侏罗纪时期的气候规律：中生代的温室世界
侏罗纪（约2.01亿年至1.45亿年前）是地球显生宙中生代的第二个纪，紧随三叠纪之后，并早于白垩纪。这一时期不仅是恐龙统治陆地、翼龙翱翔天空、海洋爬行动物称霸水域的黄金时代，同时也是全球气候呈现典型温室状态的重要阶段。侏罗纪的气候具有温暖、湿润、低季节性变化等特征，且在全球范围内表现出相对均一性，与现今地球的气候模式存在显着差异。本文将围绕侏罗纪气候的驱动因素、温度分布、降水模式、海洋影响以及生物响应等方面，系统阐述这一地质时期的气候规律。
全球气候背景：高CO?下的温室效应
侏罗纪的气候属于典型的温室气候模式，其核心特点在于全球气温显着高于现代，两极缺乏永久性冰盖，大气CO?浓度远超当前水平。这一现象的形成与多种地质和气候因素密切相关。
首先，侏罗纪正值盘古大陆进一步分裂的时期，大西洋开始扩张，特提斯洋（古地中海）逐渐形成。伴随大陆裂解，大规模的火山活动持续释放温室气体，尤其是玄武岩喷发（如中大西洋岩浆省）向大气输送了大量二氧化碳（CO?）和甲烷（CH?）。据地球化学模型估算，侏罗纪的大气CO?浓度可能达到现代值的4至6倍（约1200—2000 pp），远高于工业革命前的280 pp。如此高浓度的温室气体使得全球平均气温比现今高出3°C至7°C，极地温度甚至可能保持在冰点以上，因此不存在持续的冰川覆盖。
此外，侏罗纪的海平面比今天高出50至100米，广阔的浅海覆盖了许多低洼地区，如北美的桑德兰海（Sundance Sea）和欧洲的侏罗纪浅海。由于水的比热容远高于陆地，海洋的大面积覆盖使得全球气候更加稳定，减少了极端温度波动。
温度分布与纬度差异
尽管侏罗纪整体温暖，但温度仍然随纬度变化，呈现一定的气候带分布。
热带与亚热带气候
赤道附近的特提斯洋沿岸（相当于现代欧洲南部、中东和东南亚地区）属于典型的热带气候，年平均气温可能高达25°C至30°C。温暖的海水促进了珊瑚礁的繁盛，如现今德国南部和法国境内的侏罗纪灰岩地层中保存了大量珊瑚化石。这些地区的季节性变化较弱，全年降水充沛，形成了茂密的植被，如蕨类、苏铁和早期的裸子植物。
温带气候
中纬度地区（如现今北美洲和亚洲的内陆）属于温带气候，夏季温暖，冬季相对温和，年均温可能在15°C至20°C之间。例如，中国辽西地区的侏罗纪地层中保存了大量森林化石，表明这些区域曾覆盖着茂密的松柏类森林，适宜恐龙的栖息。
极地气候
最引人注目的是，侏罗纪的极地地区（如南极洲和北极圈）气候远比今天温暖。尽管存在季节性温度变化，但冬季均温可能仍高于0°C，使得极地地区能够支持森林植被的生长。例如，南极洲的侏罗纪地层中发现了大量的针叶树和蕨类化石，表明该地区曾是一片温带森林，而非冰封荒漠。
这种极地无冰的状态与现今地球形成鲜明对比，也意味着侏罗纪的全球温度梯度（赤道与极地温差）比现在低得多。这种较小的温差使得大气环流较为和缓，风暴强度可能低于现代。
降水模式：湿润主导与局地干旱
侏罗纪的降水分布主要受全球海陆分布和大气环流的影响。由于海洋面积广阔，水汽循环活跃，全球大部分地区呈现湿润气候，但也存在部分干旱带。
湿润气候区
特提斯洋周边（如欧洲南部、中国南方）由于受到海洋湿润气流的影响，降水丰富，形成了广阔的沼泽和湿地。这些地区积累了大量植物残骸，最终形成了煤炭层，如中国四川盆地的侏罗纪煤层。
此外，内陆盆地（如北美西部）由于受到季节性降水的影响，可能呈现季节性湖泊和河流系统，适宜大型蜥脚类恐龙（如梁龙、腕龙）的生存。
