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2021年8月26日星期四

这25亿人能不能活到2070年都是个问题

 氣候變遷超乎你我想像 2070年恐有25億人活在高溫難耐環境


楊穎婷 2020年05月07日 


人類引發的氣候危機似乎將比預期來得更快又更嚴重。最新研究顯示,每當全球平均溫度上升攝氏1度,就會增加10億人流離失所,或是被迫生活在炎熱難耐的環境中。未來50年的氣候變化,恐怕將大於過去6000年的變遷。


研究團隊指出,若是碳排放量依然居高不下,導致氣候持續升溫,首當其衝的將是亞洲及非洲等氣候溫暖地區的貧窮人口。


氣候將異常炎熱

 

《衛報》(The Guardian)報導,人類引發的氣候危機將比原先預期的時間來得更早、情況也更加嚴重。根據最新研究結果顯示,每當全球平均溫度上升攝氏1度,就會增加10億人流離失所,或是被迫生活在炎熱難耐的高溫環境。


此次研究刊登於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAS)。不同於普遍聚焦於氣候危機對物理學或經濟學的影響,此研究著重在檢視氣候危機如何影響人類的生活環境。


大部分人類生活在年均溫攝氏6度至28度的環境中,這是對於人類健康與作物生產的最理想溫度。但是隨著地球暖化,氣候急遽變化,有越來越多人的居住環境飽受極端氣候侵擾。


由於人類生活在陸地上,比起海洋動物更容易感受到氣候變遷的影響。此外,未來的大部分的人口成長將集中在原本便已相對炎熱非洲及亞洲地區。若是21世紀末的全球平均氣溫上升3度,這樣的人口因素將導致人類生活在平均增加7.5度的環境中。


在那樣的情況下,全球將有30%人口將生活在均溫29度的炎熱環境。倘若全球均溫上升3度,預計首當其衝的將是印度、奈及利亞(Nigeria)、巴基斯坦、印尼和蘇丹等亞洲及非洲國家的逾25億人口。


亞非國家首當其衝


不僅如此,氣候異常還會加劇人口遷移的壓力,同時危及作物生產情況,也可能進一步引發糧食危機。


荷蘭瓦荷寧罕大學(Wageningen University)生態學者斯海佛(Marten Scheffer)指出:「我認為平均溫度超過29度是令人難以居住的。人們會需要遷移或者適應,但是適應能力又存在一定的極限。若是人們有足夠的金錢和能源,便能使用冷氣機、空運糧食,如此必定不會有問題。然而多數人的情況卻非如此。」


斯海佛提到:「我們知道大多數的生物棲息地受到氣溫影響。舉例來說,企鵝只會生活在冰冷的海域裡,珊瑚則是生長在溫暖的海水中。但是我們沒有預料到人類也相當敏感。」


對此,斯海佛進一步解釋:「我們以為人們有良好的適應力,是因為我們會穿著服裝、使用暖氣或冷氣。然而,事實上多數人生活的舒適帶正史無前例迅速變化。」


致力降低碳排放量 


研究團隊表示,他們希望這項研究結果能夠敦促各國政府單位致力降低碳排放量,並共同解決遷移問題,因為每當全球均溫上升1度,被迫生活在炎熱地區的人口便會增加10億人。


共同參與本次研究的南京大學生命科學院教授徐馳說:「顯然我們將會需要一項全球性的解決方案,才能保護我們的孩子免於這種可預見的改變所帶來的社會緊張局勢。」


谢选骏指出:这25亿人能不能活到2070年都是个问题。

看来美国的枪击人祸的空前爆发,也是气候天灾的一个体现。

 氣候變化的原因、後果和證據


民報新聞 2019年12月22日


氣候變遷是指氣候在一段時間內的波動變化,一段時間也可能是指幾十年或幾百萬年,波動範圍可以是區域性或全球性的,其平均氣象指數的變化。目前對氣候變遷討論最多的是關於環境政策,對當代氣候的影響,也就是說人為因素對氣候的影響,尤其是關於全球暖化問題。而對於當前發生的全球暖化,多數氣候科學家認為「人類活動極有可能是,導致近半個世紀的全球暖化現象的主要原因」。


氣候變化的原因


對氣候變遷影響的因素來自多方面,包括太陽輻射、地球運行軌道變化、造山運動、溫室氣體排放等(下文再討論)。由於地表許多間接影響氣候的因素反應較慢,如海洋溫度變化,冰山融化等,所以氣候變遷相對直接影響氣候的因素變化來說,可能要等幾個世紀,甚至更長的時間才能顯現出來。


