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第1章 地球系统科学与全球变化研究1

第1节 地球系统科学和全球变化研究的兴起1

一、全球变化认识的历史渊源1

二、过去全球环境变化研究的兴起2

三、新地球观下的地球系统科学和全球变化研究3

四、全球变化研究的意义6

第2节 全球变化的科学内涵与主要科学问题7

一、全球变化的科学内涵7

二、地球系统科学与全球变化研究的主要科学问题10

第3节 有关全球变化的科学活动14

一、全球变化的国际合作研究计划15

二、综合全球观测战略（IGOS）23

三、IPCC科学评估23

四、美国与欧盟的全球变化研究24

五、国际全球变化研究的主要进展与发展趋势25

六、中国的全球变化研究28

第2章 地球系统与全球变化的关键过程31

第1节 地球系统31

一、地球系统的概念31

二、地球系统的物质循环过程33

三、地球系统的非线性行为特征40

第2节 大气系统中的主要过程46

一、温室气体与温室效应48

二、大气气溶胶过程48

三、云过程53

第3节 海洋系统及其界面中的主要过程54

一、海洋对气候系统的平衡功能54

二、海气相互作用与周期性气候变化55

三、热盐环流（大洋传送带）57

四、大洋碳泵60

五、深海海底生物圈过程64

六、海陆过渡带的主要过程67

第4节 陆地系统及其界面中的主要过程68

一、陆地生态系统碳循环68

二、陆面过程72

三、无机碳收支过程73

第5节 人类生态系统的过程74

一、人类生态系统的形成和演化74

二、人类生态系统的过程及其与自然生态系统过程的差别76

第3章 全球变化的驱动力79

第1节 全球变化驱动力的来源及其特征时间尺度79

第2节 百万年以上尺度全球变化的驱动力81

一、太阳辐射输出的长期演化82

二、地外物的撞击83

三、板块运动导致的海陆分布与地貌格局演化及其环境效应86

第3节 万年至数十万年尺度全球变化的驱动力89

一、地球轨道参数的周期性变化89

二、地球系统内部对轨道参数变化的反馈91

三、构造运动和火山活动的驱动作用94

第4节 年代至千年尺度全球变化的自然驱动力95

一、太阳活动的周期变化96

二、火山喷发及火山活动的阶段性变化98

三、地球系统内部过程101

第5节 作为全球变化驱动力的人类活动103

一、土地利用/覆盖变化104

二、温室气体和人为气溶胶排放106

三、全球水循环过程的人为改变108

四、海岸带系统的人为改变110

五、生物灭绝和生物入侵110

第4章 全球变化研究的主要途径113

第1节 过去全球变化的重建113

一、基本假设114

二、过去全球变化信息的环境属性115

三、过去全球变化信息的空间和时间属性129

四、重建过去全球变化的基本步骤137

第2节 全球变化的观测与监测139

一、空基和地面观测140

二、对地观测系统与全球变化卫星142

三、全球观测系统146

第3节 全球变化的模拟149

一、气候模式和地球系统模式149

二、区域气候模式158

第5章 过去全球环境变化159

第1节 全球自然环境长期演化的阶段划分159

一、无机自然地理环境时期159

二、古海洋自然地理环境时期161

三、古全球自然地理环境时期170

四、古自然地理环境向现代自然环境迅速过渡时期172

五、现代自然地理环境时期的特征175

第2节 第四纪冰期与间冰期环境变化180

一、第四纪冰期-间冰期旋回180

二、末次冰期最盛期的环境188

第3节 全新世全球环境变化197

一、全新世的气候变化197

二、全新世气候变化的环境响应203

第4节 过去2000年全球气候变化214

一、过去2000年的冷暖变化阶段214

二、中世纪暖期和小冰期215

第6章 人类活动与现代及未来的全球变化221

第1节 全球尺度人类活动因子的变化221

一、1万年以前采集-狩猎活动为主时期的环境影响221

二、公元1800年以前农业与早期工业活动的环境影响227

三、公元1800—1950年人类活动对环境的影响236

四、公元1950年以后人类活动加速变化及其环境影响238

第2节 20世纪全球变暖242

一、近百年气候变化242

二、近现代气候变化的原因250

第3节 未来全球气候变化情景253

一、未来气候预估的基本思路253

二、多模式模拟的未来全球气候变化情景256

三、对全球变暖认识的确定性与不确定性260

第7章 全球变化的影响与人类的响应263

第1节 全球变化的影响263

一、人类系统的脆弱性和弹性263

二、全球变化导致的资源与灾害变化所产生的影响268

三、与导致全球变化的责任相关联的影响272

四、全球变化与国家安全277

五、气候变化影响评估模型279

第2节 全球变化的减缓与适应行为282

一、减缓全球变化的行为283

二、适应全球变化的行为289

第3节 全球变化应对行为决策294

一、不确定性条件下的有限理性判断和决策294

二、全球变化应对行为的主要特点298

第8章 全球变化影响与人类响应的历史与未来303

第1节 第四纪全球变化与人类演化303

一、第四纪之初的干旱化与人类起源303

二、末次冰期与现代人生存空间的扩展305

第2节 全新世全球变化与古文明兴衰306

一、人类对从末次冰期到全新世间冰期环境转换的适应306

二、文明古国兴衰的气候变化背景312

三、公元前1200年前后的干旱与地中海地区文明的衰亡316

第3节 过去2000年全球变化的影响与响应317

一、过去2 500年气候变化与欧洲社会的兴衰317

二、过去2000年中气候恶化所导致的区域文明衰亡319

第4节 现代及未来全球变暖的影响与响应324

一、20世纪全球变暖的影响与响应324

二、未来的全球气候变化风险326

三、应对未来气候变化风险332

四、《巴黎协定》确立的未来全球应对气候变化基本框架333

第9章 全球变化在中国的表现及影响343

第1节 青藏高原隆起、季风气候形成与三大自然区的分异343

一、青藏高原隆起与现代地貌轮廓的形成343

二、现代季风气候的形成与演变347

三、三大自然区分异的形成348

第2节 第四纪冰期-间冰期旋回的表现350

一、中国第四纪冰期-间冰期气候变化的主要表现351

二、末次冰期最盛期的气候与自然景观格局351

三、全新世暖期的气候与自然景观格局356

第3节 人类活动对中国自然环境的影响357

一、原始农业时期人类活动对自然环境的影响358

二、传统农业时期人类活动对自然环境的影响360

三、现代人类活动对自然环境的影响363

第4节 20世纪以来全球变暖对中国的影响366

一、20世纪以来的变暖及其影响366

二、全球变暖背景下我国未来的气候变化及可能影响372

三、20世纪气候变暖与历史时期暖期的对比379

参考文献387