中科院課件古氣候第五講1

1、古氣候變化原因（二）古氣候變化原因（二）一、巖石圈變動與氣候變遷一、巖石圈變動與氣候變遷二、人類活動與氣候變化二、人類活動與氣候變化三、全新世氣候變化原因三、全新世氣候變化原因古氣候變化三個時間尺度古氣候變化三個時間尺度1、亞軌道尺度（、亞軌道尺度（sub-orbital time scales, 101103年年)太陽活動太陽活動(solar activity) 驅(qū)動驅(qū)動2、軌道尺度、軌道尺度(orbital-scale)日照日照(insolation) 季節(jié)、緯度配置變化驅(qū)動季節(jié)、緯度配置變化驅(qū)動3、構(gòu)造尺度、構(gòu)造尺度(tectonical-scale)巖石圈構(gòu)造巖石圈構(gòu)造 變化驅(qū)動變化驅(qū)

2、動前二者表現(xiàn)為波動性，后者表現(xiàn)為不前二者表現(xiàn)為波動性，后者表現(xiàn)為不可逆性可逆性1、地球各圈層相互作用、地球各圈層相互作用2、巖石圈變動控制氣候的基本過程、巖石圈變動控制氣候的基本過程3、新生代、新生代(65Ma)以來一些全球性事件以來一些全球性事件一、巖石圈變動與氣候變遷一、巖石圈變動與氣候變遷地球的圈層分布地球的圈層分布1、地球各圈層相互作用、地球各圈層相互作用2、巖石圈變動控制氣候的基本過程、巖石圈變動控制氣候的基本過程3、新生代、新生代(65Ma)以來一些全球性事件以來一些全球性事件一、巖石圈變動與氣候變遷一、巖石圈變動與氣候變遷古生代晚期泛大陸復(fù)原圖地史時期板塊地史時期板塊的裂解、漂移

3、的裂解、漂移、會聚、拼合、會聚、拼合、碰撞及造山、碰撞及造山、成盆等過程、成盆等過程不可逆地控制不可逆地控制了全球氣候的了全球氣候的演變演變地殼運動地殼運動(水平運動、垂直運動）水平運動、垂直運動）地形、海陸配置地形、海陸配置大氣、大洋環(huán)流大氣、大洋環(huán)流生物地球化學(xué)過程、生物地球化學(xué)過程、大氣圈溫室氣體濃度大氣圈溫室氣體濃度氣候變化氣候變化 新生代構(gòu)造尺度氣候事件新生代構(gòu)造尺度氣候事件發(fā)生的發(fā)生的“開關(guān)開關(guān)”(valve)在海洋在海洋3.6 Ma巴拿馬地峽關(guān)閉3230Ma德雷克海峽和澳大利亞-東南極海道開通8Ma印尼海道關(guān)閉78Ma白令海峽開通17-14Ma格陵蘭-蘇格蘭海嶺下沉晚新生代青藏高

4、原隆升新生代全球主要構(gòu)造事件現(xiàn)代全球表層洋流系統(tǒng)印尼海道在34Ma前后關(guān)閉太平洋暖水流人印度洋降低印度洋SST下降東非大陸變干原始人類演化澳大利亞板塊向北漂移全球大洋傳送帶示意圖巴拿馬地峽關(guān)閉、軌道驅(qū)動因素與北半球高緯冰蓋形成過程對比巴拿馬地峽關(guān)閉加勒比海流的形成和西大西洋邊界流的加強赤道高鹽高溫海水向北輸送并在挪威海一帶下沉北大西洋深水流形成北半球冰蓋形成和發(fā)展高原抬升除從動力、熱力兩高原抬升除從動力、熱力兩方面作用于區(qū)域大氣環(huán)流外方面作用于區(qū)域大氣環(huán)流外，其全球性影響通過降低大，其全球性影響通過降低大氣二氧化碳濃度完成氣二氧化碳濃度完成青藏高原抬升的氣候環(huán)境效應(yīng)：季風(fēng)形成與加強；青藏高原抬