◆自農業發展以來,特別是工業革命開始以來,化石燃料燃燒、毀林、水稻種植、畜牧業、工業生產和其他人類活動有所增加。


◆大氣中的溫室氣體,如二氧化碳、甲烷和水蒸氣,吸收地球表面發出的紅外輻射,然後重新輻射,從而造成溫室效應。


◆冰蓋、海冰、陸地植被、海洋溫度、風化速率、海洋環流和溫室氣體濃度直接或間接地受到大氣的影響。然而,它們也都回饋到大氣中,並以不同的方式影響大氣。


◆地球軌道的週期性變化和相對於太陽的軸向傾斜(發生幾萬至幾十萬年)會影響太陽輻射在地球表面的分佈方式。


◆板塊構造運動改變了大陸品質的形狀、大小、位置和高度以及海洋的測深能力(bathymetry),對大氣和海洋的環流產生了強烈的影響。


◆太陽的亮度隨著恒星的老化而繼續增加,隨著時間的推移,太陽將越來越多的能量傳遞到地球大氣層。


氣候變化的後果


氣候變化影響天氣模式,氣象元素如溫度、濕度、風速、降雨及極端天氣事件可影響空氣污染物的排放、化學特性、沉積和輸送。大氣中的二氧化碳濃度增加和溫度上升會延長花粉傳播季節,並提升花粉的濃度,導致某些人出現過敏和哮喘。


◆最熟悉和可預測的現象是季節性週期,人們調整他們的服裝,戶外活動,恒溫器和農業實踐。


◆人類社會在適應性變化方面已經發生變化,儘管有大量證據表明,面對迅速而嚴重的氣候變化,某些社會和文明已經崩潰。


◆氣候成分之間的複雜回饋在氣候系統中會產生「臨界點」,在氣候系統中,系統一個組成部分的微小、漸進的變化可能導致氣候突然變化。


◆生命史受到氣候變化的強烈影響,其中一些氣候變化從根本上改變了進化過程。


氣候變化帶來,除了最顯然而見的融冰、海水上升、全球暖化外,氣候變化實際上亦迫使生態系統,包括生存其中的動物與我們人類,在意想不到的方面適應它帶來的影響。以下是其中六個:


1.人類性行為減少


在少子老化的社會,出生率下降的原因多樣,除了因避孕方法普及和經濟衰退外,原來也關氣候變化事。美國全國經濟研究所的研究論文發現,天氣熱影響性慾,減低出生率。但凡氣溫高於攝氏26.6度的夜晚,從該天起計8至10個月後的出生率,都比平均低0.4%。換言之,每一個氣溫過高的夜晚都會拉低美國整體出生嬰兒數約1,000 人。「1,000人」放諸美國人口來似乎只是滄海一粟,但根據推算,未來炎熱夏夜將由一年30天飆升至90天,每年會少10萬名嬰兒出生,若把全球各國出生率影響計算在內,數字只會更駭人。


2.夜不成眠


在城市生活,不論學生還是上班族多少受睡眠負債困擾。長期失眠、睡眠不足造成慢性疲勞,積累成疾長遠引致抑鬱症、心臟病、失智症、癌症等。若氣候變化趨勢持續,都市人睡眠不足的情況只會變本加厲。麻省理工媒體實驗室的預計,到 2050 年,每年每100個美國人就會多6個無眠夜,到2099年更會增至14晚。與其他氣候變化影響一樣,窮人往往是首當其衝的一群,負擔不起冷氣錢的家庭和怕冷又怕熱的老人最受影響。


3.熱到躁,人更暴力


所謂「熱到躁」斷不是說說而已,熱浪不單令我們心煩易怒,行事魯莽,而且更容易誤解別人的舉動含有敵意。事實上,炎熱地區的犯罪率確比其他地區要高。去年有研究調查近60個國家,發現天氣愈熱,發生暴力罪案機率愈高,而且預計未來全球氣溫每升攝氏1度,謀殺案就會上升6%。


4.飛機難起飛


在過去這個夏天,光是美國鳳凰城就有 40 班航班因天氣極度炎熱(不是霧霾或颶風)而遭取消。為甚麼?皆因熱空氣密度比冷空氣低,空氣愈熱,當中可供承托機身的空氣分子就愈少,飛機起風難度隨之增加。其實長跑道有助飛機產生更多升力,因此空氣密度低不一定會令飛機無法起飛,不過對於部分規模較小的機場如鳳凰城而言,就肯定是個難解的問題。


