兰州大学地理学基地课程教学大纲全球环境变化一、说明（一）课程性质该课程是国家理科基础科学与人才培养基地班地理学专业本科生高年级必修课程。
（二）教学目的通过课程的学习，使同学了解在全球尺度上的由于自然和人为原因造成的环境变化问题的实质以及人类如何应对全球环境变化问题，回答以下问题：1．大气中CO2如何影响全球温度？2．什么决定了海面变化、海面变化怎么样海岸环境？3．大气组成、地球温度随时间是如何变化的？4．海洋、大气及陆地自然地理状况中决定气候时空模式的控制因子是什么？5．全球变暖的实质是什么？温室气体的来源是什么、如何控制？6．臭氧层空洞是如何产生的？如何保护平流层臭氧？7．酸雨和光化学污染产生的原因及防治？8．自然和人类迁移、人口增长是如何影响陆地环境的？9．全球尺度的自然灾变对于地球上一般生命及具体到人类的作用是什么？同时使同学熟悉环境变化研究领域的前沿科学问题，引导同学熟悉环境变化领域的专业外语词汇和科学论文英文写作，通过课堂训练和文献阅读，使同学基本掌握地球科学论文的英文写作技能，为独立完成所在领域的论文英文撰写奠定基础。
（三）教学内容全球环境变化课程阐述了地表自然环境在历经了漫长的演化过程后，随着人类的出现和人类文明的高度发展，受到的人类活动深刻影响。
阐明人类赖以生存的地表环境的自然演化过程、全球环境的控制因子（太阳辐射、大气、海洋、冰川等）的相互作用机理及其反馈机制、环境变化对人类社会已经或可能造成的影响和人类在发展过程中如何实现人类与自然协调相处等重大科学问题。
首先了解全球环境的背景知识，如地球在太阳系中的形成、内部结构、表面特征、板块构造格局等；然后介绍地球环境形成演化过程中最重要的一环——大气圈的演化历史及其在地球温度变化中的作用，通过地球表面新生代以来温度变化了解全球环境的过去变化过程；在现代环境格局下，大气和海洋环流、海面变化及其环境效应是当代环境变化的重要组成部分；大气中二氧化碳、甲烷等温室气体含量的变化是近代以来全球温度升高的原因之一，温室效应的机理、温室气体的来源及其控制正是当前全球环境问题中各国家间争论的焦点；平流层（同温层）臭氧（O3）是太阳光线中紫外线的天然屏障，但是由于氟利昂（CFCs）的使用导致臭氧层的破坏甚至臭氧空洞的出现，对人类及地球表面生物的生存构成严重威胁，保护臭氧层也是当前全球环境问题的重要任务；化石燃料燃烧、工业废气的排放导致低层大气成分的改变，酸雨、光化学污染也成为严重的环境问题；人类迁移、人口增长导致的在区域开发、资源利用过程产生的环境问题也是全球环境问题不可忽视的方面；地球生命进化繁衍过程中还受到灾变（主要是大的地质灾害）的影响，灾变也会对地球环境产生重要影响，地质历史时期的灾变对全球环境造成的影响是未来可能灾变发生时对人类环境造成影响的类比。
作为双语教学课程，教学内容还增加英文科学论文写作部分，介绍国际科学论文写作规范和要点、科学论文摘要写作示例，按科学论文摘要和综述论文分别进行课堂写作训练，评阅指导。
（四）教学时数总学时数：54学分：3（五）教学方式多媒体双语教学（英文教材、英文讲授、中文辅导），课堂讲授与课外练习相结合。
二、本文第一部分背景知识第一章变化中的地球教学要点：主要介绍全球环境的背景知识，如地球形成演化、内部结构、外部特征、板块构造等，介绍全球环境变化涉及的各个要素。
