古气候学

课程编码：180083070900P1002H 英文名称：Paleoclimatology 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：熊尚发等

古气候学是通过地质-生物记录与模拟手段，研究地质历史时期气候变化的特征、过程和机制的学科。本课程从全球视角，以碳循环、构造变动、海洋化学、季风变化、冰川冰盖等关键过程为主线，阐述古气候学的基本概念、核心内容及其与地球系统科学的紧密联系，使学生对地质历史时期以温室、冰室为代表的气候变化过程和机制有一个框架性的理解和整体性的认知。

地史学、沉积学、地球化学

第一章 研究内容与研究简史 1学时 熊尚发
第1节 研究范畴（含指标、年代学简介）与研究历史简介
第2节 古气候学与地球系统科学
第3节 古气候学与社会需求
第4节 国内外相关研究计划简介
第二章 古气候研究中的科学方法论 1学时 熊尚发
第1节 波普尔的科学方法论简介
第2节 古气候学研究的基本原理
第3节 运用可证伪性原理分析古气候研究案例
第三章 黄土与陆相沉积记录 3学时 刘平
第1节 陆地记录简介
第2节 黄土、地史时期古土壤与古风成沉积
第3节 河湖相沉积记录
第4节 岩溶洞穴沉积记录
第5节 冰川与冰缘沉积
第6节 陆相生物化石记录
第四章 冰芯记录 3学时 刘平
第1节 全球冰芯记录介绍
第2节 冰芯记录的时间标尺
第3节 冰芯中的稳定同位素记录
第4节 冰芯温室气体记录
第5节 冰芯粉尘和火山灰记录
第6节 冰芯与古气候对比
第五章 海洋沉积记录 3学时 吴海斌
第1节 海洋沉积记录
第2节 有孔虫和海洋微体古生物
第3节 深海氧同位素记录
第4节 海洋碳同位素记录
第5节 海洋生物标志物与古温度、盐度记录
第6节 珊瑚记录
第7节 古CO2浓度记录
第8节 陆地风化剥蚀的海洋记录
第9节 古气候与海洋化学的长期演化
第六章 大气与海洋过程 3学时 吴海斌
第1节 基本概念
第2节 行星风系与大气环流
第3节 全球和亚洲的季风
第4节 厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、沃克(Walker)环流
第5节 温室气体与温室效应
第6节 大洋环流与气候
第7节 构造变动与大洋环流
第8节 海洋碳库与碳循环
第七章 古气候定量化与模拟 3学时 吴海斌
第1节 古气候参数的定量化重建原理和方法
第2节 基于统计模型的定量化重建
第3节 基于记录-数值模拟结合的定量化重建
第4节 其它古气候定量重建方法
第5节 古气候模拟与气候模型简介
第6节 早期地球气候的模拟
第7节 新生代气候模拟
第8节 气候模拟对古气候学的贡献
第八章 地球早期的气候 3学时 熊尚发
第1节 地球早期环境演化背景
第2节 地球早期O2和CO2的变化历史
第3节 雪球地球假说
第九章 古生代地球气候 3学时 熊尚发
第1节 古生代气候概述
第2节 构造变动、陆地植物早期演化与气候变化
第3节 老红砂、古生代红层与气候
第4节 石炭-二叠纪冰期
第5节 古生代生物灭绝事件与气候变化的可能关系
第十章 中生代地球气候 3学时 熊尚发
第1节 中生代地球气候概况
第2节 Pangea(超大陆)聚合-开裂与气候变化
第3节 超级季风(Mega-Monsoon)
第4节 白垩纪气候
第5节 中生代-新生代的气候过渡
第十一章 新生代地球气候 3学时 熊尚发
第1节 新生代气候变化的趋势和周期特征
第2节 新生代CO2浓度变化
第3节 古近纪和新近纪的重要气候事件概述