5.北極熊混種變灰北極熊


全球暖化,融冰不斷,原本主要出沒浮冰的北極熊被迫退守內陸,交配季節在陸地遇上灰熊雜居,混種成灰北極熊,褪去雪白毛色,換上灰熊的淺棕皮毛。有指這類天然雜交是北極熊在全球暖化中求生的權宜之計,因灰熊基因可適應較和暖氣候,而且兩熊雜交的後代會失去保暖用的厚重皮毛,使灰北極熊更耐熱。表面看來雖然有利生存,不過實際上真正的北極熊的存亡愈發岌岌可危,阿爾伯塔大學生物學教授Andrew Derocher指:「我也不想這樣說,不過從遺傳學角度出發,灰熊基因最終很大機會蠶食北極熊。」牠們侵略性強。


6.鯊魚襲擊有增無減


鯊魚襲擊人類的案例年年上升,科學家推算原因有二。一是海水溫度上升逼鯊魚北上,二是夏日延長令更多泳客到海灘戲水,兩者結合使發生鯊魚襲擊的機率大增。而鯊魚襲擊人類又使獵鯊漁民「出師有名」,激怒鯊魚,也是鯊魚襲擊案增加的主因。去年因受人類挑釁而發生的鯊魚襲擊案就有156宗。


氣候變化的證據


所有的歷史科學都有一個問題:當他們在時間上探索得更遠時,他們越來越依賴零碎和間接的證據。地球系統的歷史也不例外。跨越上個世紀的高品質儀器記錄存在於世界大部分地區,但記錄在 19 世紀變得稀少,在 18 世紀晚期之前很少有記錄。其他歷史檔,包括船舶的日誌,日記,法院和教堂的記錄,和稅單,有時可以使用。在嚴格的地理環境中,這些來源可以提供霜凍、乾旱、洪水、海冰、季風日期和其他氣候特徵的資訊,在某些情況下,這些氣候特徵可追溯到幾百年前。


幸運的是,氣候變化在自然界中也留下了各種各樣的特徵。氣候影響樹木和珊瑚的生長、動植物物種的豐度和地理分佈、海洋和湖泊的化學性質、寒冷地區冰的積累以及地球表面物質的侵蝕和沉積。古氣候學家研究這些影響的痕跡,設計聰明而微妙的方法來獲取有關過去氣候的資訊。


過去氣候變化的大部分證據都是間接的,因此古氣候學需要大量的調查工作。在可能的情況下,古氣候學家試圖用多行證據來交叉檢驗他們的結論。他們經常面臨相互矛盾的證據,但是,這和其他科學一樣,通常會導致對地球系統及其複雜歷史的理解加深。新的資料來源、分析工具和儀器正在變得可用,而且該領域正在移動。


氣候變遷的證據可以從各方面看出來,從19世紀中葉,就有全球大氣溫度變化的記錄,再早的情況雖然沒有直接的記錄,但可以依據間接的來源確定,如植被分布、積冰層的研究、古樹的年輪、海平面變化、冰川地質學等。


考古學研究


從古代人類分布,農業生產的方式,考古的發現,口頭傳說和歷史文獻中,可以發現歷史上氣候變遷的情況,氣候變遷曾經造成多個文明的毀滅。


冰川


南極沃斯托克站冰層研究檢測出過去450,000年中二氧化碳、溫度和塵埃變化情況。


冰川能顯現出氣候變遷的明顯證據,當氣候變冷時,冰川範圍擴大,氣候變暖時冰川收縮。冰川的變化會將影響氣候的因素放大,同時也對自然造成影響。1970年代,根據高空攝影,已經對全球的冰川情況完成詳細的記錄,記錄了覆蓋240 ,000平方千公尺的大約100,000個冰川,以前的估計全球冰川覆蓋面積應該是約445,000平方千公尺,世界冰川監測所每年收集冰川萎縮和物質平衡的數據,根據數據證實,全世界冰川在1920年代和1970年代是處於擴大狀態,在1940年代曾經萎縮,從1980年代中期到現在又處於萎縮狀態。物質平衡數據顯示冰川物質已經連續17年處於消失狀態。


最重要的氣候變遷是上新世中晚期(約三百萬年前)的冰河期和間冰期循環,最近的一次間冰期(全新世)已經延續了約11,700年。


植被


植被的變化也反映了氣候的變遷情況,哪怕氣候微小的變化,如果造成溫度和降水增加,植物生長茂盛,會固定二氧化碳。如果氣候急劇變化,會導致植物死亡和土地沙漠化。


冰芯


對冰芯鑽探分析,例如對南極冰層的分析,可以發現大氣溫度和海平面的歷史變化情況,對封凍在冰層氣泡中的氣體研究,也可以發現歷史大氣的二氧化碳含量變化情況,對研究古代和現代大氣狀態的區別提供了非常有價值的信息。


