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历史地质学/古气候学:简介

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从国际空间站看到的飓风弗朗西斯。

在本文中,我们将简要概述什么是古气候学,然后再深入探讨细节。

什么是古气候学?

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顾名思义,古气候学是研究古代气候的学科。气候可以定义为天气的大趋势:西雅图昨天下雨只是天气现象;西雅图经常下雨就是气候。

根据定义,古气候学必须包含整个气候学,加上一些用于了解过去状况的技术。现在,气候学是一门复杂的科学,因为气候由许多相互作用的组成部分组成。对该主题的完整介绍必须处理诸如海洋盐度、陆地生物生产力、大气成分、化学风化对气候的影响、气候对化学风化的影响、煤炭沉积、火山活动的影响(短期和长期)、地球轨道变化以及其他数十个因素的影响和关系。要详细探讨所有这些因素,需要详细讲解,这将使本教科书失去平衡,使其需要一个新的标题,例如历史地质学以及你想要了解的关于气候的一切

相反,我们将更多地关注用于了解过去气候的方法,而不是理解驱动气候的潜在原理。

方法:测量

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测量的金标准是仪器测量,例如用温度计、气压计、雨量计等进行的测量。然而,此类测量只在最近才开始进行,显然地质学家必须在其他地方寻找古气候数据:他们必须查看沉积物和化石记录。

在古气候学中,地质记录与事实之间的关系并不像地质学的其他领域那样简单明了:没有东西像(例如)古代温度与风成沙与古代沙漠的关系那样简单,或者化石与古代生物的关系那样简单。相反,地质学家发现有必要发展代理指标。代理指标可以定义为我们可以测量但不是我们想要测量的东西,但与我们想要测量的东西之间存在已知的关系。代理指标可以通过多种方式得到证明:通过测试它目前是否指示我们认为它指示的内容,通过对自然界或实验室实验的观察;通过理论依据表明代理指标应该指示我们认为它指示的内容;通过与我们已经确信的代理指标进行比较;或这些因素的任何组合。我们将在后续文章中研究这些代理指标中的部分内容。

方法:模型

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正如我们上面所述,气候很复杂,气候模型也很复杂,为了不使本书加倍长度,我们必须将气候模型视为包含气候学家积累知识的黑盒子。

也就是说,气候模型的构建对我们来说很有意义:我们可以利用模型来确定过去的气候应该是什么样子,然后将它与我们拥有的关于气候实际是什么样子的证据进行比较。如果两者吻合,那么这将增强我们对代理指标和模型的信心。

这也为我们提供了一种检查过去地质事件重建的方法。例如,如果地质学家告诉我们曾经在大陆沿岸存在山脉,如果气候模型告诉我们山脉应该在它的背风一侧形成雨影沙漠,那么如果我们在正确的地方找到与正确日期相对应的沙漠的证据,那么这将增强我们对模型的信心,也增强我们对地质学家声称曾经在他们说过的那个地方存在山脉的信心。通过这种方式,古气候学不仅可以从历史地质学的其他领域获取证据,还可以为它们提供证据。

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