全球气候与环境变化考试知识点梳理(1)

一、名词解释核心知识点(对应回忆卷第一题)

1. 全新世大暖期(Megathermal)

  • 定义:全新世中期(8.2-4.2ka BP)的气候阶段,是全新世中最温暖且相对稳定的时期,全球气温普遍高于现代。
  • 关键特征:降水显著增加,北半球中高纬度地区植被覆盖扩张,东亚夏季风增强,为人类文明发展(如农业起源、城邦兴起)提供了有利气候条件。
  • 关联考点:与后续 4.2ka 干旱事件形成对比,影响红山文化、良渚文化等史前文明的兴衰。

2. 新仙女木事件(Younger Dryas)

  • 定义 :距今 12800-11500 年的快速降温事件,是末次冰期向全新世过渡的急剧升温过程中最后一次强冷事件,持续约 1300 年。
  • 命名依据 :因丹麦 Allerod 冰缘沉积物中发现北极苔原植物仙女木(Dryas Octopetala)化石而得名。
  • 核心机制:主流观点认为是冰湖溃决导致淡水注入北大西洋,中断温盐环流;未解难题是为何事件持续上千年(模拟显示淡水注入停止后环流应快速恢复)。
  • 环境影响:格陵兰降温、热带辐合带滞留时间变化,导致低纬地区北半球干旱、南半球湿润。

3. 末次冰盛期(LGM)

  • 定义:末次冰期中大陆冰盖达到最大规模的时期,Clark 等界定为 26.5-19ka BP。
  • 关键特征
    • **全球降温:**北半球降温幅度大于南半球,高纬大于低纬,陆地降温是海洋的 1.5-2 倍;
    • **冰盖扩展:**北半球冰盖面积为现今 3 倍,扩展中心在 60°N 左右,南半球占比不足 3%;
    • **海平面下降:**全球约 5.5% 的水以冰形式储存,海平面下降 90-120 米,大陆架广泛出露;
    • **气候干旱化:**大气水汽含量减少,全球降水减少,沙漠扩张,黄土堆积强烈,西风带加强并向赤道迁移。

4. 微生物泵(Biological Pump)

  • 定义:海洋中微生物(如浮游植物、浮游动物)通过光合作用吸收大气 CO₂,将其转化为生物有机碳,通过沉降作用向深海输送的过程。
  • 冰期关联:末次冰盛期海洋生命活跃,微生物泵作用增强,导致大气 CO₂含量减少,进一步加剧全球变冷。
  • 考点延伸:与全球碳循环相关,是气候系统中 "海洋 - 大气" 相互作用的关键环节。

5. 哈德来环流(Hadley Circulation)

  • 定义:低纬度地区的大气环流圈,由赤道地区空气受热上升,向两极输送,在副热带地区下沉形成的闭合环流。
  • 气候影响:新仙女木事件中,北半球强降雪延长寒冷春季,为补偿热量平衡,哈德来环流加强,导致热带辐合带在南半球滞留时间增长,引发低纬地区干湿格局变化。
  • 关联知识点:与西风带、东亚季风共同构成全球大气环流核心系统,影响区域气候分异。

6. 温室效应(Greenhouse Effect)

  • 定义:大气中温室气体(CO₂、CH₄等)吸收地面长波辐射,减少热量向宇宙空间散失,使地球表面温度维持在宜居范围的现象。
  • 核心考点
    • 冰期 - 间冰期波动:冰期时 CO₂、CH₄含量降低,温室效应减弱,加剧变冷;间冰期相反;
    • 人为影响:工业革命后温室气体排放增加,强化温室效应,导致全球变暖。

7. 潜热(Latent Heat)

  • 定义:物质在相变过程中(如水汽蒸发、凝结,冰雪融化、冻结)吸收或释放的热量,不引起温度变化。
  • 气候意义:是大气能量传输的重要形式,如海洋水汽蒸发吸收潜热,随环流输送至陆地凝结释放,影响降水分布和季风强度;冰川融化吸收潜热,减缓区域升温。

8. 其他高频名词(补充回忆卷未列但 PPT 重点提及)