年輪氣候學


年輪氣候學是根據樹的年輪研究古代氣候變遷的學科,寬的年輪證明當時氣候濕潤,適合植物生長,窄的年輪證明當時氣候條件不好,不利於植物生長。


孢粉分析


孢粉學是研究當代和化石植物孢子和花粉的學科,根據孢粉化石可以分析古代植物種類的分布情況,不同種類的植物花粉形狀、結構、表面狀態都不同,花粉表面含有彈性物質,可以抵禦腐蝕,在河流、湖泊、沼澤等不同時代的沉積層中發現的花粉化石,可以確定植物分布的變化情況,由此推測當地的氣候條件變化。


昆蟲


在不同時期沉積物中經常發現昆蟲的化石,研究昆蟲種類的變化也可以推測當時氣候條件的變化。


海平面變化


用檢潮儀可以檢測海平面的變化情況,現在常用高度計和人造衛星軌道結合測量海平面的變化,海平面的漲落是大氣溫度變化和冰川融化造成的。


正在進行的氣候變化正在由空間、陸地表面以及世界海洋表面和之下的感應器網路監測。過去 200-300 年的氣候變化,特別是自 200 世紀初以來的氣候變化,由儀器或工具記錄和其他檔案記錄。這些書面檔和記錄提供了過去幾百年來一些地方的氣候變化資訊。一些非常罕見的記錄可以追溯到1000多年前。研究儀器記錄之前的氣候變化的研究人員越來越依賴自然檔案,自然檔案是記錄過去氣候某些方面的生物或地質過程。


這些自然檔案,通常被稱為代理證據,是極其多樣化的。它們包括,但不限於過去植物和動物分佈的化石記錄、海洋和大陸以前狀況的沉積和地球化學指標,以及過去氣候特徵的地表特徵。古氣候學家通過收集湖泊、沼澤和海洋沉積物的核心或圓柱形樣本,來研究這些自然檔案。通過研究地表特徵和地質地層;通過檢查活樹和死樹核心或部分的樹環圖案;鑽入海洋珊瑚和洞穴石筍;深入南極、格陵蘭島的冰蓋和西藏高原、安第斯山等高原高海拔冰川;以及各種其他手段。提取古氣候資訊的技術不斷得到開發和完善,新型自然檔案得到認可和利用。


谢选骏指出:看来美国的枪击人祸的空前爆发,也是气候天灾的一个体现。

划时代的工业革命,以往被巴望成人类的福星,现在却现形为人类的灾星。

 氣候變遷的原因

臺北市中正區公園路64號 氣象查詢


工業革命前的氣候變遷


在地球的歷史中有很多次的氣候變化,地球輻射平衡的變化是過去氣候變化的主要驅動因素。從冰期開始到過去近300萬年,有充分的證據顯示,這段期間的氣候變化與地球圍繞太陽的軌道的週期變化有關,也即所謂的米蘭科維奇循環(圖1)。這些週期改變了每個緯度每個季節接收的太陽輻射(但幾乎對全球年平均值沒有影響)。有許多研究顯示,北半球各大洲夏季日照量相當重要:如果低於某個門檻值,上一個冬季的雪在夏季就不會融化,隨著越來越多的雪積累下來,冰原就開始增厚。在冰河期,大氣中的二氧化碳雖然不是氣候變化的首要原因,但它也起了重要的作用。即由於米蘭科維奇週期最初引發的小幅冷卻,隨著二氧化碳濃度下降而被放大。在研究古代氣候的數值模擬中,只有在考慮到二氧化碳作用的情況下,冰期氣候的模擬才能產生令人滿意的結果。


過去氣候變化的另一個可能的原因是太陽能量輸出的變化。最近幾十年的觀測顯示太陽能量輸出在11年的週期中有略有變化(接近0.1%)。太陽黑子觀測(可追溯到17世紀)以及從宇宙輻射產生的同位素資料證明了太陽活動的長期變化。資料相關性和模式類比結果均顯示,在工業化時代開始前的1百萬年中,太陽變化和火山活動有可能是導致氣候變異的首要原因。


驅動冰期的週期與地球公轉橢圓形軌道的離心率、地球自轉傾斜角度和歲差(即以軌道上某一特定軌道位置上,地軸傾斜方向的變化)三種天文上的週期性變化有關。


近百年氣候變遷的原因


雖然有許多要素不斷影響著氣候,科學家已經確定人類活動已成為一個主要的作用力。人為引起的氣候變化主要是由於大氣中溫室氣體含量的變化造成的,此外大氣中懸浮微粒(又名:氣溶膠,氣膠)的變化,以及土地使用的變化等也是氣候變化的原因。人為排放的溫室氣體自工業化時代(大約1750年)起增加。目前大氣中的二氧化碳、甲烷和氧化亞氮濃度已達到過去80萬年以來的最高點。這些人為排放的溫室氣體和其他人為活動的影響遍及整個氣候系統,被認為非常可能是20世紀以來氣候暖化的主因。IPCC於2013年發布的第5次評估報告指出,1951-2010年所觀測到的全球增溫,有一半以上極可能是由人類活動所致。


