E Rb E
C
C C
Rf
Rb E
C
C E
C Rf Rb
Rf
E
E Rb
Rb
E
Rf
D
CE
E Rf
E Rf
Rf Rb EE
Rf
CE E
C C 30oS
C
C
C
60oS
D： 沙 漠 砾 岩
南极
C： 煤
Rb：红层 Rc：珊瑚礁
Rf：礁 E：蒸发岩 冰碛岩
300N 古纬度 冰流方向
石炭纪和白垩纪时期的自然带分布（引自白顺良等，1984）
30％，如果按照现代
大气成分估算，地球
的平均温度在20亿年
以前均应处于冰点以
1
下，大气中含量远高
于现代的CO2等温室气
0.9
体的强温室作用应是
地球保持温暖状态的
0.8
原因。
相对于现代太阳光度
0.7 0
Ma BP 2 .4
65
225
570 1000
第四纪
上新世 中新世 渐新世 始新世 古新世
白垩纪
侏罗纪
三叠纪 二叠纪 石炭纪 泥盆纪 志留纪 奥陶纪 寒武纪
2000
3000
4000 4600
全球平均温度 全球平均降水
冷 现代 暖
现代
干
湿
第四纪冰期
地球历史的绝大
部分时期是温暖
的，从地质时期
的气候演变看，
目前所处的第四
石炭－二叠纪纪冰期 纪冰期是相对寒
冷的时期。
前寒武纪冰期
地球气候的长期演变(L. A. Frakes,1984）
-1
3
3
0
1 1
10
10
5
10
理想泛大陆的气候状况模拟(据Kutzbach和 Gallimore, 1989；引自R.J. Huggett, 1991)
巨大的陆地使得气 候的大陆性极其显 著，并存在大尺度 的冬夏季风环流。
整个陆地上的年降 水量大多不超过 720mm，东海岸日 降水量超过2mm， 西海岸日降水量平 均达2mm的地区位 在冬季受西风带控 制的中纬度地区和 赤道辐合带控制下 的赤道地区。
低纬地区降水小于 蒸发，中纬度地区 降水大于蒸发。
a. a石石炭炭纪纪
北极
60oN C
C
C E
Rf CE
E
C CC C
Rf C
C CC CE
C Rb
C
C
CE
E Rf
30oN
C Rf E
C
E
E
CE D Rf E
E
C C Rb
Rf C Rf Rb
Rf C
C Rb
RbC
ECCRRbEfCRECbERf
CE C E
全球气候变化
2、6500万年以来新生代气候
大洋传送带
洋流是自然界的冷热水管。 洋流变动与气候变化密切相 关，互为因果。
密度差异是海 洋水团运动的 重要原因。
密度取决于温 度和盐度。低 纬地带因蒸发 强而盐度高， 但同时温度也 高，所以密度 并不高。
当洋流向高纬 运动过程中， 温度下降而盐 分保留，所以 密度增大而下 沉。再沿洋底 流向低纬地带。
表层水温 (℃ ) 18
时 间 （ M aB P ）
60
50
40
30
20
10
0
20
-3
古新世
始新世
澳大利亚从南极洲分离
建立起绕极环流
渐新世
中新世
印度大陆向欧亚大陆的接近，南
大洋和杜累克海峡增宽
上更 新新 世世
-2
15
6.2～5MaBP，
杜累克海峡的张开,冰川在南“Messinisn 盐度-1 危
南极洲和澳大利亚之间的
极大陆上逐步发育起来 机”，大洋中的盐
10
进一步分离，塔斯马尼亚 海道开启,出现大规模的
海冰
地中海与世界其 它大洋分离
度 冻下 结降 温约 度提6％高，，海0造水Oδ 成高纬地区的海冰 进一步扩展 1
5
南北美洲之间的通道关闭
2
0
在上新世的轻微转暖之后。到3MaBP北半球的气候变冷导致冰3 川
的显著扩展，在北大西洋中发现有冰漂碎屑存在，标志着作为第
全球气候变化
主要内容
1、 6500万年前的地球气候 2、 6500万年以来新生代气候 3 第四纪气候 4 末次冰期气候 5 气候的快速变化 6 全新世环境 7 2000年来的气候变化
一开一合谓之变，化新裁旧谓之变
1
9 2
6
4 7 3
5
8
时间
周期、准周期变化
平稳序列
趋势变化
变率变化
四纪特征的冰盖迅速增长与消融的时期的开始
新生代以来的大陆漂移与温度变化（M.A.J. Williams等，1997）
A 白垩纪与早第三纪
B 晚第三纪
表层水
北大西洋 深层水
南极 底层水
白垩纪到早第三纪的大洋环流及其与晚第三纪以来大洋 环流的对比(J. Rogers,1993）
0
5
10
MaBP
巴基斯坦
古土壤
15
哺乳动物牙齿
的珐琅质
北美
马牙齿珐琅质
20
-15
-10
-5
0
5
δ 13C (‰ )
13C显示的7MaBP前后巴基斯坦和北美地区从C3植物到 C4植物的转化（引自Turekin,1996）
森林/疏林 草原化森林
稀树草原 灌木草原 萨王纳草原
0% 现 代 植 物 群 落 中C4 植 物 所 占 比 例100%
RRb fC
C
C
C
赤道
EE
E E EC
E C
CC
C E CCC C
60oS
南极
30oS
E E
E
Rf
b. 白垩b纪白垩纪
60oN
CC 北极
C
C
C
C
C
CC
C
C
CCC
C
C
C
C CC CC
30o N
C
Rf E
EC
E
C
Rb
C
Rb
Rf C
E Rb
C Rb Rb
Rf
Rf
EC
Rb EC
E
E
E EC
Rf
(a) 年较差（℃）
50
40
20
30 10
冬温< 0℃ 夏温> 30℃
20
10 30
40 50
60
劳亚古陆
(b) 年降水率（mm/d）
1.5 2
1.5 2
1.5
2
泛大洋 0
(c) 年有效降水
（降水－蒸发，m m /d）
1
60
1
0
特提斯海 冈瓦纳古陆
0
60
120
(d) 年土壤湿度（cm）
5
10
10
5
0
5
MaBP
10
15
东非
20
-15
-10
-5
0
5
土 壤 碳 酸 盐 中 的δ 13C (‰ )
东非地区2.4MaBP前后环境的变化（引自Steven M意义的板块 运动的开始。自此之后，地壳的演变主要 表现为大陆的合并与解体的板块运动旋回 阶段。
可能在距今11.5亿年前后存在一个主要大 陆块联合在一起的古联合大陆（ProtoPangaea）时期，
在距今10～6亿年期间，古统一大陆解体。
现代的海陆分布格局 是由约200MaBP的泛 大陆和泛大洋分裂形 成的。
突变：均值、周期、 变率
在时间坐标上 环境演变的基 本表现形式 （据Hare 1979 年修改）
全球气候变化
1、 6500万年前地球气候
温度 ℃
（ ）
现代CO2含量
25
现代太阳光度
冰点 0
大气中有水和 二氧化碳
-25
-50 4
大气中无水和 二氧化碳
3
2
1
距 今 10亿 年
地球历史早期时太阳
的光度比现代低20～