第4节 古新世/始新世高温事件(PETM)
第5节 始新世/渐新世(E/O)转折与早渐新世冰盖扩张
第6节 晚渐新世增温与早中新世变冷
第7节 中中新世暖期(Mid-Miocene Climate Optimum)
第8节 中新世南极冰盖的扩张
第9节 晚中新世的北极冰川/冰盖状况
第10节 上新世暖期
第11节 上新世/更新世过渡期的气候与北极冰盖扩张
第十二章 第四纪的重要气候事件 3学时 刘平
第1节 第四纪气候变化的阶段性特点
第2节 中更新世转折(Mid-Pleistocene Transition)
第3节 中布容事件(Mid-Brunhes Event)
第4节 冰期-间冰期旋回中南北半球气候的耦合与非耦合性
第十三章 第四纪气候的不稳定性 3学时 刘平
第1节 气候不稳定性的记录
第2节 气候不稳定性事件与气候快速变化旋回
第3节 气候不稳定性的区域表现和南北半球联系
第十四章 全新世气候与人类活动 3学时 吴海斌
第1节 末次冰消期
第2节 全新世气候的总体特征
第3节 全新世大暖期
第4节 全新世气候变化的不稳定性
第5节 中世纪温暖期与小冰期
第6节 全新世气候变化与人类活动
第十五章 构造尺度的气候变化机制 6学时 熊尚发
第1节 地球气候的两种状态(冰室和温室气候)
第2节 CO2、海洋化学、造山运动与冰室-温室气候
第3节 有关构造尺度气候变化机制的理论与假说
第4节 新生代构造尺度气候变化的机制
第5节 第四纪构造尺度气候变化机制
第十六章 轨道尺度气候变化机制 3学时 刘平
第1节 气候变化的天文理论
第2节 地球轨道参数与日照量
第3节 米兰科维奇理论对气候记录的成功解释
第4节 轨道尺度气候周期的长期演变
第5节 米兰科维奇理论面临的问题
第十七章 短尺度气候变化机制 3学时 吴海斌
第1节 千年-百年尺度气候变化的周期性和非周期性
第2节 千年-百年尺度气候变化机制
第3节 两极跷跷板效应(Bipolar Seesaw)
第4节 冰盖消融与气候突变事件
第5节 年际-年代际气候变化的可能机制
第6节 人类活动的气候效应
第十八章 碳循环、水循环与地球系统过程 6学时 吴海斌
第1节 地球系统深部和表层碳循环概述
第2节 地球系统碳循演化历史和机理
第3节 地球系统水循环与气候演化
第4节 地球系统碳循环与水循环的耦合机理
第5节 未来地球系统碳循环和水循环变化趋势
第十九章 考试 3学时 刘平
第1节 考试

熊尚发，博士，研究员，中国科学院地质与地球物理研究所。博士生导师。1996年于中国科学院地质研究所获博士学位。主要从事黄土-红粘土沉积学、大陆风化历史和新生代沉积与古气候学研究。2004年获第四届“中国第四纪研究青年科学家奖”。
吴海斌，博士，研究员。中国科学院地质与地球物理研究所。博士生导师。2002年于中科院地质与地球物理所获博士学位。2009年入选中科院“百人计划”，晋升为中科院地质与地球物理所研究员；2012年获国家杰出青年科学基金，2018年入选国家“万人计划”科技创新领军人才。主要从事古气候变化与碳循环领域的研究，基于地质－生物记录和数值模拟结合，在古碳循环模型研制、陆地碳库变化与人类活动的关系、古气候参数定量化重建方面取得成果。在SCI刊物发表论文60余篇，论文被引用4000余次。曾获国家自然科学二等奖(排名第三)、中科院青年科学家奖、刘东生青年地球科学家奖等奖项。
刘平，博士，副教授，中国科学院大学。主要从事第四纪地质学、磁性地层学、环境磁学和古地磁学研究，2008年中国科学院地质与地球物理研究所获博士学位，2011年中国科学院大学任专职教师。