各項因素對於1951-2010年期間所觀測到的地表溫度變化產生的貢獻——其中溫室氣體是暖化的最大貢獻來源。而人為溫室氣體的最主要來源是燃燒化石燃料,向大氣中釋放二氧化碳。在這個時代,人類對氣候的影響超過了太陽活動、火山爆發等自然過程的變化帶來的影響。


1951-2010年期間對觀測的地表溫度變化的貢獻項目包括觀測得到的暖化程度、溫室氣體的貢獻、人為強迫的貢獻、自然強迫的貢獻、自然的內部動力變異的貢獻,其中人為活動產生的溫室氣體是主要的作用力。


1951-2010年期間各項因素造成的暖化程度評估——混合均勻的溫室氣體、其他人為作用力(包括氣溶膠的冷卻作用和土地使用改變的作用)、人為作用的總合、自然作用和內部動力變異(即在沒有作用力之下自然發生的氣候系統內部變異)所引起1951-2010年溫度變化程度評估。鬚狀為可能區間,橫條為中間點。圖中用黑色表示觀測到的地表溫度變化,在5~95%的不確定區間。暖化幅度的估算結合了觀測和氣候模擬的結果,合併的人為作用力的貢獻比分開評估溫室氣體和其他人為作用的影響能更清楚呈現人類對氣候的影響。


谢选骏指出:划时代的工业革命,以往被巴望成人类的福星,现在却现形为人类的灾星。

“南风之薰兮,可以解吾民之愠兮。南风之时兮,可以阜吾民之财兮”(《南风歌》)——这种文体明显在春秋时代的《诗经》之后,不可能是“虞舜时期的上古歌谣”。由此可见,三皇五帝等古代“圣人”,确实出自后世的杜撰。

 气候与变迁


熊金武 2017-05-13



中国人慎终而追远,希望通过历史去认识古人,汲取经验教训。认识古人不仅仅是知道其名字和事迹,更要理解其行为背后蕴含着的思想。中国人有文字记载的历史至少可以追溯到商代,而之前的记述往往以神话和传说为载体。神话和传说承载着很多丰富的历史信息,不过如果21世纪的我们依然按照传说去思索古人,不免显得不够严谨。量化历史研究成果有助于我们更好的去理解古人。在此从中国文明源头的三皇五帝说起,从气候角度去理解古人的深意,也可以看到气候与中国古代文明变迁的关系。


三皇与农业革命


三皇五帝被认为开创了中华上古文明。“三皇”也被尊为中华民族的人文始祖,地位至高无上。“三皇”之名不见于经,说法不一。唯燧人氏、伏羲、神农出现的频率最高。《尚书大传》、《风俗通引》、《白虎通义》、《古史考》等古籍皆持有此说。那么,燧人氏、伏羲、神农为何能够尊为三皇呢?古人对三皇的推崇有何渊源呢?“燧人氏教人炮食,钻木取火,有传教之台,有结绳之政”(《三坟》)。显然,燧人氏结束了人类茹毛饮血的历史,可谓改天换地,文明开张,宛如古希腊神话中普罗米修斯从太阳神阿波罗那里盗走火种送给人类,故而古人尊其为三皇之首。伏羲除了“始画八卦,以通神明”之外,还“结网罟以教佃渔”,“养牺牲以庖厨”(《三家注史记三皇本纪》)。按照这个描述,伏羲发展了渔猎畜牧业,且制定了新的婚姻规则。神农氏则“制耒耜、种五谷、尝百草”。其中最核心的是种植业。可以认为神农氏事实上推动中华文明进入了农耕文明时期。


人们常常把工业革命和农业革命作为人类发展史上具有划时代意义的两个大事件。农业革命,或称为新石器革命被作为人类从游牧走向定居农耕的分水岭;工业革命被作为人类极大程度上摆脱自然条件限制、走向更宽阔的发展道路的分水岭。经过农业革命,人类不再被动接受自然界的馈赠,而是用自己的智慧,满足自己的需求,创造新的世界。从燧人氏人工取火到神农氏发明农业的传说就是描述一个完整的农业革命过程。鉴于农业在人类历史长河中如此重要,那么作为人类历史上最重要的农业文明之一的中国,将带领人们摆脱蒙昧走向文明的燧人氏和神农氏列为三皇,可谓名副其实。