教学时数：2学时教学内容：第一节太阳系和地球的起源一、银河系及其子星的形成1.银河系及子星的年龄2. 银河系的形成3. 最初的成分二、太阳系1. 恒星的形成2. 太阳系是银河系中的星系3. 太阳系中的九大行星4. 行星的特征（质量、半径、密度、反射率等）第二节地球内部结构一、我们是如何知道地球内部结构及其成分的1.结构的推断来自对地震学的研究2.内部的物质组成的推断来自对陨石的研究和试验二、内部结构1.地表：地壳2.外层：地幔3.内层：地核第三节地球磁场一、地球磁场的产生二、地球磁场的概念三、地球磁场的特点第四节地球表面特征一、表面特征的形成1.地球内能使陆地、海洋、山脉、火山等形成2.太阳能使空气、温度和生命得以维持的重要原因二、表面特征1.海洋和陆地①海洋（洋脊、海底火山、深槽、还有平原和河流三角洲）②陆地2.冰盖和岛屿3.山脉4.火山5.高原6.平原7.沙漠8.河流三、它们的分布范围及其原因第五节板块构造一、板块运动的驱动力二、陆漂移学说的证据1. 非洲和南美洲吻合得很好2. 来自不同大陆的两块岩石有相同时代三、从大陆漂移理论（20世纪早期）到板块构造理论四、地表的七个主要板块和几个次生板块考核要求：掌握地球各圈层的结构、地球磁场极性与变化、表面各地貌类型特征专业词汇。
第二章年代学教学要点：介绍记录环境变化的内在地质时钟、地球的年龄的计算、放射性时钟、放射性碳定年、岩石与陨石定年、太阳系与地球年龄、地壳事件定年等。
教学时数：4学时教学内容：第一节环境记录中的内在地质时钟环境变化的年代记录有以下几种：一、树轮年代学1.原理2.方法3.包含的信息二、冰芯1.原理2.方法3.应用二、珊瑚1.原理2.方法3. 包含的信息三、 沉积物 1. 原理 2. 方法第二节 外推法计算地球的年龄第三节 放射性地质时钟一、基本概念.1. 核种2. 同位素二、放射性测年的原理1. 放射性衰变的的基本法则：t N ∆∆ =N λ- 其中tN∆∆表示 随时间的变化率，N 是在那瞬间出现的放射性核的数量，λ为 衰变常数。
也可表示为：N=N 0e -λt 其中e (e=2.718)2. 半衰期λ=0.693/t (1/2)第四节 放射性碳测年一、碳的起源，14C 1. 宇宙射线的产生H + (p)+ atmosphere neutrons (n)n + 14N 14C +p 14C+O 2 14CO 22. 放射性碳测年的可能性 二、射性碳测年1. 14C 的半衰期是5730年(14C/12C)sample =(14C/12C)atmosphere ×e-λt年龄t =λ1⨯()()sampleC C atm C C 12/1412/14ln , λ=0.693/5730y=1.21×10-4y -12. 方法：常规方法：计算绝对的放射量 AMS 方法：测量14C 的相对含量 3. 测年范围放射性测年的时间范围应限制在40000年之内第五节岩石和陨石的定年方法地质年代表：第六节太阳系和地球的年龄第七节地壳事件定年与地质年表考核要求：掌握利用树木年轮、14C、及其它放射性同位素测年的原理和应用范围，熟悉年代学专业词汇。
第三章大气圈演化教学要点：介绍现代大气组成、大气圈结构、辐射平衡与大气保温效应——“温室效应”、大气的起源、大气质量与组成如何随时间变化、大气中氧气的独特性以及大气的综合历史等。
