气候变化代用指标举例

1、更新世古季风与气候变化

从岩石地层及磁性地层角度看，曹村剖面与黄土高原洛川、西峰、宝鸡及段家坡等典型剖面（Liu X M et al.，1988；安芷生等，1989；丁仲礼等，1989；郑洪波等，1992；岳乐平等，1996）具有良好的对比性，说明了中国黄土分布在时间和空间上的一致性（图6-3）。对三门峡地区黄土地层学研究（肖华国等，1997；赵志中等，2000），并结合郑州邙山末次冰期高分辨率风成黄土地层古季风与古环境演变记录（吴锡浩等，1999；蒋复初等，1998），能有效地恢复黄土高原东南部及邻区近3.0Ma以来的古季风变化过程。

图6-3 三门峡地区黄土-古土壤序列与黄土高原内部剖面的比较

1—古土壤；2—红黄土；3—古地磁正极性事件；4—古地磁负极性事件

在只考虑组合的古土壤单元层情况下，曹村黄土剖面包含了32个代表间冰期的古土壤单元层和33个代表冰期的黄土单元层，这说明三门峡地区自2.6Ma（BP）以来至少经历了33次大的气候冷暖交替。由表6-1可见，最近1Ma以来持续时间在40 ka以上的黄土堆积时间至少有7次，2.6Ma（BP）以来至少有13次，分别为 L2（48.2ka）、L3（56.5ka）、L4（48.1ka）、L5（70.3ka）、L6（69.0ka）、L7（66.5ka）、L9（123.3ka）、L13（82.5ka）、L15（71.0ka）、L22（56.7ka）、L27（123.7ka）、L30（40.6ka）、L32（44.8ka），与洛川剖面情况相似（安芷生等，1989），这些不规则出现的气候事件似具有一定的周期性（表6-2）。依据一定时间段黄土沉积厚度计算出曹村黄土沉积速率，沉积速率在3～9cm/ka之间，在1Ma（BP）出现由较小突变为较大，在0.80～0.90Ma（BP）出现最大值（图6-4）。曹村剖面所反映的从温湿气候向严酷大陆性气候转变的主要时间依次为约2.6Ma（BP）（红粘土/黄土）、1.37Ma（BP）（L15/S15界线）、0.94Ma（BP）（L9/S9界线）、0.48Ma（BP）（L5/S5界线）。

表6-1 曹村黄土-古土壤序列各单元层持续时间及与深海氧同位素阶段对比

表6-2 曹村黄土-古土壤序列各单元层平均分辨率及沉积速率和深海氧同位素阶段对比

续表

图6-4 曹村黄土沉积速率变化及趋势分析图

曹村剖面所反映的古季风特征与深海氧同位素有较好的可比性，我们将倒数第二次冰期以来曹村剖面的季风记录指标曲线与300ka（BP）来的深海氧同位素曲线（Martinson D G et al.，1987）进行了对比（图6-5），氧同位素阶段5（a-e）、6、7、8和夏季风代用指标的磁化率及冬季风代用指标的＞30μm粒度组分有较好的对应，且总体上显示了大陆记录滞后于大洋记录（图6-6）。

图6-5 300ka（BP）以来曹村剖面季风记录指标变化与深海氧同位素曲线（Martinson D G et al.，1987）对比

图6-6 曹村剖面S7-S1各季风记录指标变化与深海沉积对比

2、能举例说说气候变化对人类日常生活的具体影响吗

科学家确信诸如物种的习性和栖息环境的改变、海水酸化、湿地消失、珊瑚礁退色、导致过敏的花粉量增加等都归罪于全球变暖。
比如，由于最近的极端气候现象，北美已经经历了生态系统、社会和文化的破坏，比如飓风和山火等。但是，这与将来可能发生的现象相比只是小巫见大巫。
我们已经习惯了“暖冬”，北方家庭因此节省了取暖费，服装销售商叫苦不迭——他们的冬装不得不提前打折。与此相应的是“酷暑”。
5月，四川、重庆又受到热浪冲击，当地居民心有余悸地想起了去年遭遇50年来最大旱灾、上千万人饮用水困难的痛苦经历。
几年来，人们对极端天气已不再惊诧。拿北京来说，2001年底，一场突如其来的降雪，导致全城交通瘫痪。
2004年夏，仅仅两小时的暴雨量就让京城沦为泽国。
2005年5月，20年未遇的强冰雹把成千上万辆汽车砸得坑坑洼洼。
面对如此种种，多数人想到的只是“天气异常”，而国家气候中心气候变化室主任刘洪滨说，极端天气的增加主要根源在气候变化，气候变化已经改变了人们的生活。
让我们放宽视野：全球冰川正以前所未有的速度萎缩，海平面在上升，台风飓风频繁登陆，动植物死亡率增加……这样一些事件提醒我们，气候变化正日渐影响人们的生活

