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1．地球的气候历史及背景知识1

1.1　理论基础1

1.2　地球气候的演变2

1.3　地球、火星和金星的气候差异3

1.4　行星的“温室”效应3

1.5　地球上的气候记录4

1.6　气候变化——现代记录5

1.6.1　趋势和变率5

1.6.2　一致性6

1.6.3　极端事件6

1.6.4　极端事件的概率7

1.6.6　序列相关、滞后和响应时间9

1.6.5　持续和反馈9

1.6.7　循环10

1.6.8　混沌理论11

1.6.9　无序或随机效应13

参考文献和进一步阅读的材料13

第一篇　气候过程13

2．气候过程17

2.1　太阳17

2.1.1　太阳波谱17

2.1.2　太阳黑子和太阳耀斑18

2.2　地球截获的太阳辐射20

2.3　地球-大气系统的性质21

2.3.1　轨道效应21

2.3.2　大气成分22

2.4.1　吸收25

2.4　大气和地表的影响25

2.4.2　散射27

2.4.3　反射（反照率）27

2.5　全球辐射收支28

2.6　时间和空间平均辐射收支影响30

2.7　结语33

参考文献和进一步阅读的材料34

3．大气中热量与质量的传输36

3.1　基本的传输方式36

3.2　地转偏向力、涡度和罗斯贝波36

3.3　大气环流的帕尔曼-牛顿模型39

3.4.2　热带气旋43

3.4　大气环流的次级特征43

3.4.1　锋43

3.4.3　温带气旋45

3.4.4　东海岸低压46

3.4.5　季风48

3.5　移动性极地高压的概念49

3.6　计算机大气环流模型52

3.7　区域环流型55

3.7.1　北美55

3.7.2　欧洲56

3.7.3　澳大利亚57

3.8　城市气候58

3.9　结语60

参考文献和进一步阅读的材料61

4．海洋的作用63

4.1　海洋的气候过程63

4.1.1　热膨胀63

4.1.2　气候的控制因子和盐度下沉63

4.1.3　埃克曼传输65

4.1.4　大气-海洋反馈67

4.2　全球洋流67

4.3　环行洋流（旋涡）、涡流、池和环69

4.4　大气和海洋的尺度和响应时间71

4.5　南方涛动72

4.5.1　正常环流72

4.5.2　厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件74

4.5.3　拉尼娜事件78

4.6　结语78

参考文献和进一步阅读的材料79

第二篇　气候变化79

5．更新世至现代：各种尺度的气候变化83

5.1　更新世冰期83

5.2　更新世气候波动的证据83

5.2.1　定年技术83

5.2.2　深海δ18O记录84

5.2.3　更新世环境变化的地貌证据86

5.3　晚更新世气候86

5.3.1　δ18O的最新记录86

5.3.2　噪音、“颤动”和Dansgaard-Oeschger振荡88

5.3.3　Heinrich浮冰事件89

5.3.4冰期时热带温度的矛盾现象90

5.3.5　冰期时的大气环流91

5.3.6　冰消期94

5.3.7　新仙女木事件97

5.4　全新世气候97

5.5　历史记录99

5.6　实测记录100

5.6.1　温度100

5.6.2　降水102

5.7　结语103

参考文献和进一步阅读的材料104

6.2.1　银河系中太阳轨道的变化107

6.2.2　彗星107

6．气候变化的原因107

6.2　外部因素107

6.1　引言107

6.2.3　太阳辐射量的变化（辛普森理论）108

6.2.4　轨道参数变化（米兰柯维奇假说）109

6.3　地质因素111

6.3.1　大陆漂移111

6.3.2　造山运动112

6.3.3　火山作用113

6.3.4　地磁作用115

6.4.1　二氧化碳和甲烷变化116

6.4.2　海洋的加热和冷却116

6.4　陆-海-气系统116

6.4.3　冰、雪和尘埃引起的反照率改变117

6.4.4　南极冰涌（威尔逊理论）118