教学时数：5学时教学内容：第一节现代大气组成一、现代大气组成的原因二、现代大气组成1.大气中的两种主要气体①气体：氮气、氧气②形成2. 第三种气体①气体：氩(1%)②形成3. 其他气体与N2, O2，Ar.相比，其他气体的量相对很少海平面附近的干洁空气组成===============================================组分体积含量分子量===============================================氮气78.084 28.0134氧气20.9476 31.9988氩气0.934 39.948二氧化碳0.0314 44.00995氖气0.001818 20.183氦气0.000524 4.0026氪0.000114 83.80氙0.0000087 131.30水蒸气0.00005 2.015944. H2O和CO2①在大气中的作用②形成及其影响因素第二节大气圈的结构一、对流层1.概念2.底层和顶层的对比3.发生的天气现象4.对全球变化研究的意义二、平流层。
1.概念2.高度范围三、逸散层四、热层第三节辐射平衡与大气的保温——温室效应一、太阳光线的组成1.可见光2.红外线3.紫外线二、地表接受的主要射线二、温室气体1.形成2.主要气体（H2O和CO2）三、辐射平衡1.概念2.产生的影响第四节大气的起源一.大气层是如何形成的1.稀有气体2.解释依据二、解释大气和海洋历史证据来源和太阳相比，地球表面1.地表H同位素D和2H的比值高2.地表C、H比例相当高3.大气层中的稀有气体相当丰富。
三、地球上大气的起源1. 地球增长时包围的气体和在太阳中的大致平衡。
2. 万有引力使地球保留了一定的气体。
3. 当地球达到现在的规模，已分离成铁质的地核和硅酸盐的地幔，是火星碰撞的结果。
4. 大气层的暂时高温（高达16,0000K），使原始大气层和上地幔的大部分气体离开星球。
5. 早期大气层主要是水蒸气。
后辐射冷却凝结进入海洋，那时和海洋超过了现在的规模。
6. 太阳系的物质中由于C与H较低。
CO2和CH4，可能像H2O 、Ne或Ar一样,产生C的气体在发生碰撞时离开地球。
7 碳质球粒状陨石给地球C，氧化后变成CO2再升温。
8. 岩石表面Na、K、Mg、Ca这些阳离子和水中的H+交换后成碱溶液，从而吸收空气中的CO2来减少大气层中的CO2含量。
9. 随着温室气体的减少，地表温度增加到了适合生命出现的程度。
早期像这样的适温细菌出现。
10 生命出现后氧气增加。
第五节大气的质量与组成如何随时间变化第六节大气中氧气的独特性第七节大气圈的综合历史考核要求：掌握大气圈的组成、结构、演化历史和大气的温室效应，熟悉掌握与气候变化有关的专业词汇。
第四章自然灾变与生命史教学要点：介绍地质记录的灾变事件、星外物体与地球撞击和白垩纪——第三纪界限、古生代与中生代界限上的物种灭绝、未来可能的灾变等。
教学时数：4学时教学内容：第一节地质记录中的地质事件一、关于地球上生命史的几种观点1.岩石水成论2.火成论3.达尔文的进化论二、灾变论的提出三、引起灾变的三种基本因素1.大陆冰川2.火山喷发3.星外天体第二节星外天体对地球的冲击——白垩纪—第三纪（中生代—新生代）界限一、中生代末新生代初发生了自然灾变二、对引起这种灾变的原因探讨1.物种之间的竞争2.微生物作用3.行星际的影响①如何判断这种影响②为何在白垩纪—第三纪引起灾变.三、与地球撞击而导致物种大量灭绝的原因1.这种撞击使尘埃、水和气体被吹到了大气中.2.彗星中的碳化合物转变成了窒息生命的氰气3.释放大量CO2到大气层中石灰石溶解4. 引起一些短期的环境事件，如酸雨和森林火灾第三节古生代——中生代（二叠纪—三叠纪）界限的物种灭绝一、二叠纪—三叠纪界线初大量物种灭绝二、对引起这种灾变的原因探讨1.单独的陆块出现2.玄武岩大量涌出3.大气中含硫的悬浮微粒第四节未来的灾变一、未来是否有可能再次发生灾变事件1.两种观点2.提出理由二、人类活动所造成的危害考核要求：了解地球在地质历史上曾经经历的灾变及其对地球生物的和人类的影响。