全球环境变化及其研究现状与发展趋势

近几年来，人类面对酸雨蔓延，暴雨、干旱、泥石流、雪崩、地震等灾难性气候和自然现象频繁发生，物种绝灭，厄尔尼诺现象加剧，越来越恶化的自然环境威胁着人类的生存和发展。早在1972年，世界科学家们就已经组织起来，向世界宣布保护我们赖以生存的地球环境；进入20世纪80年代以后，特别是80年代后期，世界灾难性天气经常发生，人类多种新的疾病蔓延，动、植物物种绝灭的加速，热带雨林的持续破坏，地球自然环境的保护日益突出。现在全球环境问题已经引起了全人类的关注。为了正确预报未来的全球环境变化，就必须准确的掌握全球环境的变化规律。

在研究全球环境变化的过程中，世界各国科学家们已经就以下两个问题达成共识：①认为世界自然环境正在逐步发生变化，而且近一个世纪以来其变化幅度超过了过去；②通过对地球历史的研究，认为地球自然环境的变化有其自身的变化规律和变化周期，人类的活动只是增强或减少了这种变化。

目前，为了解决我们人类面临的自然环境恶化的难题，各国科学家们在其政府的支持下，设立了许多国际性合作项目，著名的“国际地圈―生物圈计划（简称IGBP）”就是其中之一。这一计划将地球自然环境作为一个整体系统，分解为岩石圈、大气圈、水圈和生物圈，地球自然环境是各圈层间相互作用的结果。我们人类希望在对未来环境演化过程中占据主动地位，有意识地避免和减少一些人类持续发展中由于人类活动所造成的灾害，并能预测一些不可避免的自然灾害，将这些自然灾害所造成的损失降低到最低水平。为了能够准确预报未来人类生存环境的变化趋势和变化范围，首先我们就必须准确的掌握过去地球自然环境的变化规律、变化周期和变化幅度，以现代自然环境的空间分布规律为基点，才能比较准确的预报未来人类生存环境的变化趋势。因此，“国际地圈―生物圈计划”将“过去全球环境变化（简称PAGES）”列为核心项目之一。同时，国家科委、国家自然科学基金委员会设立了一系列项目支持我国的全球变化研究，我国政府以此为契机，于1991年在北京召开了“全国气候变化与环境问题学术讨论会”，出席会议的科学家们广泛探讨了全球环境变化问题及我国政府和我国科学家在全球变化研究中应采取的立场、面临的使命和研究任务，会议纪要成为国家科委和国家自然科学基金委员会未来10～20年重点资助的科研领域。PAGES项目主旨是定量地解释过去地球的环境变化，揭示自然环境变量，从而使我们能够评估地球生物圈、岩石圈、大气圈的人类影响，通过国内外科学家们的一致协调和努力，寻求得到和解释预测气候模型的有效资料，综合和对比冰心、大陆古地质记录，是提高古环境科学研究的一致性和基础方法。PAGES项目研究焦点集中在以下五个专门问题：

1）过去全球的气候和地球的自然环境是怎样变化的?是什么因素引起了或控制了这些变化?怎样得到这些知识让我们了解未来气候和环境的变迁?

2）人类活动在多大程度上改变了气候和全球的环境?我们怎样动态地解决从自然影响到外部驱动与内部系统导致的人类起源和发展变化?

3）人类出现之前地球系统的内部条件是什么?

4）自然温室气体变化的限度是什么?什么是对全球气候系统的自然反馈?在过去的环境变化中温室气体、地表气候和生态系统发生的系列变化是什么?

5）在社会历史时间尺度中，什么是产生气候变化的重要驱动因素?在十年或百年时间尺度的准稳定气候状态下，是什么引起了灾变气候、环境事件和环境的快速过渡时期?

目前，国内外科学家们通过十几年对过去全球环境变化的研究，认为在时间尺度上，主要研究第四纪地质时期。第四纪地质时期是地球历史的最后一页，其间发生了一系列主要事件：①地球产生过全球尺度的气候冷暖变化；②地球极地和高山地区曾经产生过大规模的冰川；③全球洋面产生过大幅度振荡和升降变化；④人类的产生及其相伴生的植物、哺乳动物和海洋生物的蓬勃发展。由于气候的冷暖变化，其他环境条件相应发生大规模变化，从而导致了全球环境系统的变迁。现今人类的生存环境是第四纪地质时期开始形成并发展起来的，与之前任何地质时代的自然环境相差甚远，所以我们研究全球环境变化最大时间尺度是第四纪地质时期，即最近300万年以来。其二，由于气候冷暖具有周期性变化，根据已经取得的研究成果，第四纪地质时期曾经有几次大规模冰川发育时期，即冰期，对应的两次冰期之间的温暖时期称为间冰期，研究最后一次间冰期和冰期的全球环境变化规律（即距今15万年以来）是第二种时间尺度。其三，全新世时期（距今10000年以来），人类文明经历了最后一次冰期的锤炼，在全球性气候转暖，动植物繁盛的促使下，产生了前所未有的飞速发展和进步，这是研究的第三时间尺度。最近2000年来，人类在生产和生活过程中，不断改变自然环境，从早期的砍伐森林，耕作农业的兴起，大量捕杀大型食草动物，到工业革命之后对山川河流的改造，自然资源的开采，人类活动对自然环境的作用越来越显著，这时人类活动已经成为引起自然环境变化的重要因素之一，这是研究全球环境变化的第四时间尺度。我们研究过去全球环境变化就是提取第四纪地质时期堆积物中环境因子的时空变化，利用“将今论古”的方法，恢复当时的全球环境的空间分布。通过科学家们的努力，已经确认气候变化是控制全球环境变化的主导因子之一。现在对黄土、冰心、深海沉积物、湖泊沉积物和岩溶堆积物（五种第四纪堆积物）这五个能够反映过去全球环境变化的关键领域的研究已经取得了丰硕的成果，并且在黄土、冰心、深海沉积物这三个方面的研究已经取得了国际公认的完整的高分辨率的古气候变化系列，因而使世界古气候和过去全球环境变化研究达到了一个新高度。