全球變化7全新世及2000年來的全球變化

全新世的氣候及近2000年的全球變化

全新世的全球變化

在103年的時(shí)間尺度以內(nèi)，全新世環(huán)境仍存在顯著的變化，其中氣候變化居于主導(dǎo)地位。

氣候變化間接地控制了環(huán)境的其它要素的變化（諸如植物和動(dòng)物分布、海面、地質(zhì)和土壤過程等的調(diào)整），因而也控制了全新世期間的全球變化過程。

對(duì)新環(huán)境狀態(tài)的調(diào)整和適應(yīng)是全新世早期全球變化的主題。

作為對(duì)氣候變暖的響應(yīng)，全球海面因冰蓋體積的減少的調(diào)整，由此引起陸地湖泊、河流侵蝕基準(zhǔn)面及海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的變化。最重要的是溫度升高和降水增加促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)，全球的NPP(凈初級(jí)生產(chǎn)力)和生物量也相應(yīng)增加。

土壤和植被的分布范圍隨全新世的到來而發(fā)生變化：

溫帶、熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)均顯著地?cái)U(kuò)大；世界的沙漠和苔原帶顯著縮??；草原地帶擴(kuò)大，這些生態(tài)系統(tǒng)帶來了大量的昆蟲、鳥類和哺乳動(dòng)物，至少在全新世的前半期是如此（Roberts，1989）。

大約1萬多年前，狩獵采集者中的一部分開始農(nóng)耕，馴養(yǎng)綿羊、山羊和其它動(dòng)物，出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)并發(fā)展成為人類適應(yīng)環(huán)境的主要手段。

農(nóng)業(yè)導(dǎo)致了人類食物來源的根本性變化，這是人類發(fā)展史上的一次重要革命，人類因而得到前所未有的發(fā)展進(jìn)步。在農(nóng)業(yè)出現(xiàn)后的8000年中，世界上大多數(shù)地區(qū)轉(zhuǎn)向食物生產(chǎn)。食物生產(chǎn)使得很多較復(fù)雜的文明社會(huì)形態(tài)的出現(xiàn)成為可能，而且最終導(dǎo)致工業(yè)文明的誕生。

隨著農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)，在地球表面出現(xiàn)了一種凝聚著人的勞動(dòng)投入、具有向人類供給食物的功能的新型景觀——農(nóng)業(yè)景觀。

這種由人類活動(dòng)而產(chǎn)生的人為環(huán)境的出現(xiàn)從根本上改變了人與自然環(huán)境的關(guān)系，開始了人類活動(dòng)干擾自然的時(shí)期，人類從自然環(huán)境中逐步分離出來，由環(huán)境中的一個(gè)分子轉(zhuǎn)變成為導(dǎo)致全球變化的一個(gè)重要營(yíng)力。全新世的氣候與環(huán)境的響應(yīng)

■氣候變化■冰川與海洋狀況變化■湖泊演變與河流調(diào)整■植被的遷移與演化全新世的氣候

10kaBP，（7月初位于近日點(diǎn)；1月初位于遠(yuǎn)日點(diǎn)；）冷暖變化：

初期轉(zhuǎn)暖（8.5~8.0kaBP）,

中期（8.0~4.0kaBP）達(dá)到最暖,后期（4.0~3.5kaBP后）又轉(zhuǎn)涼的過程。降水變化：

北半球夏季大陸更加溫暖，大陸低壓發(fā)展更強(qiáng)；赤道輻合帶及相對(duì)應(yīng)的雨帶北移，大陸降水增多。

早期以階段性的迅速升溫為特征。

在新仙女木事件之后不到1000年的時(shí)間里，世界許多地區(qū)的溫度已達(dá)到現(xiàn)代水平，氣候已與現(xiàn)代相近，進(jìn)入間冰期環(huán)境。來自英國(guó)的資料表明：

