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地質時代的氣候變遷. The present is the key to the past We cannot manipulate the earth. Our laboratory is the past ---McElroy 「全球變遷」的實驗室在地球的「過去」，實驗都已經做了，實驗結果埋藏在地層化石、樹輪與珊瑚之中，等著地質學者去解讀。. T= H= C= B= V= M= L= S=. 水 (Cw) 土壤 (Cs) 化學成分. 放射性定年法
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The present is the key to the past We cannot manipulate the earth. Our laboratory is the past ---McElroy 「全球變遷」的實驗室在地球的「過去」，實驗都已經做了，實驗結果埋藏在地層化石、樹輪與珊瑚之中，等著地質學者去解讀。
T= H= C= B= V= M= L= S= 水(Cw) 土壤(Cs) 化學成分
放射性定年法 十九世紀法籍物理學家Henri Becquerel及德籍物理學家Wilheim Roentgen發現地球的岩石帶有放射性,可利用測定放射性母元素與子元素之相對濃度測定岩石形成的年代 常用之放射性物質有鈾碳鉀釷及其他天然放射性元素 鈾 (母元素) 鉛 (子元素) (可測定至42億年前) 氮 + 中子 碳14 + 氫 ………….. CO2 (碳14 ) NO2 + 高能電子 古溫計 CaCo3中氧18:氧16
22億-9億年前 6億-1億年前 溫室氣體含量漸降，低日照，無冰川 氣候大致溫和，有兩次主要的冰川發育，一在奧陶－志留紀，另一為石炭－二疊紀 9億-6億年前 25億年前 首次冰川出現 1億-5千萬年前 45億-25億年前 無冰川發育，中白堊紀（100Ma）常被用來當作「無冰川世界」的標準狀態，進行古氣候模型測試 日照量低，溫室氣體含量高，無冰川
250萬年前 北極冰原自240萬年前形成以來，表現了多次消長，其變化的幅度在九十萬年前突然增大許多，並以十萬年為主要的週期消長，形成所謂冰期與間冰期旋回 北極冰形成 12,000年前 9,000年前 進入明顯的冰融期 進入明顯的冰融期, 溫度開始與現今類似，南亞季風增強 7200-6000年前 全新世最暖期 1400-1850年前 11,000-10,500年前 短暫的回冷期，冰川再度擴張，海水面再度下降，地質學家命名為新仙女木事件（Younger Dryas Event） 5千-300萬年前 18,000年前 溫度逐漸下降，南極冰原形成。青藏高原及北美西部高山隆起影響了北半球中緯地帶的大氣環流。「鹽動環流」形成。CO2的含量是現今的兩倍。 冰原的發育到達極致，故稱之為上次冰期最盛期，當時大氣中二氧化碳的分壓約為195ppm
日照強度對超長期（億年為單位）的氣候變遷有決定性角色，地球的早期因為溫室氣體含量高，補足了低日照的效應，使得早期的地球溫度相當溫暖，僅有特定的幾個時間有冰川發育。日照強度對超長期（億年為單位）的氣候變遷有決定性角色，地球的早期因為溫室氣體含量高，補足了低日照的效應，使得早期的地球溫度相當溫暖，僅有特定的幾個時間有冰川發育。 • 就千萬年的時間尺度而言，海陸佈局等古地理因素及二氧化碳含量控制了地表溫度的變化。在百萬年（106 yrs）之時間尺度上，地殼構造運動（如大山脈之隆起）及長週期的地球軌道的變化，似乎更為重要。 • 在更短時間尺度上，即千年至十萬年（103～105 yrs）的氣候變化，是受到地球繞日軌道的週期變化，亦即所謂米蘭克維契週期（Milankovich cycles）之地外營力為主要控制，伴隨著地球氣候體系內部CO2消長的回饋機制，這是目前古氣候研究中比較確定，有高度預測能力的部份。 • 我們最關心的短時間尺度，即一年至百年（100～102 yrs）的氣候變化，則受到太陽照射強度，火山噴發及氣候體系內部的回饋機制所操控。
