历史时期环境变化研究
思考题:1. 历史环境变化研究的主要内容与科学问题:
答:目前历史时期环境变化研究的主要内容包括以下四个方面
1 历史时期环境变化的历史史实重建
2 历史时期环境变化的成因与机制研究
3 历史时期环境变化对人类社会发展的影响及人类活动对环境变化的作用人类与环境变化相互作用研究
4 历史时期环境变化模拟
历史环境变化研究所关注的主要科学问题:
(1)地球系统过去发生过什么重大全球变化事件?如:
冰期与间冰期存在什么样的温室气体以及地表温度如何变化?
如何恢复定量化的高分辨率的环境要素变化记录?如何恢复过去数千年全球与区域环境变化图像?
过去数千年来全球与区域的温度如何变化?其驱动因子与驱动机制如何?(2)人类活动如何影响地球系统的自然反馈机制如:
地球系统的自然反馈与人类活动对地球温室气体变化的贡献率份额有多大?
过去人类活动对全球环境变化影响的表征量如何确定?
过去的人类活动在何种程度上改变了气候与环境变化?
(3)过去地球系统气候变化的自然变率与突变如:
过去气候系统的自然变化型如何?
过去气候系统自然变率各种类型如何?
如何揭示过去地球上的气候突变事件?
地球气候系统变化如何与地球其它子系统发生相互作用?
2. 历史时期环境变化研究的几个基本假设及其含义;
答:为进行过去环境变化的重建需要依据以下基本假设或原理:
第一、均一性假设均一性是指在方法论含义上的均变论是环境变化研究的最基本原理它包括两个基本假设①自然法则在任何时间和空间上具有不变性②如果所研究的结果能够用现代可观察的过程来解释就假设其不存在未知过程从以上假设出发就可以根据现代环境过程所遵从的基本原理基本关系等重建过去的环境即将今论古(the present is the key to the past) 当然也可以根据过去环境变化的规律来解释现代的环境状况且预测未来即以古论今(the present is the key to the present)
在服从均一性原理的前提下过去全球变化研究所依据的主要原理还包括
第二、协同性假设①是指环境过程与其产物之间的协调统一②同一环境状态下所形成的不同类型的产物之间存在协同关系可以彼此参校替代共同指示其生成环境③地区之间的协同性同一时期形成的自然地理现象其空间分布是有序的遵从地理区域分异规律不同地区的现象可以参校对比指示其共同的环境背景④时间上的协调性具有生成联系的地球系统过程在发生时间上是先后有序的这种次序性在与各过程相联系的各产物的形成时间上亦有充分体现
第三、全息假设根据部分可以反映整体的全息学基本观点环境可以由其可识别
的全息源来反映不同类型的全息源可以互相替代在某一空间点上获取的环境信息可以代表一定的空间范围某一时段的环境状态可由在此时间区间内的环境信息来表征。
3. 历史环境变化研究的代用资料主要有哪些?分别来自地球系统的哪个圈层?可以分别从中提取那些物理量与环境参数?它们的时间长度和分辨率如何?
答:①历史环境变化研究的代用资料主要有:考古、历史文献记载与古环境感应体。
其余查看课件表2、表3
4.过去2000年环境变化的基本特征。
答:㈠总体特征:4 3.5 kaBP 全新世暖期结束自此呈现现代格局并数度出现持续数百年的阶段性变化
㈡中世纪暖期和小冰期综合历史生物和古气候记录可以得出结论在1000AD 前后欧洲的部分地区北美和北大西洋等地区经历了一个较现代相对温暖的时期即所谓的中世纪暖期。
在中世纪数百年气候温暖期之末尾风暴频繁海面升高由于北海对荷兰德国西北部和日德兰半岛低海岸的侵蚀使陆地又受到重大的损失至13 世纪末气候逐步变冷温度降低的现象十分普遍在多种历史和古气候记录中均有体现。
小冰期LIA the Little Ice Ages 是指发生在过去几个世纪里的冰川重新前进通常也是温度降低的时期。
㈢20 世纪以来的全球增暖①大气组成成分的变化
大气圈由于自然和人为因素的干扰处于不断变化之中其中微量气体的变化尤其明显。
人类活动造成的大气成分变化的主要表现有四个方面:第一,使一些成分的含量增加;第二,使另一些大气成份的含量减少;第三,改变一些大气成分的性质;四,向大气中增添人工合成的成分。