溫度增加的速度約為1.7℃／100a，在9.8kaBP，年平均溫度巳與現(xiàn)代相當(dāng)。全新世早期的升溫不是持續(xù)性的，其間存在若干次升溫停滯甚至降溫事件。

從全球尺度看，8.5-4kaBP的全新世中期是一個(gè)較現(xiàn)代更為溫暖的時(shí)期，全新世暖期的盛期可能出現(xiàn)在6kaBP前后，當(dāng)時(shí)中高緯度地區(qū)陸地上的溫度可較現(xiàn)代高2~3℃以上。全新世暖期并不是一個(gè)持續(xù)的溫暖期，其間存在數(shù)次短期變冷事件，已得到較廣泛認(rèn)可的是5kaBP變冷事件，且有些地區(qū)在此事件之后出現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的變冷趨勢(shì)，因此也有學(xué)者把5kaBP作為全新世暖期結(jié)束的時(shí)間。全新世中期是較現(xiàn)代更為溫暖的時(shí)期。

4kaBP以后．全球氣候發(fā)生重大調(diào)整，呈現(xiàn)變冷的趨勢(shì)，溫度下降到與現(xiàn)代相當(dāng)?shù)乃?，其間每個(gè)寒冷或溫暖階段分別持續(xù)數(shù)百年，其中，在最近的1000多年里，出現(xiàn)了較現(xiàn)代略為溫暖的中世紀(jì)暖期和比現(xiàn)代更為寒冷的小冰期。倫卡蘭薩湖泊倫卡蘭薩低緯度季風(fēng)區(qū)全新世降水變化舉例：5~3.5kaBP印度文明時(shí)期3.7kaBP前后氣候變干3.6~2kaBP印度文明衰亡

全新世冰蓋的變化

16kaBP以后，冰蓋退縮變薄分2~3個(gè)階段；

14~12kaBP，冰蓋變薄,至13kaBP，冰蓋消融達(dá)一半，但范圍變化不大；

10~9kaBP，西北歐冰蓋退縮（大不列顛、前蘇聯(lián)、斯堪的納維亞），北美加拿大平原和科迪勒拉冰蓋消失；

8~6kaBP，

北美大陸冰蓋全部消融。

全新世的山地冰川變化

許多山地冰川融化貽盡，殘存的山地冰川隨氣候變化進(jìn)退。

10~8.5kaBP，冰川無顯著變化；

8~4kaBP，冰退為主；

4kaBP以后，冰進(jìn)、冰退波動(dòng)頻繁。全新世的海洋變化

10kaBP前后，比現(xiàn)代低40m；

6~5kaBP，達(dá)現(xiàn)代水平甚至略高；

平均上升速率1m/100a。全新世的湖泊演變與河流調(diào)整

冰期結(jié)束-全新世初期，陸地河湖水系發(fā)生重大調(diào)整。隨著全球氣候變暖、冰蓋融化、降水增加、海面上升，許多地方都發(fā)育大小規(guī)模不等的湖泊。

隨著湖泊的出現(xiàn)．濕地生態(tài)系統(tǒng)開始得到顯著發(fā)展，對(duì)大氣中CH4氣體含量的增加產(chǎn)生重要的影響。

在北美冰川邊緣的湖泊中，具有重要影響的是在32kaBP前后形成的阿伽西(Agassiz)古湖，其4000年的生命歷程與北美勞倫泰得冰蓋的消融密切相關(guān)。

最初，阿伽西湖的外流湖水注入到明尼蘇達(dá)河谷，流向明尼阿波利斯(Minneapolis)地區(qū)，在那里匯入密西西比河，導(dǎo)致大量的冰川融水注入墨西哥灣；而10.7kaBP蘇必利爾冰舌退縮使得阿伽西湖的冰川融水改向東經(jīng)大湖區(qū)和圣勞倫斯河注入北大西洋，導(dǎo)致流入密西西比河的冰川融水減少。（此變化在墨西哥灣沉積物的8180記錄變化中均有顯著反映）Broecker(1989)認(rèn)為，