（1）二氧化碳濃度加倍的暖化效應 之估計是否合理？
（2）近百餘年來的增溫現象是自然變異或是人類造成的？（2）近百餘年來的增溫現象是自然變異或是人類造成的？
康藏高原冰蕊中記錄的氧同位素含量似乎表明廿世紀的溫暖現象是幾萬年來逐漸增溫的必然趨勢。然而氣候模型模擬的結果則顯示，CO2與CH4增加所造成的溫室效應，應使溫度之增高超過於目前所觀測的結果，這可能是因為多出來的熱量、暫時被中層及深層海水所吸納，還未表現到地球表面康藏高原冰蕊中記錄的氧同位素含量似乎表明廿世紀的溫暖現象是幾萬年來逐漸增溫的必然趨勢。然而氣候模型模擬的結果則顯示，CO2與CH4增加所造成的溫室效應，應使溫度之增高超過於目前所觀測的結果，這可能是因為多出來的熱量、暫時被中層及深層海水所吸納，還未表現到地球表面
溫度升高的原因，除了溫室效應外，日光能量的波動，火山噴發活動的多寡，及氣候體系內部非線性的相互作用，皆可造成氣候的自然變異（natural variability）。氣象模型學者估計，火山活動的影響佔25％，太陽能10％，而其餘的65％則歸溫室效應及氣候體系內部自含的長期變異。
（3）全球暖化對我們所居住的這個區域會有什麼影響？（3）全球暖化對我們所居住的這個區域會有什麼影響？
耶魯大學的Saltzman認為，人類大量釋放CO2已使地球從近百萬年的冰期／間冰期氣候狀態跌回到上新世中期（Middle Pliocene，約四百萬年前）的溫室狀態；而上新世時期，地球上冰量的漲落主要受控於東部南極冰層的消長；而當時海水面要比現今高約20～30m，格陵蘭地區鶯飛草長植生茂盛，大不同於今天的寒冷冰封。 氣候模擬顯示，溫室效應的暖化將使北美洲中部及歐亞大陸內陸更趨乾旱，而沿海地區則面臨著因兩極冰融而造成淹沒的危險，海水面將比現在高，所有著名的海港城市，如上海、紐約，以及台北均將滅頂。類似的乾旱及海水倒灌均在不久前的地質時代中發生過，唯背後的原因不同。六千至九千年前，因繞日軌道的變化，歐亞及美洲大陸中心十分乾旱；十二萬五千年前的上次間冰期，因格陵蘭冰川的融解後退，海水面比現今高五公尺。古環境重建的研究不但証實這樣規模的變動曾經在不久前確實發生過。
（1）古／始新世交界（Paleocene／Eocene boundary，五千五百萬年前）深海環流突變，全球底流變暖； （2）又如過去百萬年間每次冰期結束時快速的冰融（deglaciation）； （3）一萬零五百年前新仙女木（Younger Dryas）的突然回冷事件。
對溫室效應全球變遷的評估主要是靠各類大氣環流模型（GCM）模擬，然而模擬的結果究竟可信度如何，還需藉古環境重建的結果加以檢驗。一般言之，GCM模擬過去2萬年來的古氣候，在中緯度地帶與地質証據頗能呼應，但對高緯及低緯地帶仍有許多相左的地方。對溫室效應全球變遷的評估主要是靠各類大氣環流模型（GCM）模擬，然而模擬的結果究竟可信度如何，還需藉古環境重建的結果加以檢驗。一般言之，GCM模擬過去2萬年來的古氣候，在中緯度地帶與地質証據頗能呼應，但對高緯及低緯地帶仍有許多相左的地方。
結語 (1) 地質時代中CO2含量高的時代，溫度及海水面均較現今為高，目前地球似乎處於一個「熱空氣-冷冰極」的失衡狀態。 (2) 上世紀以來的暖化現象，似乎是小冰期結束後全球回暖週期變化的自然趨勢，其增溫之幅度也低於氣候模型所預測之溫室效應，其中玄機，尚待分解。 (3) 以往二十萬年間之快速氣候變化事件之幅度與速率均遠甚於我們近數百年來所感知的。 (4) 氣候快速變化對生物界產生重大衝擊。 (5) 在高緯及低緯度（尤其西太平洋一帶）地區，氣候模型所模擬的上次冰期之氣候狀態與指標記錄所重建者有重大出入，亟待雙方各自檢討其方法，進一步修正、整合。