干旱气候区
在部分远离海洋的内陆地区（如冈瓦纳大陆的某些部分），可能存在季节性干旱。例如，澳大利亚和南非的侏罗纪地层中发现了蒸发岩（如石膏和岩盐），表明这些地区曾经历周期性干旱。然而，总体而言，侏罗纪的干旱程度远低于三叠纪，全球大部分地区仍以湿润气候为主。
值得注意的是，侏罗纪可能是全球季风系统的雏形阶段。随着特提斯洋的扩张，亚洲东部和欧洲南部可能开始出现季节性风向变化。中国南方侏罗纪地层中的韵律层（如砂泥互层）可能反映了干湿交替的气候模式，但这一时期的季风强度远不及现代亚洲季风。
海洋对气候的调节作用
侏罗纪的海洋在气候系统中扮演了关键角色，不仅调节全球温度，还影响碳循环。
海洋温度与环流
侏罗纪的海洋表层水温普遍较高，热带海域可能接近28°C至32°C，而高纬度海域也可能在10°C以上。由于两极无冰，全球温盐环流（现代大洋深层水循环的关键驱动力）尚未完全成型，但深水可能在高纬度浅海（如北极海域）形成，并缓慢向赤道方向流动。
特提斯洋作为当时最大的热带海洋，其暖流向东输送热量，调节了欧亚大陆的气候。而新生的大西洋也逐渐形成经向洋流，促进了赤道与高纬度地区的热量交换。
海洋生物与碳循环
温暖的海洋环境促进了浮游生物（如有孔虫和颗石藻）的繁盛，它们通过光合作用吸收CO?，并通过碳酸盐沉淀（如形成石灰岩）将碳长期封存。这一过程部分抵消了火山活动释放的CO?，使得侏罗纪的碳循环保持相对平衡。
然而，侏罗纪中期（约1.83亿年前）曾发生一次重大的碳循环扰动,
短期气候事件在侏罗纪同样有所表现。最着名的是托阿尔阶大洋缺氧事件（TOAE），约发生在1.83亿年前。这一事件表现为全球性的碳同位素负偏、广泛发育的黑色页岩沉积以及可能的温度波动。当前研究认为，这次事件可能与大规模火山活动触发的甲烷释放有关，持续时间约数十万年，对海洋生态系统造成显着影响。
极端天气事件在沉积记录中也有迹可循。某些风暴沉积层表明，尽管全球气候总体温和，但仍可能存在间歇性的强风暴活动。特别是在沿海地区，风暴潮可能对沉积环境产生重要影响，这在某些含化石的沉积序列中得到印证。
气候系统的相互作用网络
侏罗纪气候系统各组分间存在复杂的相互作用。碳循环是其中最关键的环节之一，连接着岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。火山活动释放的二氧化碳通过风化作用和生物吸收被部分固定，形成动态平衡。这种平衡的打破可能导致气候的显着变化，如托阿尔阶事件所展示的。
水文循环与碳循环紧密耦合。增强的降水促进化学风化，加速二氧化碳的消耗；而温暖的温度又增加蒸发，加强水循环。这种相互作用可能导致某些自我调节机制，维持相对稳定的气候状态。
生物过程在气候调节中的作用不容忽视。陆地植被通过影响反照率和蒸腾作用改变局部气候，而海洋生物则通过碳的生物泵影响全球碳循环。这些生物气候反馈在长时间尺度上可能扮演着关键角色。
综观侏罗纪气候系统，其温暖稳定的特征源于多种因素的协同作用。高浓度的温室气体、有利的海陆分布、活跃的生物圈共同塑造了这一独特的地质时期气候格局。对这一系统的深入研究，不仅拓展了我们对地球历史的认识，也为理解现今气候变化提供了深时背景。通过对侏罗纪气候规律的解析，我们得以窥见地球系统在不同配置下的运作方式，这种认识对于预测未来气候演变具有重要启示意义。
显生宙中生代侏罗纪时期的大陆地貌格局：一个动态演化的地表系统