從阿伽西湖涌入北大西洋的冰川融水可能影響了北大西洋深層水的形成并觸動(dòng)了新仙女木寒冷事件的發(fā)生。9.9kaBP，蘇必利爾地區(qū)的冰川涌流前進(jìn)導(dǎo)致阿伽西湖東流通路受堵，湖面升高，外泄的湖水一度(約500年)重新流入明尼蘇達(dá)谷地，最后注入墨西哥灣；9.9-9.5kaBP期間阿伽西湖達(dá)到最大規(guī)模，占據(jù)了加拿大約蒙特利爾和馬尼托巴(Manitoba)的大范圍地區(qū)，面積達(dá)35萬km2，成為重要的陸上水汽源地。9kaBP以后，冰蓋的強(qiáng)烈融化使得阿伽西湖與冰蓋南緣的湖泊歸并為一體，形成一個(gè)長(zhǎng)達(dá)1800km的湖泊，湖水通過渥太華谷地流入圣勞倫斯低地而入注北大西洋。

8.4kaBP前后，阿伽西湖與Ojibway湖因冰蓋消融而貫通，形成長(zhǎng)達(dá)3100km的湖泊。8kaBP前后，冰蓋融化導(dǎo)致阿伽西湖和Ojibway湖的湖水從哈德遜海峽突然泄入北大西洋而排干，粗略地估計(jì)從兩個(gè)湖泊泄出的水量達(dá)7-15萬km3，此水量可以使世界海平面在2天內(nèi)突然上升0.2-0.4m，由此導(dǎo)致的地表調(diào)整作用可能還引發(fā)了一系列地震和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

位于蒙大拿州西部的米蘇拉湖，它含500平方英里的水，而加上周邊的面積，這個(gè)湖泊差不多能達(dá)到3000平方公里?？墒?，當(dāng)壩上破壞，湖泊也就有了危險(xiǎn)。這個(gè)湖泊并不是一下子就沒了的，它是在2000年里慢慢發(fā)生的。從現(xiàn)在荒涼的圖片上我們還依稀可以看見河水曾經(jīng)流過的痕跡。全新世的植被遷移與演化

森林植被的擴(kuò)張與回歸是全新世早期全球變化的重大事件之一。

在森林?jǐn)U張的過程中，不同樹種具有不同的適宜生態(tài)環(huán)境和擴(kuò)展方式，因此各樹種擴(kuò)展到一個(gè)地區(qū)的時(shí)間各不相同。全新世人與環(huán)境的相互

■海岸地區(qū)環(huán)境演變的影響與人類的適應(yīng)■撒哈拉地區(qū)畜牧業(yè)文化的興衰■農(nóng)業(yè)革命及其對(duì)環(huán)境的影響■文明古國(guó)興衰和游牧文化興起的環(huán)境背景近2000年的環(huán)境變化及其影響

■中世紀(jì)暖期及小冰期■人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響■歷史時(shí)期氣候變化的影響與人類的適應(yīng)近2000年的環(huán)境變化及其影響

中世紀(jì)暖期及小冰期全新世暖期結(jié)束后，數(shù)度出現(xiàn)幾百年尺度的階段性變化。加拿大落基山4千年以來至少有4次冰川前進(jìn)。

3500~2800kaBP;

1900~1500kaBP;1140~1370AD；小冰期（14~19世紀(jì)數(shù)次冰川前進(jìn)）

中世紀(jì)暖期及小冰期爭(zhēng)議：

一般認(rèn)為,在全球或半球范圍內(nèi)存在一個(gè)中世紀(jì)暖期。（需要更多的證據(jù)證明）

中國(guó)是否存在中世紀(jì)暖期,爭(zhēng)議很大。

笠可楨認(rèn)為：公元1000~1200年,中世紀(jì)暖期中我國(guó)氣溫是較低的。公元589~907年，隋、唐氣候是溫暖的。公元1100年（12世紀(jì)）初，北宋末年到南宋初年氣候轉(zhuǎn)寒。近來的研究提出不同的見解：

