近幾年來，人類面對酸雨蔓延，暴雨、干旱、泥石流、雪崩、地震等災(zāi)難性氣候和自然現(xiàn)象頻繁發(fā)生，物種絕滅，厄爾尼諾現(xiàn)象加劇，越來越惡化的自然環(huán)境威脅著人類的生存和發(fā)展。早在1972年，世界科學(xué)家們就已經(jīng)組織起來，向世界宣布保護我們賴以生存的地球環(huán)境；進入20世紀80年代以后，特別是80年代后期，世界災(zāi)難性天氣經(jīng)常發(fā)生，人類多種新的疾病蔓延，動、植物物種絕滅的加速，熱帶雨林的持續(xù)破壞，地球自然環(huán)境的保護日益突出。現(xiàn)在全球環(huán)境問題已經(jīng)引起了全人類的關(guān)注。為了正確預(yù)報未來的全球環(huán)境變化，就必須準確的掌握全球環(huán)境的變化規(guī)律。

在研究全球環(huán)境變化的過程中，世界各國科學(xué)家們已經(jīng)就以下兩個問題達成共識：①認為世界自然環(huán)境正在逐步發(fā)生變化，而且近一個世紀以來其變化幅度超過了過去；②通過對地球歷史的研究，認為地球自然環(huán)境的變化有其自身的變化規(guī)律和變化周期，人類的活動只是增強或減少了這種變化。

目前，為了解決我們?nèi)祟惷媾R的自然環(huán)境惡化的難題，各國科學(xué)家們在其政府的支持下，設(shè)立了許多國際性合作項目，著名的“國際地圈―生物圈計劃（簡稱IGBP）”就是其中之一。這一計劃將地球自然環(huán)境作為一個整體系統(tǒng)，分解為巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈，地球自然環(huán)境是各圈層間相互作用的結(jié)果。我們?nèi)祟愊Ｍ趯ξ磥憝h(huán)境演化過程中占據(jù)主動地位，有意識地避免和減少一些人類持續(xù)發(fā)展中由于人類活動所造成的災(zāi)害，并能預(yù)測一些不可避免的自然災(zāi)害，將這些自然災(zāi)害所造成的損失降低到最低水平。為了能夠準確預(yù)報未來人類生存環(huán)境的變化趨勢和變化范圍，首先我們就必須準確的掌握過去地球自然環(huán)境的變化規(guī)律、變化周期和變化幅度，以現(xiàn)代自然環(huán)境的空間分布規(guī)律為基點，才能比較準確的預(yù)報未來人類生存環(huán)境的變化趨勢。因此，“國際地圈―生物圈計劃”將“過去全球環(huán)境變化（簡稱PAGES）”列為核心項目之一。同時，國家科委、國家自然科學(xué)基金委員會設(shè)立了一系列項目支持我國的全球變化研究，我國政府以此為契機，于1991年在北京召開了“全國氣候變化與環(huán)境問題學(xué)術(shù)討論會”，出席會議的科學(xué)家們廣泛探討了全球環(huán)境變化問題及我國政府和我國科學(xué)家在全球變化研究中應(yīng)采取的立場、面臨的使命和研究任務(wù)，會議紀要成為國家科委和國家自然科學(xué)基金委員會未來10～20年重點資助的科研領(lǐng)域。PAGES項目主旨是定量地解釋過去地球的環(huán)境變化，揭示自然環(huán)境變量，從而使我們能夠評估地球生物圈、巖石圈、大氣圈的人類影響，通過國內(nèi)外科學(xué)家們的一致協(xié)調(diào)和努力，尋求得到和解釋預(yù)測氣候模型的有效資料，綜合和對比冰心、大陸古地質(zhì)記錄，是提高古環(huán)境科學(xué)研究的一致性和基礎(chǔ)方法。PAGES項目研究焦點集中在以下五個專門問題：

1）過去全球的氣候和地球的自然環(huán)境是怎樣變化的?是什么因素引起了或控制了這些變化?怎樣得到這些知識讓我們了解未來氣候和環(huán)境的變遷?