气候冲击与农业革命


三皇为何实现农业革命?传说中也有解释。钻木取火的过程是“燧明国有大树名燧,屈盘万顷。后有圣人,游至其国,有鸟啄树,粲然火出,圣人感焉,因用小枝钻火”(《拾遗记》)。也就是说归因于偶然性,圣人比较细心而发现了大自然的秘密。神农“种五谷”也有类似传说,或者“神农之时,天雨粟。神农遂耕而种之”(《绎史》),或者“其坠地者,帝及拾之,以植于囚”(《拾遗记》)。那么,农业革命的力量是外生的吗?这些传说中偶然性问题也可以另做研究,在此可以集中围绕农业革命起源去重新认知古人。


考古学上对农业起源存在两种不同的假说。广谱革命假说认为,外生的人口增长激发了新的食物品种的开发,为动植物的驯化打下了基础。与之相反,气候波动假说强调,全新纪早期气候反常导致了农业的产生。Quamrul Ashraf和Stelios Michalopoulos合作的论文“Climatic Fluctuations and the Diffusion of Agriculture”探讨了新石器时代农业传播的气候变化起源。适当的气候波动激发人类不断探索新的食物品种,同时更加有效利用本地物种特性,从而不断累积农业运作的默示知识;而一成不变的气候环境不能形成足够的压力,无法激励人类探索新技术来规避风险,极端的气候环境则不利于知识的累积。结果具有适度气候波动的地区,更容易把新石器时代的技术推到前沿,达到技术变革的临界值;在借助到农业技术时也更容易接纳和采用农业技术。历史数据也实证证实这个假说。


气候的空间差异很大程度由微地理特征的空间差异所决定,后者在一个地质期内不变,因此,运用1991年至2000年的不同地区气候数据可以代表古代气温均值和标准差。我们可以发现,一个地区发生新石器革命距2000年的时间长短与新时期革命的时间具有高度显著和稳健的驼峰状关系。也就是说,温差太大或太小的区域发生农业革命的时间越晚,气温差异存在但不极端的区域更有利于接受新石器时代农业传播。所以,世界上最早的农业文明一般分布在温带和亚热带,典型就是中东新月沃土地区。显然,中国黄河流域与长江流域正好符合这种气候环境,这让中国先民更有利于创新农业技术,实现农业革命,为人类提供了水稻、小米等主要农作物。


当然,影响农业革命的不仅仅是气候,还有其他因素,如地理禀赋。Hibbs和Olsson在2004年的论文“Geography, Biogeography and Why Some Countries are Rich and Others Poor”认为,生物地理因素和纯地理因素对现代国家间生产效率差异有着重要的影响。农业革命出现了不需要进行食物生产的专业技术人员,以及技术进步的加速。但是,这种变化在世界不同地区发生的时间不同。生物地理学上的差异和地理学上的差异,可以在很大程度上解释新石器革命在不同地区发生的早晚,甚至在一定程度上解释当代国家之间巨大的发展差异。


地理禀赋在几万年看来都是基本稳定的,而气候变化更加频繁,不仅仅在人类变迁历史上,更是在生物进化史上扮演了一个冲击的角色。


《南风歌》


中国古人早已知晓气候对社会经济影响。相传虞舜时期的上古歌谣《南风歌》可为一例:“南风之薰兮,可以解吾民之愠兮。南风之时兮,可以阜吾民之财兮”《南风歌》对“南风”既赞美又祈盼,更充满了为民着想、以民之忧为己之忧的感情。圣人为何要赞美南风呢?这就离不开中国独特的地理环境。


亚洲地区是世界上最著名的季风区。对于地处欧亚大陆东南部的中国而言,冬季亚洲大陆是冷空气的源地,形成冷高压,寒冷干燥的西北或东北季风最先到达中国北方,很快就向南推进到江淮流域及其以南地区;夏季陆地加热迅速,形成热低压,暖湿的东南风从四周海洋吹向低压中心。这种冬夏相反的盛行风向的变化,带来了明显的气候季节变化。东南季风给中国北方不仅带来了温暖的空气,更带来了水分。中国大部分地区水分和温度都受到季风强弱的影响。如果一年中广州降雨量更大,那么上海、北京、乌兰巴托以及朝鲜半岛大部、日本、俄罗斯远东地区一般都会有更大的降雨,且更加温暖。


对于农业社会而言,温度和降雨量直接关系粮食产量。温暖湿润的气候条件更有利农业丰收。气温每升高1度,粮食增收7.5%。 如平均温度降低1℃,中国各地气候相当于向南推移了200~300km;如降水减少100mm,中国北方农区将向东南退缩100km,在山西和河北则为500km。如果其他条件不变,年平均温度变化1℃或降水量变化100mm,中国粮食亩产将分别有10%的变化。这些数据显示,在农业技术进步比较稳定的社会里,7.5%-10%的产出增加或减少无疑的巨大波动。遗憾的是,气候冲击在历史上常被人类忽视了。


