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