3、气候变化例子

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4、你知道距今4400年前的全球气候事件的影响吗

嗯嗯，距今4400年前地球上有古代文明，那时候人口聚落众多，但是毕竟是石器时代而已，估计比现在还差很远很远

5、上新世古季风与气候变化

该区红粘土为近5～2.6Ma沉积，可划分出5层红粘土古土壤。三门峡红粘土由底到顶磁化率阶段性地波动，反映了近5～2.6Ma夏季风阶段性进退特点，夏季风显著增强的峰值分别出现在约5.0Ma（BP），4.0Ma（BP），3.5Ma（BP），2.8Ma（BP）和2.6Ma（BP）。约3Ma（BP）后磁化率所反映的夏季风波动频率高，波动幅度较大，反映红粘土沉积后期气候波动幅度较大，夏季风有较明显增强。约5～3Ma（BP）红粘土层的磁化率反映的夏季风波动频率低且波动幅度较小，此时间段红粘土层沉积时气候波动较小。总的来看，指望剖面版红粘土地层夏季风代用指标值较黄土高原内部偏高（图6-7），所记录的季风气候变化总体特征与高原内部和南部的典型剖面相似（孙东怀等，1997；安芷生等，2000），显示了近5Ma以来东亚季风系统的演化在区域上的一致性。

图6-7 三门峡指望剖面红土地层与西峰红粘土剖面

1—古土壤；2—黄土层；3—红土古土壤；4—红色黄土；5—含砾砂红黄土；6—古地磁正极性带；7—古地磁负极权性带

6、气候变化指标有哪些

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7、Fe/Fe比值的古气温估算

上面对氧化物的含量及其比值变化的气候指示意义进行了讨论，其结果还是令人满意的，基本上反映了黄河源区中更新世以来的气候变化，显示了一些重要的气候事件。下面试图利用Fe3+/Fe2+比值进行古温度值估算。作为变价元素的铁，对气候反映比较灵敏，所以被许多人用来作为气候的代用指标，推算古温度（周延兴，1984；何培元，1989；文启中等，1995；赵志中等，1997；朱诚，2000；薛祥煦等，2002）。铁元素之所以被用来估算古气温，那是利用了铁元素的变价性。这种方法的基本原理是：这种变价元素会随着地表的氧化条件的变化而发生转化，即 Fe3+与 Fe2+之间的转化，在氧化的条件下，Fe2+向Fe3+转化；反之，在还原的条件下Fe3+就向Fe2+转化，所以铁的这种价态会随着氧化还原条件的变化而进行转化。它们的平衡过程是（朱诚，2000）：

黄河源区第四纪地质与生态环境

铁元素价态的变化受气候的影响，通常的情况下，气候越是温暖湿润，氧化条件就越强烈，因而Fe3+的含量就增加；反之，气候越干冷，氧化条件就弱，Fe3+的含量就相应减少，而Fe2+含量增加。在温暖湿润的气候条件下，植被也相对茂盛，大气中的游离氧含量增多，氧化能力增强，那么高价铁就增加，进入沉积物的高价铁也相应增加。而在干冷的气候条件下，植被发育差，为大气提供的氧气也少，氧化能力弱，那么低价铁相对增加。但是在自然界，环境变化非常复杂，Fe3+与Fe2+的转化也是很复杂的，它不仅仅只受气候的影响，还受到其他因子的影响，如风化作用、沉积时的水环境以及沉积后的变化等。因此，利用Fe3+/Fe2+计算古温度时，应注意沉积物的沉积环境，如在相同的气候条件下，湖泊边缘沉积物与湖心沉积物的Fe3+/Fe2+比值肯定就不会一样，将会导致计算结果的不同。另外，利用Fe3+/Fe2+的比值研究古气候时，尽可能地利用一些其他的气候指标，这便于气候指标之间的对比，使计算的结果更为合理和便于利用。