放眼全球,很多文明就是在极端气候变迁中消失了。例如世界上第一个帝国阿卡德帝国(前2334年-前2193年)曾通过军事征服,结束了持续了7个世纪的王朝争斗,疆域覆盖整个美索不达米亚地区,但是在公元前2000年左右突然衰落了。这个历史之谜经过后世对尘土堆积分析得到解答。分析结果表明该地区的气候在公元前2200年左右突然变得干燥,干旱可能引发饥荒。类似还有玛雅文明的衰亡也离不开干旱。


气候与暴力


气候变迁为何导致文明衰亡呢?气候影响一个社会的方方面面,不过一个重要的机制就是引发暴力冲突。气候风险造成的收入冲击,引发了人们相应的行为反应。这些反应既包括在微观层面的暴力,也包括农民起义、外族入侵、政权更迭等宏观层面的暴力。


在微观层面,弱势群体可能成为冲突的受害者,比如老人、女性、小孩和少数民族。第一,在很多文明都有过“弃老”行为。每逢灾荒,超过60岁的老人被迫或自愿到山洞自生自灭,这种洞也叫做寄死窖。第二,女性也总是成为被牺牲的对象,如溺婴、卖妻、杀巫。这些现象被当作某些地区或群体的特定文化,但其文化现象背后是否有更为深层次的原因呢?


13至19世纪间,欧洲有一百多万人因“巫术”被处死,其中大部分是死于16至17世纪。杀巫从12世纪开始,16世纪达到最高峰。Emily Oster的论文“Witchcraft, Weather and Economic Growth in Renais-sance Europe”认为气候变化所带来的生存挑战是欧洲当时大规模杀巫的重要原因,而巫婆成为了经济状况恶化的替罪羊被杀害。尽管欧洲的杀巫在18世纪基本结束,但即使到最近几十年,一些发展中国家仍然存在杀巫的现象。Miguel (2005)发现在坦桑尼亚的一个村庄中,差不多每隔五年就有一个巫婆被杀害,而这个巫婆常常是家庭中年老的女性,杀人者往往是巫婆的亲属。由于极端天气(旱或涝)造成食物短缺,使得相对于平常年份,灾荒年份要多0.085个女性被当作巫婆被杀害。第三,少数族群总是成为被迫害的对象,即使在今天,很多发展中国家,对在人口或宗教信仰上占少数的族群的暴力迫害现象仍然存在。Anderson、Johnson、Koyama三位作者在2015年的论文“Jewish Persecutions and Weather Shocks: 1100-1800”通过考察犹太人被驱逐和被暴力袭击的历史,认为气候冲击所带来的收入冲击,是造成犹太人这一少数族群经常受到迫害的重要原因。


在宏观层面,气候变迁会冲击国家稳定。Murat Iyigun、Nathan Nunn和 Nancy Qian的论文“Winter is Coming:The long-run intensifica-tion effects of climate change on conflict, 1400-1900 CE”构建了欧洲、北非、近东地区1400年至1900年数据,考察了气候变迁对社会冲突的影响。他们发现长期来看,气候变迁显著增加了冲突。气候变迁对冲突的影响效果随着气候变迁期限越长而扩大。


气候与王朝周期


中国古代就有天人感应说,“国家将兴,必有祯祥;国家将亡,必有妖孽。见乎蓍龟,动乎四体”(《中庸》),孔子曾说“邦大旱,毋乃失诸刑与德乎?”当然,天人感应的解释较为玄妙,而气候异常对国家稳定的冲击机制则更具有现实意义。其是理解中国过去2000年气候与经济关系中关键的一个线索“气候变化→丰歉→饥荒→农民起义”。如果做出一个历史上的气温变化和王朝兴衰的图,我们可以看到,文景之治、贞观之治等古代盛世往往是气温比较高的;五胡乱华、明清之际等大乱时期则处于气温比较冷的时期。政治领袖的魅力是否也因此受到气候的影响呢?气候冲击是理解中国古代王朝周期的重要视角。


一方面,气候异常引致饥荒,进而引发农民起义。典型代表就是明清小冰期期间的明末大旱。崇祯年间黄河流域连续10年(1632~1641)干旱,蝗虫遍地,粮食绝收,山西汾水、漳河均枯竭,白洋淀干涸。如此大旱自然容易引发民变。即使崇祯皇帝一再下罪己诏,认为“日月告凶,旱潦洊至,师旅频仍,疫疠为殃,上干天地之和,下丛室家之怨者,又皆朕之过也”。可是气候的冲击岂是崇祯皇帝个人德行决定的?历史学家汪荣祖曾说“崇祯诚非亡国之君,诸臣亦未必深误其君。自然界之异变及其难以抵御之伟力,岂沧海一粟之人类所能旋转。”气候变化影响了农业社会的稳定。