5、升的氣候環(huán)境效應(yīng)：季風(fēng)形成與加強；西風(fēng)帶分叉；亞洲內(nèi)陸干旱化；造山帶物理風(fēng)化和西風(fēng)帶分叉；亞洲內(nèi)陸干旱化；造山帶物理風(fēng)化和碎屑物質(zhì)剝蝕量增加；硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化增強導(dǎo)致大碎屑物質(zhì)剝蝕量增加；硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化增強導(dǎo)致大氣氣COCO2 2濃度降低及全球氣候變冷濃度降低及全球氣候變冷高原抬升高原抬升新鮮巖石暴露新鮮巖石暴露硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化硅酸鹽化學(xué)風(fēng)化鈣離子釋放鈣離子釋放碳酸鈣沉積碳酸鈣沉積大氣大氣CO2降低降低青藏高原隆升與行星波彎曲1、地球各圈層相互作用、地球各圈層相互作用2、巖石圈變動控制氣候的基本過程、巖石圈變動控制氣候的基本過程3、新生代、新生代(65Ma)以來一些全球性事件以來一些全球性事件一、

6、巖石圈變動與氣候變遷一、巖石圈變動與氣候變遷新生代古地理演化與軌道參數(shù)變化新生代古地理演化與軌道參數(shù)變化新生代海洋氧同位素記錄與重大氣候事件和構(gòu)造事件對比新生代氣候變化記錄No Ice-sheetAntarctic Ice-sheetTwo Polar Ice-sheets古新世古新世a始新世始新世b漸新世漸新世東南季風(fēng)東南季風(fēng)c中新世中新世西南季風(fēng)西南季風(fēng)東南季風(fēng)東南季風(fēng)d晚中新世晚中新世早上新世早上新世西南季風(fēng)西南季風(fēng)東南季風(fēng)東南季風(fēng)冬季風(fēng)冬季風(fēng)e上新世上新世西南季風(fēng)西南季風(fēng)東南季風(fēng)東南季風(fēng)冬季風(fēng)冬季風(fēng)f干旱區(qū)界線干旱區(qū)界線冬季風(fēng)冬季風(fēng)夏季風(fēng)夏季風(fēng)青藏高原青藏高原古海岸線古海岸線6554M

7、a5438Ma3824Ma246.5Ma6.53.4Ma3.42.5Ma圖1 a古新世我國環(huán)境的空間格局分布圖 b始新世我國環(huán)境的空間格局分布圖 c漸新世我國環(huán)境的空間格局分布圖 d中新世我國環(huán)境的空間格局分布圖 e中新世晚期上新世早期我國環(huán)境的空間格局分布圖 f上新世我國環(huán)境的空間格局分布圖 早第三紀(jì)的紅層記錄，中國寧夏寺口子隴西22Ma以來紅土剖面的磁性地層記錄印度季風(fēng)阿拉伯海上升流增強的海洋證據(jù)從三個層面開展研從三個層面開展研究究1、建立構(gòu)造事件時間序列、建立構(gòu)造事件時間序列2、建立氣候環(huán)境演變時間序列，、建立氣候環(huán)境演變時間序列， 確定典型事件的空間表現(xiàn)形色確定典型事件的空間表現(xiàn)形色3

8、、數(shù)值模擬與動力機制解釋、數(shù)值模擬與動力機制解釋 (地質(zhì)記錄提供邊界條件地質(zhì)記錄提供邊界條件) 第四紀(jì)第四紀(jì)(2.6Ma)以來出現(xiàn)大幅度以來出現(xiàn)大幅度冰期間冰期波動，但疊加在冰期間冰期波動，但疊加在構(gòu)造尺度氣候事件之上構(gòu)造尺度氣候事件之上渭南黃土剖面藍(lán)田黃土紅粘土序列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