侏罗纪时期（约2.01亿年至1.45亿年前）的地表形态展现出一幅与现今截然不同的图景，这一时期全球大陆分布和地形特征正处于剧烈变革阶段。盘古超大陆的分裂过程在这一时期达到关键节点，新生的海洋盆地开始形成，古老的山脉遭受侵蚀，而年轻的山系则逐渐隆起。这种动态的地表变化不仅塑造了独特的侏罗纪地貌景观，更为当时的生物演化和气候模式提供了基本框架。
盘古大陆的裂解与大陆重组
侏罗纪初期，地球上最后的超大陆——盘古大陆仍保持着相对完整的形态，但其内部已经出现明显的裂痕。随着时间的推移，这一巨大陆地开始沿几条主要断裂带分裂，最终导致劳亚大陆和冈瓦纳大陆的分离。这一分裂过程并非同步进行，而是呈现出明显的区域性差异。北大西洋的裂谷在早侏罗世开始扩张，形成了原始的大西洋洋盆，而南大西洋的打开则要等到白垩纪才真正开始。
特提斯洋在这一时期扮演着关键角色，作为分隔南北大陆的古海洋，其宽度和深度不断增加。特提斯洋北缘的海岸线蜿蜒曲折，形成了众多半岛和岛屿，为海洋生物提供了多样的栖息地。值得注意的是，侏罗纪中期的海平面上升事件导致特提斯洋海水大规模入侵劳亚大陆内部，在欧洲和亚洲形成了广阔的浅海环境，这些浅海区域后来成为保存化石的理想场所。
冈瓦纳大陆的稳定性相对较高，但其西部边缘已经开始出现裂解迹象。南极洲、印度和澳大利亚仍然连接在一起，但内部已经开始形成若干大型沉积盆地。非洲与南美洲的连接处则开始拉伸变薄，为后来的完全分离做准备。这种渐进式的分裂过程导致全球海岸线长度显着增加，从而增强了海洋对气候的调节作用。
主要大陆块体的地形特征
劳亚大陆北部地区以广袤的低地和准平原为主，尤其是现今的北美和欧洲北部地区。长期的侵蚀作用将这些古老的山系几乎夷为平地，形成了广阔的沉积盆地。北美洲西部已经开始出现造山活动的迹象，但真正的落基山脉隆起还要等到白垩纪。在西伯利亚地块，大规模玄武岩喷发形成了广袤的火山高原，这些暗色岩分布区后来成为研究大火成岩省的重要地点。
欧洲地区的地形尤为复杂，特提斯洋的海水入侵形成了星罗棋布的岛屿和浅海。现今的英国、法国和德国大部分地区都位于温暖的浅海环境，这些区域沉积形成的石灰岩后来成为欧洲建筑的重要材料。中欧地区则分布着一系列由华力西造山运动形成的残余山地，虽然高度已经大大降低，但仍对区域气候和降水分布产生影响。
东亚大陆块体的地形配置独具特色。华北地块和华南地块已经拼合，但两者之间的秦岭大别造山带仍然是一个显着的地形屏障。中国南方广泛分布的红色盆地开始形成，这些盆地后来成为保存恐龙化石的重要场所。长江流域的雏形开始显现，多条古河流从西部高地流向东部海域，携带着大量碎屑物质堆积在盆地中。
冈瓦纳大陆的地形相对单调，以广阔的内陆高原为主。非洲大陆内部发育着若干大型沉积盆地，如刚果盆地和卡鲁盆地的侏罗纪地层。南美洲西部安第斯山脉的雏形尚未形成，该地区仍然是相对平坦的被动大陆边缘。南极洲东部已经出现了古老的山地核心，而西部则以低地为主，这些地区被茂密的针叶林覆盖，气候远比今天温和。
印度板块作为冈瓦纳大陆的一部分，其北部边缘正逐渐靠近欧亚大陆，但两者之间仍然隔着广阔的特提斯洋。澳大利亚与南极洲的连接处开始出现裂谷系统，预示着未来分离的开始。这种独特的南方大陆地形配置对全球气候产生了深远影响，特别是对海洋环流模式的塑造。
沉积盆地与古地理环境
侏罗纪大陆上发育了多种类型的沉积盆地，这些盆地的形成与分布直接反映了当时的构造环境和气候条件。裂谷盆地是这一时期最具特色的沉积环境之一，伴随着盘古大陆的分裂，在未来的大西洋两侧形成了系列断陷盆地。这些盆地早期以陆相沉积为主，随着海平面上升逐渐转为海相环境。