前人（周延兴，1984；赵志中等，1997；朱诚，2000；薛祥煦等，2002）曾利用下面的计算公式计算古气温：

黄河源区第四纪地质与生态环境

式中：t为古气温；T为年均气温；δ为剖面中某样品Fe3+/Fe2+比值与该剖面所有样品Fe3+/Fe2+的平均值之差；M为各样品的Fe3+/Fe2+平均值。

设每个样品的Fe3+/Fe2+值为m，可将（1）式变为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

有人认为公式（1）可作为一切剖面连续样品计算古气温的通式（朱诚，2000），但实际情况并非如此，它不能适用任何气候条件下的古温度值的计算。当一个地区的年均气温低于0℃时，利用公式（2）计算的结果与实际情况完全相反。而且如果年均气温在0℃以上，除非m值等于零，否则利用公式（2）不可能得到0℃的温度值，更不可能得到低于0℃的温度值，这显然不符合实际情况。当气温低于0℃时，现将-T代入（1）式，则

黄河源区第四纪地质与生态环境

那么（3）式可变为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

在（4）式中，m/M始终是正值，因此Tm/M这一项也是正值。如果m值升高，那么在（4）式中的Tm/M值就升高，其结果是气温降低了，而不是升高，这与实际情况恰好相反。所以公式（1）有不完善的地方，因此需要对公式（1）进行修改。如果将δ改为该剖面所有样品Fe3+/Fe2+的平均值与剖面中某样品Fe3+/Fe2+比值之差，问题就解决了。那么公式（1）可变为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

黄河源区第四纪地质与生态环境

在公式（6）中，当某个样品的Fe3+/Fe2+值与平均值相等时，古气温为当地的年均气温，当高于平均值一倍时，计算得到的古气温为0℃，这是符合实际情况的。通过公式（6）也可以计算得到高于0℃的温度值。注意，T 以绝对值代入（6）式，若将（6）变为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

那么T就按实际的温度代入（7）式。

在公式中，T为整个剖面的年均气温。现今的年均气温可以认为处在第四纪时期最暖和最冷之间，因此可以把现今当地的年均气温作为上述公式的年均气温。黄河源区的年均气温约为-4℃（程捷等，2001b，2001c；玛多县志编纂委员会，2001），利用公式（6）或（7）计算得到的古气温值见表3-6。有人认为，在利用上述公式计算古温度时，不能用w（Fe2O3）/w（FeO）比值代替Fe3+/Fe2+值，否则结果不同。从表3-6中也看到了这两者比值的差别，但实际上，无论利用何种比值，古温度计算的结果都是一样的。这可从下面公式的推导中得到证明。

铁的原子量为56，氧的原子量为16。设某个样品的Fe2O3质量分数为Pi，FeO质量分数为Ri。那么某个样品i的Fe3+含量为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

某个样品i的Fe2+含量为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

某个样品的Fe3+/Fe2+比值为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

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那么M为：

黄河源区第四纪地质与生态环境

黄河源区第四纪地质与生态环境

黄河源区第四纪地质与生态环境

由（10）式和（11）式得m/M：

黄河源区第四纪地质与生态环境

从式（12）可知，在计算古温度时，用w（Fe2O3）/w（FeO）或Fe3+/Fe2+，其结果是一样的。

表3-6 w（Fe2O3）/w（FeO）和Fe3+/Fe2+比值及古温度　Table3-6 Showing ratios of w（Fe2O3）/w（FeO）and Fe3+/Fe2+and palaeotemperature

续表

Fe3+

续表

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根据前面的氧化物含量及其比值的阶段划分，现也将古温度划分为17个阶段（表3-7）。与氧化物含量阶段的划分对比，第5、6、7阶段与前面的氧化物含量阶段划分不太一致，而其他的阶段都是比较一致的。就第5阶段而言，尽管平均气温比较低，但明显存在3个峰值和两个谷值（图3-5），这一点与氧化物的比值变化规律和全球气候变化规律是一致的，而且3个峰值的气温都高于现今的当地年均气温。第4阶段和第2阶段都比较寒冷，而第3阶段与现今的黄河源区气温接近。第9、11阶段都是非常温暖的时期，这与中更新世中期的大温暖气候特点一致。根据计算的结果，第16阶段是最为寒冷的时期。

表3-7 ZK9孔古温度阶段划分　Table3-7 Stages of palaeotemperature changes of the ZK9 core

图3-5 ZK9孔古温度曲线

Fig.3-5 A palaeotemperature curve of the ZK9 core