环境变化的历史记录
(一)环境变化研究的内容
环境变化研究的主要目的是从空间和时间两个尺度上研究环境变化的规律，揭示这些变化的原因，预测环境变化的未来趋势，为经济社会的可持续发展服务。
环境变化研究的主要内容有:①不同时空尺度上的环境演变过程，如大气的变化、海岸带的变化、动植物群落的变化等。②环境变化的驱动力及其对人类的影响。
环境变化的研究途径:①环境变化的历史记录，即从反映环境变化的各种载体中提取环境变化的信息，揭示过去环境变化的规律及其原因；(2)现代环境变化规律的动态监测与研究；③未来环境变化的预测。
(2)环境变化的历史记录
目前用于研究环境历史变迁的载体主要有两类:①自然载体:是指从过去某一时期形成并保存至今的自然地质体，包括沉积岩、河流沉积物、湖泊沉积物、深海和浅海沉积物、黄土、古土壤和古风化壳、溶洞石笋、珊瑚、冰川冰芯、孢粉、树木、植物残体和地貌形态；(2)人文载体:是指记录人类活动的各种材料和文字的记录，包括古代遗址遗迹、历史文献和近年来通过各种技术手段获得的气象观测资料。
通过研究各种载体中能够反映环境变化的地质、地球化学和生物特征，提取反映环境历史变化的信息，揭示引起环境变化的主要原因和驱动力。
1.树木年轮
树木年轮是由树木的周期性生长形成的。在正常年份，树木向外生长形成年轮。一个完整的年轮是由春季的粗细胞软木和夏秋季的小细胞硬木组成的，年轮的宽度受温度、水分等环境因素的影响。因此，利用树木年轮宽度、密度等指标的年际变化可以获得气候变化的信息。一般来说，湿润高寒地区的树木年轮可以反映温度的变化，而干旱温暖地区的树木年轮可以给出降雨量变化的信息。此外，通过测试和分析树木年轮木材部分的氢、氧、碳、硫和铅的同位素，可以获得温度和空气污染等环境变化的更准确信息。根据异常的树木年轮，我们还可以揭示一些环境突发事件，如火山爆发、干旱和多雨的天气。
2.湖泊沉积物
河水中含有大量的可溶性盐和少量的不溶性盐，并带有大量的碎屑。河水入湖时，水流逐渐减缓，携带的碎屑沿湖中心方向，粒径由大到小沉淀。夏季入湖水量大，沉积碎屑粒径大，湖泊面积也扩大，使湖泊沉积物常与河流沉积物重叠。秋冬季入湖水量少，沉积的碎屑粒径小，湖泊面积也减小，这样河流沉积物就会与湖泊沉积物重叠。在潮湿地区，湖泊中的可溶性离子不易沉淀，而溶解度低的铁、铝会以胶体形式沉淀。在干旱地区，由于蒸发和浓缩，可溶性盐逐渐结晶沉淀。因此，根据湖泊沉积剖面中的沉积韵律、粒度、矿物组成和孢粉、介形类等生物残体，可以获得气候、水量、水化学等环境变化的信息。
3.海积物
海洋沉积物分为浅海和深海。浅海沉积物主要由陆源碎屑物质、生物残体等组成。由于海侵和海退，陆相沉积和海相沉积互层。根据浅海沉积物剖面，可以提取海平面变化、海岸线迁移、海水温度、陆地环境变化等信息。深海沉积物主要由细粘土、化学和生物沉积物、陆地尘埃、火山灰和生物残留物组成。根据深海沉积剖面中的细粉尘和沙粒的研究，可以建立季风活动的历史；根据深海沉积物中有孔虫化石和其他生物残体的氧同位素组成，推断古温度和全球气候变化。
4.黄土和古土壤
长期以来，人们对黄土的成因有不同的认识。目前倾向于认为它是由水载沉积作用形成的。古土壤是在黄土基础上成土作用的产物。晚更新世黄土层和古土壤夹层的交替出现反映了冰期-间冰期环境周期性变化的特征。20世纪90年代以来，中国科学家通过对黄土高原晚更新世黄土和古土壤的研究，获得了大量的古气候和古环境变化的信息，支持了黄土是水沉积的观点，古土壤是在东南季风气候占主导地位的时期形成的。
黄土和古土壤中重要的气候指标是:黄土和古土壤的粒度与季风强度有关；黄土层的磁化率可以作为季风演变的指标；古植物中有机碳和碳酸的δ13C和δ18O含量与植被、降水和温度有关。黄土地层中的孢粉类型可以推断古气候和古植被发育的广度和强度。
5.冰心
在南极、北极和中低纬度的高山地区，降雪持续多年，常年积冰形成的冰盖或冰川是古气候的重要信息库，也是气候变化的敏感指标。冰芯记录具有分辨率高、时间尺度长、环境信息多的特点。冰芯中的氧同位素可以反映气候变化。冰芯中的粒子和化学元素含量是大气演化历史的记录，冰芯中的10B反映了宇宙事件的活动历史。
各种信息载体所能提供的环境变化的信息量、时间分辨率和时间尺度见表5-3。
表5-3各种载体的时间分辨率、时间尺度及对环境变化的指示意义