  • 米兰科维奇周期 :地球轨道参数(偏心率、黄赤交角、岁差)的周期性变化,驱动第四纪冰期 - 间冰期旋回,核心是北半球 65°N 夏季太阳辐射变化。
    • 偏心率:周期约 100ka,影响太阳辐射年累积量;
    • 黄赤交角:21.5°-24.5° 波动,周期 41ka,影响季节差异;
    • 岁差:周期约 21ka(23ka 与 19ka 叠加),影响太阳辐射季节分配。
  • 大陆漂移学说:魏格纳(1912 年)提出,认为全球大陆曾为泛大陆(Pangaea),后逐渐漂移至现今位置,证据包括大陆轮廓吻合、古生物地层相似。
  • 灾变论(Catastrophism):居维叶(Cuvier)提出,认为地球历史上曾发生多次突发性灾难事件(如大洪水、小行星撞击),导致生物大规模灭绝和环境剧变。
  • 均变论(Uniformitarianism):莱尔(Lyell)提出,核心是 "现在是过去的钥匙",认为地质过程是长期、连续、渐进的,而非突发性灾难主导。

二、判断选择核心知识点(对应回忆卷第二题)

1. 气候系统关键参数与现象

考点 核心内容 正确结论
拉尼娜现象 赤道太平洋东部海表温度(SST)异常偏低,赤道太平洋涛动(ENSO)呈负相位 拉尼娜 = SST 东低西高 + ENSO 负相位
陆地最大碳库 土壤碳库是陆地生态系统最大碳库,其次为植被碳库 正确选项为 "土壤碳库"
最长碳循环时间尺度 深海碳循环(碳在深海储存、循环)时间尺度最长(千年至百万年);海气交换(年际)、浅海表(百年)、土壤 - 大气(百年至千年) 正确选项为 "深海"
太阳黑子 太阳活动的标志,其周期性变化(约 11 年)影响太阳辐射输出,可能与全球气候千年 / 百年尺度波动相关(如全新世冷事件) 太阳黑子活动与气候波动存在关联
北大西洋涛动(NAO) 北大西洋亚速尔高压与冰岛低压之间的气压差波动,强 NAO 时西风增强北移,北欧变暖、北非干旱 中世纪暖期时 NAO 偏强
全球变暖 工业革命后人为活动(温室气体排放)导致全球气温快速上升,20 世纪末气温是过去 1400 年最高;米兰科维奇周期无法解释近现代快速升温 近现代变暖速率在过去 2000 年无先例

2. 地质年代与测年技术

  • 古地磁测年原理:地球磁场极性会周期性反转(如布容正向期、松山反向期),岩石 / 沉积物形成时会记录当时的地磁极性,通过对比已知极性年表确定年代(对应回忆卷简答题 1)。
  • 常见测年方法
    • 放射性碳(¹⁴C)测年:适用于数万年尺度,但可能受年轻碳污染低估年龄;
    • 释光测年(pIRIR):用于土壤、沉积物测年,单颗粒(SG)技术可量化生物扰动速率;
    • 氧同位素测年:通过冰芯、有孔虫壳体 δ¹⁸O 记录,反映温度和冰量变化。

3. 关键理论与提出者

理论 / 学说 提出者 核心观点 考点结论
均变论 查尔斯・莱尔(Charles Lyell) 现在是过去的钥匙,地质过程连续渐进 回忆卷选择题 "均变论提出者" 答案
大陆漂移学说 阿尔弗雷德・魏格纳(Alfred Wegener) 全球大陆曾为泛大陆,后漂移分离 学说曾遭质疑,因缺乏动力学机制
大冰期理论 路易斯・阿伽西(Louis Agassiz) 第四纪存在大规模冰期活动 首次系统提出冰期对地表的改造作用
四次冰期模式 A. 彭克(Albrecht Penck) 阿尔卑斯山存在贡兹、明德尔、里斯、玉木四次冰期 后被黄土多旋回记录修正(不止四次)
米兰科维奇理论 米卢廷・米兰科维奇(Milutin Milankovitch) 北半球 65°N 夏季太阳辐射变化驱动冰期 - 间冰期旋回 存在 "100ka 问题"(偏心率贡献最小却主导冰量周期)

4. 正误判断核心考点(对应回忆卷判断题)

