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第1章 全球变化1

导论1

短时间尺度的全球变化4

深入探讨：飓风随着时间的推移会变得越来越强吗？10

深入探讨：南极臭氧洞的发现13

长时间尺度的全球变化16

第2章 雏菊世界：对系统的介绍24

系统的方法24

量化思考：正反馈循环的稳定性28

雏菊世界的气候系统29

有用的概念：图形和图形的绘制34

外部强迫：雏菊世界对不断增加的太阳光度的响应34

第3章 全球能量平衡：温室效应42

导论42

电磁辐射43

温度的度量47

黑体辐射48

行星能量平衡50

深入探讨：行星能量平衡51

大气的成分与结构52

量化思考：温室效应是如何起作用的：单层大气53

温室效应的物理成因57

云对大气辐射收支的影响59

气候模型简介61

气候的反馈过程62

第4章 大气环流系统67

全球循环子系统67

大气环流68

深入探讨：温度、压强和体积之间的关系——理想气体定律69

深入探讨：飓风（热带气旋）的工作原理80

全球温度和降雨的分布82

第5章 海洋环流96

风和表面环流96

深入探讨：涡度102

深入探讨：1982—1983年和1997—1998年的ENSO事件108

深海环流108

深入探讨：海洋的含盐量和地球的年龄111

有用的概念：同位素及其应用115

深入探讨：14C——一种放射性时钟116

第6章 冰冻圈123

导论123

河冰和湖冰，季节性积雪和永久冻土125

冰川与冰原129

量化思考：冰川的移动130

海冰与气候133

第7章 固体地球环流：板块构造学说138

导论139

地球结构剖析140

深入探讨：地震仪的原理142

板块构造理论147

板块与板块边界152

深入探讨：大洋中脊喷出孔处的深海生命155

固体地球的生理学：板块构造运动的推动力是什么？160

深入探讨：地质样品的放射性年龄测定162

岩石圈的循环：岩石循环163

地球历史中的板块构造运动165

第8章 元素的循环：碳和营养元素循环170

碳循环的系统方法170

有用的概念：摩尔的概念175

短期有机碳循环176

深入探讨：氧含量最低区179

长期有机碳循环182

无机碳循环184

有用的概念：pH186

碳酸盐-硅酸盐地球化学循环190

深入探讨：化学风化的生物增强作用192

有机碳循环与无机碳循环之间的联系193

磷循环和氮循环193

第9章 聚焦生物圈：新陈代谢、生态系统和生物多样性200

地球上的生命201

生物圈的构成203

生态系统205

深入探讨：生长的生理学最佳条件和生态学最佳条件206

生物多样性211

相互作用的多样性214

第10章 地球和生命起源217

导论217

深入探讨：地球年龄的确定219

太阳系的形成220

深入探讨：主序列恒星和赫罗（Hertzsprung-Russell，H-R）图222

大气和海洋的形成225

深入探讨：太阳系形成的Nice模型226

生命的起源228

深入探讨：氧气逃逸导致的大气氧化228

深入探讨：生命起源前O2的浓度230

深入探讨：活着意味着什么？231

深入探讨：生命的化合物232

第11章 生命对大气的影响：大气中氧气和臭氧含量的上升241

导论241

生命对早期大气的影响242

氧气含量的上升246

有用的概念：铁的价态249

深入探讨：非质量相关硫同位素比值及其对大气中氧气含量上升的启示251

臭氧含量的上升255

过去20亿年大气中氧气含量的变化256

量化思考：碳同位素和有机碳的掩埋260

对大气中氧气的现代控制261

第12章 长时间尺度上的气候调节268

导论268

再论早期太阳暗淡佯谬269

长期气候记录276

量化思考：雪球地球的能量平衡模拟281

深入探讨：生命是如何在“雪球地球”时期生存的？283

显生宙大气中CO2以及气候的变化284

第13章 地球历史时期的生物多样性293

生物多样性的化石记录293

有用的概念：分类学295

白垩纪—第三纪大灭绝的可能起因301

深入探讨：白垩纪—第三纪奇爱（Strangelove）海洋307

地外影响与灭绝308

第14章 更新世冰期314

更新世冰期的地质学证据315

Milankovitch（米氏）旋回318

量化思考：Kepler（开普勒）定律319

量化思考：太阳和月亮对地球倾斜度和岁差的影响322

冰河期气候反馈324

深入探讨：随机共振与快速气候变化334

第15章 全球变暖（一）近期和未来气候339

导论339

全新世气候变化340

碳储库和通量348

CO2清除过程和时间尺度352

深入探讨：吸收CO2的化学作用354

对未来大气CO2浓度和气候的预测355

深入探讨：三维大气环流模型（GCMs）361

深入探讨：CO2水平的长期预测363

第16章 全球变暖（二）影响、适应与减缓368

导论368

海平面的变化369

对生态系统的影响372

全球变暖对人类的影响374

对全球变暖的适应375

减缓全球变暖的政策377

全球变暖的经济后果382

第17章 臭氧损耗390

导论390

紫外线辐射及其生物效应391

臭氧垂直分布和气柱厚度393

查普曼（Chapman）机制395

氮、氯、溴的催化循环398

臭氧损耗化合物的源和汇399

南极臭氧洞403

深入探讨：氟利昂和臭氧损耗之间的联系是怎样被发现的403

中纬度地区臭氧层损耗的证据407

制止臭氧损耗的机制409

第18章 人类对生物多样性的威胁415

导论415

现代灭绝418

深入探讨：热带森林砍伐的其他后果422

我们为什么应该关注生物多样性429

第19章 地球和类地行星的气候稳定性436

导论436

遥远未来的气候演变437

金星和火星的气候演变439

深入探讨：地球未来气候问题的地球工程学解决方案439

其他恒星周围的可居住行星442

德雷克（Drake）方程式445

确保我们的长期生存451

附录A 单位和单位换算455

附录B 温度换算457

附录C 元素周期表458

附录D 常用数据459

专业术语表460

索引477

译后记490