气候与气候变化的研究方法.pdf

第六章 气候与气候变化的研究方法 §6.1 地质时期古气候变迁的研究方法 一、主要方法 1、 总述：地质时期的气候体现了大气圈、岩石圈、冰冻圈、水圈和生物圈组成的气候 系统的综合变化。因此，这个时期气候变化的研究方法主要有生物学、地质学、地 球化学、古地理等研究方法。 2、 生物学方法 这是地质时期和历史时期气候变迁研究中应用最广泛的一种方法。 各种古生物 （包 括喜冷、喜暖、 喜干和喜湿的古植物和古动物）的生存范围、 分布区域以及随时间的变 化，都可以为古气候研究提供极好的证据。 比如应用极广的微体古生物 （包括植物孢粉、 微体动物象介子生物的化石等） 。我们可以通过分析这些微体古生物的数量、分布范围 等，来研究气候变迁。 3、 地质学方法 包括通过研究不同地点和不同时期地层沉积相的变化， 恢复沉积环境， 并与现代的 气候条件比较（将今论古） ，以确定古气候状况。 这里沉积作用指的是固体物质从空气或水体的悬浮或融解状态中沉积下来的过程。 如黄土是一种风积物，从粉尘物质的产生、搬运、 沉降到发育微黄土的全过程中， 一直 暴露于地表空间， 受到当时大气圈及区域生物气候条件的直接影响。 这样可以通过分析 黄土——古土壤层中粉尘颗粒的大小， 来确定当时的风速大小、 气候干燥度等。 通过分 析孢粉等含量可以知道当时古生物的生长情况，从而知道气温、降水等的变化。 4、 冰川学方法 （1） 气温序列的建立：冰盖是降水积压形成的，其本质上是水构成的。水分子 中的氧同位素含量与降雪的温度有关，因此可以根据氧同位素来推算古代 温度。一般在中高纬度地区温度下降 1oC， δ18O （氧同位素的变化值）约 降低 0.7 ‰。 （2 ） 定年：利用冰盖中氧同位素的含量，可以确定气温序列，但这一序列是什 么年代的，则需要定年。积雪的物理状况有明显的季节变化，因此使冰盖 在垂直方向上形成明显的层状结构，每年一层，就如同树木年轮一样，这 样，在冰盖表层就可以用肉眼直接分辨年层。但在冰盖深层（时间比较早 的冰层），由于冰盖的分层越来越薄， 则就需要借助仪器分析， 比较可靠的 18 18 是利用 δ O ，因为 δ O 有明显的季节变化。有时候也可根据其它指标来 定年，如甘肃敦煌冰盖是参照微粒量来定年的。或用数学统计的方法来估 算。 5、 矿物分析法 即通过对岩石、 矿物的分析研究获取古气候变迁的历史。 另外也可以通过地球化学的方 法推测过去的气候。 比如如果某地层中含有煤层， 则可推断当时气候湿润； 如果有珊瑚， 则当时为热带海洋气候；若有石膏和岩盐则为干燥气候；有冰迹物则为寒冷气候等。 §6.2 历史时期气候变迁的研究方法 一、总述 历史时期气候变迁的研究方法有四种： 历史文献、 树木年轮、 考古发现和自然地理迹象。 其中最主要的是历史文献和树木年轮的方法，而后两种方法由于经常是一些间断的证 据，难以利用它们建立连续的序列，因此主要用于对前两种方法建立的序列零星检验，