  • ❶ "全球生命大爆发在第一次大氧化事件后快速出现"→ 错误。第一次大氧化事件(约 24 亿年前)使大气出现自由氧,而全球生命大爆发(寒武纪大爆发)发生在约 5.4 亿年前,时间间隔遥远。
  • ❷ "格陵兰冰芯气泡中只含有 CH₄"→ 错误。冰芯气泡含多种气体,包括 CO₂、CH₄、N₂等,是重建古大气成分的核心载体(如 δ¹⁸O 记录古温度)。
  • ❸ "岁差周期"→ 正确表述:岁差是地球自转摇摆导致黄道与天赤道交点变化,周期约 21ka(23ka 与 19ka 叠加),影响太阳辐射季节分配;错误表述:岁差周期为 41ka(混淆黄赤交角周期)。
  • 补充高频判断题:
    • "末次冰盛期冰盖扩展中心在南极"→ 错误(北半球 60°N 左右);
    • "米兰科维奇理论可解释近现代全球变暖"→ 错误(近现代变暖是人为温室气体排放主导);
    • "4.2ka 干旱事件仅影响中东地区"→ 错误(全球尺度,影响古埃及、阿卡德帝国、红山文化等)。

三、简答题核心知识点(对应回忆卷第三题)

1. 古地磁测年原理(回忆卷简答题 1)

  • 核心依据:地球磁场具有周期性极性反转(正向:磁场方向与现代一致;反向:与现代相反),形成全球通用的 "地磁极性年表"。
  • 测年流程
    1. 采集岩石 / 沉积物样品(如黄土、火山岩、深海沉积物);
    2. 测量样品剩余磁性,确定其形成时的地磁极性;
    3. 将样品极性序列与已知年代的地磁极性年表对比,匹配后确定样品形成年代。
  • 适用范围:主要用于百万年至数十万年尺度测年,是第四纪环境演变研究的重要定年手段(如黄土 - 古土壤序列定年)。
  • 考点延伸:与放射性碳测年、释光测年的适用尺度对比。

2. 沃克环流影响(回忆卷简答题 2)

  • 定义:赤道太平洋地区的纬向大气环流,由东太平洋冷海水上翻导致空气下沉,西太平洋暖海水蒸发导致空气上升形成闭合环流。
  • 主要影响
    • 正常状态:维持赤道太平洋东冷西暖的海温分布,调控热带降水格局(西太平洋多雨,东太平洋干旱);
    • 异常状态:
      • 厄尔尼诺(ENSO 暖相位):沃克环流减弱,东太平洋海温升高,导致南美洲西海岸多雨、东南亚干旱;
      • 拉尼娜(ENSO 冷相位):沃克环流增强,东太平洋海温更低,导致东南亚多雨、南美洲西海岸干旱;
    • 关联气候事件:影响全球季风系统(如东亚季风、南亚季风),与干旱、洪涝等灾害密切相关。

3. 大西洋温盐环流(THC)机制及影响(回忆卷简答题 3)

  • 核心机制 :由海水温度和盐度差异导致的密度驱动环流,又称 "大洋传送带"。
    1. 北大西洋高纬地区:海水冷却(辐射冷却)+ 蒸发浓缩,盐度升高、密度增大,形成深层流下沉;
    2. 深层流向南输送:沿大西洋底部流向南极,与南极底层流汇合;
    3. 表层流北上补偿:低纬地区温暖低盐海水向北输送,补充高纬下沉的海水,完成循环。
  • 气候影响
    • 热量输送:将低纬地区的热量输送至北大西洋高纬,使北欧气候显著暖于同纬度其他地区;
    • 冰期 - 间冰期关联:末次冰盛期温盐环流关闭,导致北大西洋周围陆地强烈变冷,全球气候恶化;
    • 快速气候事件:新仙女木事件、8.2ka 寒冷事件均与温盐环流中断 / 减弱相关。

4. 陆地生态系统与气候之间的相互作用(回忆卷简答题 4)

  • 双向作用机制
    1. 气候对陆地生态系统的影响:
      • 温度 / 降水:控制植被类型分布(如热带雨林、温带草原、荒漠的分异),影响植被覆盖度和生长速率;
      • 气候变化事件:如 4.2ka 干旱导致浑善达克沙地荒漠化,红山文化先民南迁;全新世大暖期促进植被扩张,支撑农业发展;
      • 极端气候:冰川扩张、沙漠化导致生态系统退化,生物多样性减少。
    2. 陆地生态系统对气候的反馈:
      • 碳循环反馈:植被通过光合作用吸收 CO₂,土壤储存有机碳,是全球碳库的重要组成部分;植被破坏导致 CO₂释放,强化温室效应;
      • 地表反照率反馈:植被覆盖度高时,地表反照率低,吸收更多太阳辐射,局部升温;沙漠化地区反照率高,反射太阳辐射,局部降温;
      • 水汽循环反馈:植被蒸腾作用调节大气水汽含量,影响区域降水(如森林 "增雨效应")。
  • 考点案例:中国北方沙漠 / 沙地的 "植被 - 气候" 互动 ------ 中全新世暖期东亚夏季风增强,植被覆盖增加,风沙活动减弱;未来人为暖期潜在蒸发量增加,东部沙地植被退化,风沙活动增强。

