℃~-25℃,使葡萄种植完全停止。

直到20世纪初气候逐渐回暖,生长季比18世纪延长了2~3周,才又开始在英格陵兰南部种植葡萄。

又如,中国太湖、鄱阳湖、洞庭湖及汉水、淮河,在小气候最适宜期很少结冰。

14世纪仅有2次结冰记载；

15世纪增加到5次；

16世纪为10次；

17世纪达到14次；

20世纪仅有3次。

从小气候最适宜期到小冰期全球气温下降1.5~2.0℃。

近600年气温变化（王绍武等）（1）

建立一条均匀的气温序列。（建立10a平均气温距平序列）（2）计算气温序列的标准差。（3）计算某一个距平所可能出现的概率。（4）分析某个气温的冷事件的频率,即可推知平均气温的变化,即气候变化。基本原理：因气温变化大体上遵守正态分布原理,即围绕着某个平均值而变化,距离平均值愈近出现概率愈高。只要知道气温变化的标准差,就可以算出达到某一个距平所可能出现的概率。

比如：

假定标准差为1℃,则负距平<-1.0℃的概率为15.9%,<-2.0℃的概率为2.3%。发生气候变化时，如果平均气温下降1.0℃,即相当这个分布曲线向冷的一方移动1.0℃。这时如仍对原气候平均求距平,则<-2.0℃的概率增加到15.9%。所以从原则上讲如果我们知道低于某个气温的冷事件的频率,即可推知平均气温的变化,即气候变化。

采用这个方法是因为在史料中虽然有许多关于寒冷事件的记载,但缺少对暖事件的记载。因为,一般气候正常或稍偏暖不会有什么灾害,所以人们就不关心了。只有个别极暖的情况,如冬暖如春,夏炎热、酷暑才有记载。特别是在小冰期以寒冷事件的记载为主。

所以,用统计学方法建立起每10a中寒冷事件的次数与10a平均气温距平的关系。这样就可以把历史上零散的寒冷事件记载,转化为10a平均气温距平。具体分析：

①寒冷事件按其强度分为几等,给以不同的寒冷指数；

②统计每10a寒冷指数的总和；③再转化为气温距平。由此得到公元1380年以来的10a平均气温距平序列。并由此定出3个冷期,用I、II、III表示。每个冷期中又各有两个寒冷阶段用1、2表示。表4.4.3各寒