2）人類活動在多大程度上改變了氣候和全球的環(huán)境?我們怎樣動態(tài)地解決從自然影響到外部驅(qū)動與內(nèi)部系統(tǒng)導(dǎo)致的人類起源和發(fā)展變化?

3）人類出現(xiàn)之前地球系統(tǒng)的內(nèi)部條件是什么?

4）自然溫室氣體變化的限度是什么?什么是對全球氣候系統(tǒng)的自然反饋?在過去的環(huán)境變化中溫室氣體、地表氣候和生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生的系列變化是什么?

5）在社會歷史時間尺度中，什么是產(chǎn)生氣候變化的重要驅(qū)動因素?在十年或百年時間尺度的準穩(wěn)定氣候狀態(tài)下，是什么引起了災(zāi)變氣候、環(huán)境事件和環(huán)境的快速過渡時期?

目前，國內(nèi)外科學(xué)家們通過十幾年對過去全球環(huán)境變化的研究，認為在時間尺度上，主要研究第四紀地質(zhì)時期。第四紀地質(zhì)時期是地球歷史的最后一頁，其間發(fā)生了一系列主要事件：①地球產(chǎn)生過全球尺度的氣候冷暖變化；②地球極地和高山地區(qū)曾經(jīng)產(chǎn)生過大規(guī)模的冰川；③全球洋面產(chǎn)生過大幅度振蕩和升降變化；④人類的產(chǎn)生及其相伴生的植物、哺乳動物和海洋生物的蓬勃發(fā)展。由于氣候的冷暖變化，其他環(huán)境條件相應(yīng)發(fā)生大規(guī)模變化，從而導(dǎo)致了全球環(huán)境系統(tǒng)的變遷。現(xiàn)今人類的生存環(huán)境是第四紀地質(zhì)時期開始形成并發(fā)展起來的，與之前任何地質(zhì)時代的自然環(huán)境相差甚遠，所以我們研究全球環(huán)境變化最大時間尺度是第四紀地質(zhì)時期，即最近300萬年以來。其二，由于氣候冷暖具有周期性變化，根據(jù)已經(jīng)取得的研究成果，第四紀地質(zhì)時期曾經(jīng)有幾次大規(guī)模冰川發(fā)育時期，即冰期，對應(yīng)的兩次冰期之間的溫暖時期稱為間冰期，研究最后一次間冰期和冰期的全球環(huán)境變化規(guī)律（即距今15萬年以來）是第二種時間尺度。其三，全新世時期（距今10000年以來），人類文明經(jīng)歷了最后一次冰期的錘煉，在全球性氣候轉(zhuǎn)暖，動植物繁盛的促使下，產(chǎn)生了前所未有的飛速發(fā)展和進步，這是研究的第三時間尺度。最近2000年來，人類在生產(chǎn)和生活過程中，不斷改變自然環(huán)境，從早期的砍伐森林，耕作農(nóng)業(yè)的興起，大量捕殺大型食草動物，到工業(yè)革命之后對山川河流的改造，自然資源的開采，人類活動對自然環(huán)境的作用越來越顯著，這時人類活動已經(jīng)成為引起自然環(huán)境變化的重要因素之一，這是研究全球環(huán)境變化的第四時間尺度。我們研究過去全球環(huán)境變化就是提取第四紀地質(zhì)時期堆積物中環(huán)境因子的時空變化，利用“將今論古”的方法，恢復(fù)當時的全球環(huán)境的空間分布。通過科學(xué)家們的努力，已經(jīng)確認氣候變化是控制全球環(huán)境變化的主導(dǎo)因子之一。現(xiàn)在對黃土、冰心、深海沉積物、湖泊沉積物和巖溶堆積物（五種第四紀堆積物）這五個能夠反映過去全球環(huán)境變化的關(guān)鍵領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，并且在黃土、冰心、深海沉積物這三個方面的研究已經(jīng)取得了國際公認的完整的高分辨率的古氣候變化系列，因而使世界古氣候和過去全球環(huán)境變化研究達到了一個新高度。