四、论述题核心知识点(对应回忆卷第四题)

1. 新生代地理格局变化及气候环境效应(回忆卷论述题 1)

  • 核心地理格局变化
    1. 板块运动与造山运动:
      • 青藏高原 - 帕米尔高原、天山隆升:改变大气环流路径(如阻挡西风带,分流东亚季风);
      • 泛大陆解体:大陆漂移形成现今海陆分布,扩大海洋面积,影响海洋环流(如大西洋形成,温盐环流建立);
      • 副特提斯海收缩:减少低纬海洋水汽输送,加剧中亚干旱化。
    2. 冰盖发育与海平面变化:
      • 第四纪冰期 - 间冰期旋回:北半球冰盖反复扩张与退缩,导致海平面大幅波动(冰期下降 90-120 米,间冰期上升);
      • 大陆架出露与淹没:冰期大陆架出露,减少海洋蒸发面,加剧全球干旱;间冰期大陆架淹没,增加水汽供应。
  • 气候环境效应
    1. 全球降温趋势:新生代整体呈降温、干旱化趋势,第四纪进入大冰期(多次冰期 - 间冰期交替);
    2. 区域气候分异加剧:
      • 东亚:青藏高原隆升导致东亚季风形成并增强,使中国东部成为季风气候区(雨热同期),西部成为干旱区;
      • 中亚:副特提斯海收缩 + 山脉阻挡,形成温带大陆性气候,沙漠广布;
      • 北大西洋:海陆分布变化促进温盐环流形成,使北欧气候暖于同纬度;
    3. 环境事件频发:冰期 - 间冰期旋回引发沙漠化、黄土堆积、洪水等环境事件,影响生物演化和人类文明进程。

2. 气候系统要素及与气候相互作用的主要机制和途径(回忆卷论述题 2)

  • 气候系统核心要素:大气圈、水圈(海洋、湖泊、冰川)、冰冻圈(冰盖、冻土、海冰)、生物圈(植被、微生物)、岩石圈(土壤、沉积物、地形)。
  • 各要素与气候的相互作用机制
    1. 大气圈(核心驱动层):
      • 机制:大气环流(哈德来环流、西风带、季风)输送热量和水汽,调控全球气候分布;温室气体(CO₂、CH₄)通过温室效应影响地表温度;
      • 途径:大气运动(如气旋、反气旋)引发天气变化,长期环流异常导致气候异常(如厄尔尼诺、拉尼娜)。
    2. 水圈(关键调节层):
      • 机制:海洋通过温盐环流输送热量,调节全球温度;海洋蒸发提供大气水汽,影响降水;湖泊、河流调节区域湿度;
      • 途径:海温异常(如赤道太平洋海温异常)驱动大气环流异常;海平面变化影响海岸带气候和生态。
    3. 冰冻圈(敏感反馈层):
      • 机制:冰盖 / 海冰反照率高,反射太阳辐射,冷却气候(冰 - 反照率正反馈);冻土储存甲烷,解冻后释放强化温室效应;
      • 途径:冰盖扩张 / 退缩改变地表形态和大气环流;海冰变化影响海洋 - 大气热量交换。
    4. 生物圈(动态反馈层):
      • 机制:植被通过光合作用、蒸腾作用调节碳循环和水汽循环;微生物参与土壤碳分解和氮循环;
      • 途径:植被覆盖变化改变地表反照率和粗糙度,影响局部气候;生物多样性变化反映气候适应性。
    5. 岩石圈(基础支撑层):
      • 机制:地形(如山脉)阻挡或引导大气环流;土壤储存碳和水分,影响地表能量平衡;火山喷发释放 CO₂、火山灰,短期冷却、长期升温;
      • 途径:岩石风化吸收 CO₂,调节长期气候;沉积物记录古气候信息(如黄土、深海岩芯)。
  • 核心考点:强调 "系统相互作用",而非单一要素,如冰盖 - 大气 - 海洋的耦合(冰盖扩张→海温降低→温盐环流减弱→进一步冷却)、植被 - 气候 - 碳循环的反馈闭环。
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