列舉出多方面的證據(jù)說明公元10~13世紀(jì)中國(guó)的氣候是溫暖的。

這6次寒冷期，分別出現(xiàn)于3.0、1.5、0.7、0.6、0.3及0.1千年前，表明我國(guó)5000年來氣候變化與北半球變化趨勢(shì)基本一致。滿志敏發(fā)現(xiàn)：

（統(tǒng)計(jì)了歷史記載中寒冷事件與溫暖事件的頻率）

8世紀(jì)中葉之前，事件頻率比較穩(wěn)定；8世紀(jì)中葉之后，寒冷事件增加,溫暖事件減少,因此認(rèn)為從中唐開始又出現(xiàn)了一個(gè)較冷的時(shí)期。

中唐指：

大歷（公元766~779年）——太和(公元827~835年)

作為8世紀(jì)中葉之后開始的代表。按此觀點(diǎn),該冷期（到9世紀(jì)末）,僅維持了約一個(gè)半世紀(jì)。

冷期的證據(jù)（比較充分）：

公元821及822年蘇北海水凍結(jié)的記載,

只有在后來小冰期中才出現(xiàn)。公元796年、813年西安竹柏凍死也標(biāo)志氣候寒冷的明顯。

據(jù)《四時(shí)篡要》記載，唐末關(guān)中一帶葡萄過冬需要全埋土防寒（現(xiàn)代該地不需要埋土）,現(xiàn)代需要埋土的地點(diǎn)在太原-延安一帶。也說明當(dāng)時(shí)氣候比現(xiàn)代寒冷的證據(jù)。因此，不能認(rèn)為唐朝氣候始終是溫暖的,這是與竺可楨的第1個(gè)分歧。與笠可楨的第2個(gè)分歧：

從公元10世紀(jì)初~13世紀(jì)末,滿志敏認(rèn)為是一個(gè)氣候溫暖的時(shí)期。在中國(guó)東部確實(shí)存在中世紀(jì)暖期，但不是一個(gè)連續(xù)的暖。公元8世紀(jì)后半到13世紀(jì)可能包括3個(gè)暖期及2個(gè)冷期；但中國(guó)西部無明顯的中世紀(jì)暖期。（王紹武）小冰期

小冰期是指氣候最適宜期（大溫暖期）之后的幾百個(gè)世紀(jì)里冰川的前進(jìn)、氣候的變冷的事件。可能是近5000-7000年以來最冷的一段時(shí)間。之所以稱為小冰期指降溫程度不同于更新世的冰河期。后來人們逐漸用來專指近數(shù)百年的冷期。小冰期從廣義上講可認(rèn)為自公元1250~1850年，主要在公元1550~1850年。這段時(shí)間距離現(xiàn)代較近所以各種資料極其豐富，況且，這次寒冷也幾乎是有史以來人們從未經(jīng)歷的，所以引起了廣泛的注意。證據(jù)：

（為說明小冰期寒冷的程度，與其之前一個(gè)相對(duì)溫暖的時(shí)期做對(duì)比分析）

公元1000~1200年間全球氣溫偏高，被稱為“小氣候最適宜期”。那時(shí)中緯度氣溫至少比現(xiàn)代高1℃，海平面比現(xiàn)代高0.5米。

但到了16世紀(jì)氣候變冷，海上流冰、大陸冰川及雪線均發(fā)生了較大的變化。

在小氣候最適宜期，冰島附近很少受西北部格陵蘭流冰的影響；1520年流冰期僅6周。

大約在1600年突然上升到26周。20世紀(jì)又逐漸減少到8周。

在小冰期，加拿大極區(qū)的巴芬島，雪線下降200~400米。中歐雪線也下降約200米，造成山崩與洪水。各地冰川普遍前進(jìn)，冰島與挪威的冰川平均前進(jìn)約2公里。