②温度和降水变化大气温室气体浓度上升可能已经对地球气候产生了深刻影响(figure)这主要包括全球变暖降水图式变化并进一步导致全球海平面升高陆地和海洋生态系统受到干扰等。
第8讲土地利用和土地覆被变化(LUCC)
1、简要分析土地利用/覆被变化的主要表现形式及驱动力
答:㈠土地利用/覆被变化的主要表现形式有两种即质变和量变。
①质变指土地利用类型变更如:林地转化为耕地或畜牧用地(放牧草场);薪柴和木材砍伐导致林、灌地退化为荒草地、沙地;湿地转化为农业或其它用地;耕地(草地、林地等)转化为居民、基础设施和工矿用地②量变指内在属性发生变化,但基本类型未变土地利用强度增加,如:土地利用的集约化和专业化,生产率提高;土地退化:土壤侵蚀、酸化或过度放牧 土地质量、土地生产率、利用价值降低等。
㈡土地利用/覆被变化的主驱动力分析:①满足社会需求是驱动土地利用/覆被改变的最基本动力②追求收益的最大化(市场规则)是决定土地利用方式改变的最重要因子③政策调控可大规模改变或维持土地利用现状④技术进步促进土地利用方式的改变
2、简要说明土地利用变化的环境影响
答:㈠、温室气体排放,影响大气组成①影响大气CO2的收支平衡②增加大气中其它有害气体和粉尘的含量。
㈡、造成土地退化和水土污染。
㈢、土地利用对径流和泥沙的影响。
㈣、生态系统结构简单化,造成生物多样性损失。
㈤、影响水循环①植被覆被的变化影响流域水平衡②影响地下水位
3、理解土地利用/覆被变化的研究方法、主要指标及其应用答:转移矩阵:揭示研究时段内地类间的转移
耕地变化率=
其中:1995年耕地数量为1106+68.9+43.1+15.2+46.1+11.3=1290.6
1985年耕地数量为:1106+109.4+73.7+30.9+120.3+10.6=1450.9
耕地变化率为:-11%
荒漠化与旱地生态系统
1、简要说明干旱区、荒漠化、土地退化和沙漠化的概念与差异;
荒漠化土地包括戈壁和沙漠吗?
答:①干旱区:水分缺乏,以荒漠植被为主的地区。
我国的标准是干燥度指数大于1.5。
②荒漠化:是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润地区的土地退化。
③土地退化:是指土地生产人类社会所期望的产品能力的下降或丧失④沙漠化:是荒漠化的一种主要类型。
沙漠化是由于不合理的人类活动所造成的地表呈现类似沙漠景观的土地退化
PS:荒漠化土地包括戈壁和沙漠(根据荒漠组成可以分为岩漠、砾漠又称戈壁、沙漠、泥漠和盐漠)
2、概述旱地生态系统的主要特征
答:旱地生态系统是一个非平衡系统,其演替经常不符合经典的植被顶级演替法则。
其非平衡性表现为:①植被不是从低级到高级群落渐进和有序演替的,而是在不同平衡状态间变动②存在很大的空间(短距离)和时间(季节和年际)变化a降水年变化引起的差异(多水年与少水年)b地貌变化引起的气候差异(河谷与山地、阴阳坡等)
3、分析荒漠化的主要成因
答:荒漠化是人类过度的经济活动和潜在的自然因素相互影响、共同作用的产物。
㈠自然因素:①气候干旱、剧烈的降水变化、大风频繁提供了动力基础。
②土层薄、质地粗:沙质、结构松散提供了动力和物质基础③以灌丛、草原植被为主,盖度低植被覆盖度低
㈡人为原因:①人口压力大:37%的世界人口分布在干旱区②贫困:干旱/荒漠化地区分布着世界大部分的低收入国家③掠夺式的土地经营和资源利用是荒漠化
的直接原因如:过度耕垦、超载放牧(为求得短期的经济利益,牧民尽可能地放牧牲畜。
超载放牧,导致牧草生长能力和土壤结构被破坏,土地沙化,草场载畜量降低,从而形成新一轮的过牧,加速了草原退化的进程)、薪柴(在缺乏能源的地区,樵采天然植被是燃料的主要来源)和中草药采集、水资源过度利用④此外还有造成荒漠化的深层次的原因如:不适当的土地制度与政策;传统观念;有限和脆弱的资源;市场和利益驱动(如药材的采集);城镇扩张间接增加了土地的压力;对环境问题缺乏认知、错误的决策;自然和人为灾难(干旱、战争)等。