6.4.5　北大西洋热盐下沉118

6.4.6　北极的冰冻和融化119

6.4.7　海平面作为冰消期的触发机制119

6.4.8　二甲硫化物和云的作用120

6.4.9　海洋中的丰富含铁量121

6.5　随机共振121

6.6　周期和历史记录122

6.6.1　太阳黑子周期122

6.6.2　太阳黑子与准两年振荡123

6.7　结语124

6.6.3　天文周期、世界范围的干旱和降雨124

参考文献和进一步阅读的材料126

7．人类对气候的影响129

7.1引言129

7.2　“温室”效应的加剧129

7.2.1　发现129

7.2.2　机制130

7.2.3　人类活动产生的“温室”气体130

7.2.4　不确定性134

7.2.5　CO2的消失135

7.3　20世纪全球变暖的不确定性136

7.3.1　温度变化的描述136

7.3.2　地表温度资料的偏差137

7.3.4　温度确实在上升吗？138

7.3.3　太阳活动与“温室”加热138

7.3.5　云的作用140

7.3.6　硫酸盐气溶胶的作用142

7.3.7　尘埃的作用144

7.4　“温室”效应的气候模拟146

7.4.1　利用计算机模拟大气环流146

7.4.2　大气环流相似152

7.5　“温室”效应加剧的警告154

7.6　臭氧的消耗155

7.7　“核冬天”158

7.8　结语160

第三篇　气候变化的影响161

参考文献和进一步阅读的材料161

8．气候变化对人类健康的影响167

8.1　世界前景167

8.1.1　世界人口统计167

8.1.2　全球预测168

8.1.3　边缘社会169

8.2　健康与气候变化169

8.2.1　人类健康的定义170

8.2.2　疾病的历史171

8.2.3　气候变化的历史影响172

8.2.4　气候变化和犯罪173

8.2.5　身心压力173

8.2.6　媒介传染病174

8.2.7　蚊媒疾病176

8.2.8　蜱媒、螨媒传染病（斑疹伤寒）178

8.2.9　其他传染媒179

8.2.10　水传染媒疾病180

8.2.11　呼吸疾病181

8.3　气候变化引发的自然灾害与人类健康问题182

8.3.1　洪水182

8.3.2　干旱183

8.3.3　灌丛火灾183

8.3.4　对更多灾难的预防和后果184

8.4　臭氧损耗的影响184

8.4.1　对紫外线辐射量的影响184

8.4.2　UV辐射与皮肤185

8.4.3　UV辐射和眼睛187

8.4.4　UV辐射与免疫力189

8.4.5　以澳大利亚为例来研究190

8.5　不确定性192

8.5.1　旧疾病的重现192

8.5.2　新疾病193

8.6　结语194

参考文献和进一步阅读的材料196

9．气候变化对生态系统的影响199

9.1　生物种群的分布现状199

9.2　气候影响生态系统的模拟200

9.3　“温室”效应加剧对植物的影响204

9.4　臭氧亏损对植物的影响206

9.5.1　历史记录207

9.5　与气候有关的生态系统的变化207

9.5.2　未来变化209

9.6　生态系统对气候的影响212

9.7　结语213

参考文献和进一步阅读的材料214

10．中国的气候变化216

10.1　更新世的气候216

10.1.1　第三纪气候216

10.1.2　更新世气候217

10.1.3　向全新世的转变219

10.2　全新世气候220

10.2.1　大暖期220

10.2.2　气候突变223

10.2.3　近3ka中国东部的气候变化224

10.3　近500年气候变化226

10.3.1　降水量变化226

10.3.2　气温变化228

10.4　近100年气候变化230

10.4.1　气温变化231

10.4.2　降水量变化232

10.4.3　气候变暖234

参考文献和进一步阅读的材料236

11．跋239

11.1　大气辐射强迫变化的相对重要性239

11.2　有利于冰期的反馈过程的展望242

参考文献和进一步阅读的材料244