不過,小冰期氣候的變冷,可能比流冰增加、冰川前進(jìn)與雪線下降所反映的要早一些。

因?yàn)橐话阏J(rèn)為這些現(xiàn)象要比氣溫變化落后十年到幾十年,所以,盡管從這些現(xiàn)象來看冷期在1600~1900年之間,從氣候角度講小冰期仍定為1550~1850年。

物候證據(jù)豐富：

在小氣候最適期之后,英國(guó)曾廣泛種植葡萄,但后來連續(xù)出現(xiàn)寒冬,嚴(yán)重影響了葡萄的生長(zhǎng)。

1430年的嚴(yán)冬,最低溫度降到-20℃~-25℃,使葡萄種植完全停止。

直到20世紀(jì)初氣候逐漸回暖,生長(zhǎng)季比18世紀(jì)延長(zhǎng)了2~3周,才又開始在英格陵蘭南部種植葡萄。

又如,中國(guó)太湖、鄱陽湖、洞庭湖及漢水、淮河,在小氣候最適宜期很少結(jié)冰。

14世紀(jì)僅有2次結(jié)冰記載；

15世紀(jì)增加到5次；

16世紀(jì)為10次；

17世紀(jì)達(dá)到14次；

20世紀(jì)僅有3次。

從小氣候最適宜期到小冰期全球氣溫下降1.5~2.0℃。

近600年氣溫變化（王紹武等）（1）

建立一條均勻的氣溫序列。（建立10a平均氣溫距平序列）（2）計(jì)算氣溫序列的標(biāo)準(zhǔn)差。（3）計(jì)算某一個(gè)距平所可能出現(xiàn)的概率。（4）分析某個(gè)氣溫的冷事件的頻率,即可推知平均氣溫的變化,即氣候變化?；驹恚阂驓鉁刈兓篌w上遵守正態(tài)分布原理,即圍繞著某個(gè)平均值而變化,距離平均值愈近出現(xiàn)概率愈高。只要知道氣溫變化的標(biāo)準(zhǔn)差,就可以算出達(dá)到某一個(gè)距平所可能出現(xiàn)的概率。

比如：

假定標(biāo)準(zhǔn)差為1℃,則負(fù)距平<-1.0℃的概率為15.9%,<-2.0℃的概率為2.3%。發(fā)生氣候變化時(shí)，如果平均氣溫下降1.0℃,即相當(dāng)這個(gè)分布曲線向冷的一方移動(dòng)1.0℃。這時(shí)如仍對(duì)原氣候平均求距平,則<-2.0℃的概率增加到15.9%。所以從原則上講如果我們知道低于某個(gè)氣溫的冷事件的頻率,即可推知平均氣溫的變化,即氣候變化。

采用這個(gè)方法是因?yàn)樵谑妨现须m然有許多關(guān)于寒冷事件的記載,但缺少對(duì)暖事件的記載。因?yàn)?一般氣候正?；蛏云粫?huì)有什么災(zāi)害,所以人們就不關(guān)心了。只有個(gè)別極暖的情況,如冬暖如春,夏炎熱、酷暑才有記載。特別是在小冰期以寒冷事件的記載為主。

所以,用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立起每10a中寒冷事件的次數(shù)與10a平均氣溫距平的關(guān)系。這樣就可以把歷史上零散的寒冷事件記載,轉(zhuǎn)化為10a平均氣溫距平。具體分析：

①寒冷事件按其強(qiáng)度分為幾等,給以不同的寒冷指數(shù)；

②統(tǒng)計(jì)每10a寒冷指數(shù)的總和；③再轉(zhuǎn)化為氣溫距平。由此得到公元1380年以來的10a平均氣溫距平序列。并由此定出3個(gè)冷期,用I、II、III表示。每個(gè)冷期中又各有兩個(gè)寒冷階段用1、2表示。表4.4.3各寒