北美西部的莫里森组沉积盆地是研究侏罗纪陆相环境的经典地区。这一巨大的盆地系统从加拿大南部延伸到新墨西哥州，保存了丰富的恐龙化石和其他陆生生物遗迹。沉积学研究表明，这一区域在晚侏罗世曾经历过从干旱到湿润的气候变化，反映在沉积岩相的变化上。河道砂岩与泛滥平原泥岩的互层表明季节性河流的存在，而某些层位中的钙质古土壤则指示周期性干旱事件。
欧洲北部的侏罗纪盆地以海相沉积为主，尤其是着名的索伦霍芬灰岩盆地。这一特殊的沉积环境造就了保存极为精美的化石，包括始祖鸟和多种水生生物。微相分析显示，这些石灰岩形成于安静的海湾或泻湖环境，水体盐度可能略有异常，才使得生物遗体能以如此精细的方式保存下来。
中国境内的侏罗纪盆地分布广泛，各具特色。四川盆地在这一时期开始形成雏形，沉积了巨厚的陆相地层，包括着名的自流井组和沙溪庙组。这些地层中保存的恐龙足迹和骨骼化石为研究东亚侏罗纪生态系统提供了宝贵材料。鄂尔多斯盆地则以河流湖泊相沉积为主，某些层位富含植物化石和淡水双壳类，表明湿润的气候条件。
冈瓦纳大陆上的沉积盆地规模通常较大，但研究程度相对较低。非洲刚果盆地内的侏罗纪地层记录了这一地区从陆相向海相的转变过程。澳大利亚的卡纳尔文盆地则保存了丰富的海相化石，包括菊石和各种海生爬行动物，反映当时澳大利亚西北部位于温暖的浅海环境。
山脉系统与高原分布
侏罗纪的山脉系统主要由两部分组成：古老造山带的残余和新生活动带的雏形。华力西造山带是当时欧洲最重要的山地系统，虽然经过长期剥蚀已经大大降低，但仍构成劳亚大陆南缘的重要地形屏障。这些山脉对气流的阻挡影响了降水分布，在山脉两侧形成明显不同的气候带。
中亚地区的山脉系统更为复杂。古亚洲洋的闭合过程在中亚形成了一系列拼贴地块和缝合带，这些地区在侏罗纪时仍有显着地形起伏。天山和阿尔泰山的雏形已经出现，但高度远不及今日。这些山地成为重要的水系分界，控制着中亚地区的水文格局。
北美西部的科迪勒拉造山运动在侏罗纪开始显现，但规模有限。内华达造山事件导致北美西部边缘开始抬升，形成一系列平行山脉和盆地。这种盆地山脉省的地貌特征对当地生态系统产生重要影响，创造了多样化的栖息环境。
冈瓦纳大陆内部的高原系统规模宏大但地形平缓。非洲阿拉伯地盾构成一个广阔的准平原，经历了长期的风化剥蚀。南美巴西地盾同样以平缓地形为主，显示出长期稳定的构造环境。这些古老的高原为大陆内部水系提供了基准面，形成了辐射状的水系格局。
南极洲东部的地盾在侏罗纪时已经存在，构成冈瓦纳大陆最稳定的部分。这一地区的地形起伏较小，但整体海拔较高，形成广阔的冰盖前高原。有趣的是，尽管位于高纬度地区，当时这些高原上生长着茂密的针叶林，而非今天的冰盖。
河流系统与古水文网络
侏罗纪大陆上的河流系统展现出与现今迥异的格局。北美大陆内部发育了巨大的内流河系统，这些河流源自西部高地，向东流入广阔的浅海或内陆湖泊。古流向分析和砂岩体几何形态研究表明，这些河流多为辫状河，河道宽浅，季节性变化明显。
欧洲地区的河流系统受特提斯洋海侵影响显着。随着海平面上升，许多河流下游被淹没形成河口湾环境。这些古河口地区营养丰富，成为多种生物的栖息地。某些河流携带大量碎屑物质，在海岸带形成三角洲沉积，如现今英国南部的波特兰组地层。
亚洲东部的古长江系统初具雏形。沉积学证据表明，多条源自秦岭大别造山带和西部高地的河流向东汇入古太平洋。这些河流在四川盆地和鄂尔多斯盆地等地区形成了广泛的冲积平原，为恐龙等陆生生物提供了理想的栖息环境。