另一方面,中国历史上内乱往往与外患同时出现。原因就是整个东亚处于太平洋季风气候影响下。中国游牧民族和中原政权都会同时处于旱灾或涝灾。但是,游牧经济更依赖于降雨,游牧民族牲畜和人口的数量只能在正常气候条件下才能维持,气候的不稳定会对游牧经济产生危害,很小的气候变化就很容易打破“游牧经济均衡”。当降雨量很低时,草料将短缺,进而造成动物(主要的肉类食物)减少。此时,掠夺定居农业的邻居,中原政权,是其唯一的生存选择。Ying Bai and James Kai-sing KUNG的经典论文“Climate Shocks and Sino-no-madic Conflict”,就研究了这个问题,发现游牧民族征服的概率随着降雨稀少(以旱灾为代理变量)而上升,旱灾驱使游牧民族为了生存而进攻农耕汉族。于是,在内忧外患的冲击下王朝更迭更易。


王朝更迭往往归结为政治腐败、君王残暴等社会文化等“软因素”,少数民族与中原政权的战争也不必归结到文化、人性等难以捉摸的因素。但是这些因素或者变幻莫测,难以让分析更加深入,需要从历史现实中寻找答案。从经济、气候等角度,基于量化的方法事实上为理解人类长期历史变迁提供了一个更加确定的线索,而且这条线索是可积累性的,不断深化的。量化历史研究也因此可以证实或证伪既有的假说,也可以发现新知识,当然更有利于理解古人。


气候变迁不仅影响微观还影响宏观,不仅可以促成盛世,也可能引致政权轮替。鉴于此,或许我们更能够理解虞舜的《南风歌》。


古人说,天时不如地利,地利不如人和。应对气候变化,中国人产生了一整套文化制度来应对气候冲击。或者如尧帝“敬授民时”,通过农耕时令,完善农业技术,组织更成熟的农业技术。或者如禹治水,对抗气候异常。或者如舜实行渔业、种植业和手工业多样化经营,“耕历山,历山之人皆让畔;渔雷泽,雷泽上人皆让居”,“陶河滨,河滨器皆不苦窳”。从气候角度,我们也就更能够理解古人,理解三皇五帝。


(作者系中国政法大学商学院副教授)


谢选骏指出:“南风之薰兮,可以解吾民之愠兮。南风之时兮,可以阜吾民之财兮”(《南风歌》)——这种文体明显在春秋时代的《诗经》之后,不可能是“虞舜时期的上古歌谣”。由此可见,三皇五帝等古代“圣人”,确实出自后世的杜撰。

《可兰》里描写的那个“下临诸河的乐园”,其实就是阿拉伯沙漠里的绿洲。

 气候影响


气候影响是指气候及其变化对人类生活、生产和社会活动环境所造成的影响。主要包括对人类赖以生存的生态系统造成的影响,其影响有好有坏,但如今人们多用此词语阐述对人类生活等社会活动环境的不利影响。气候影响的英文名称是climatic impact。


概述

气候影响是二十一世纪以来人们常见的讨论话题,是指地球上某一地区多年时段大气的一般状态及其变化对人类生活、生产和社会活动环境所造成的影响。气候影响的话题既是全球性的又是区域性的。南极圈的臭氧层空洞是全球性特点的重要表现,原因是在于空调中的常见物质——氟利昂的使用。各个地区出现的不同的自然灾害,例如洪水、高温干旱在不同的区域发生就是其区域性特点的体现。

20世纪以来,随着世界经济的迅速发展,工业化进程加快,人口剧烈增长,矿质燃料和不可再生能源的过度开发,土地不合理利用,森林被大面积砍伐,导致大气中CO2、CH4、O3、氟氯烃化合物等温室气体剧增,全球气候发生变化。气候变化正直接或间接地对自然生态系统产生影响。研究表明,气候变化已经影响到各种自然和生物系统,如冰川退缩、永久冻土层融化、海平面上升、飓风、洪水、暴风雪、土地干旱、森林火灾、物种变异和濒临灭绝、饥荒和疾病以及中高纬度地区生长季延长影响到物种分布区域,生物种群结构与多样性,生态系统脆弱性等,气候变化超越了国界,危及所有的生灵,包括人类自身。

气候变化主要影响

全球气候变化的影响是多尺度、多方位、多层次的,有正面的,有负面的,有全球性的,有区域性,有社会经济方面的,也有人口健康方面的,甚至还有政治军事方面的。有关的科学研究和事实表明:全球变暖对人类将是一场大规模的灾难。它会引起气候带北移,使全球降水量重新分布,冰川和冻土融化,引起海平面上升,从而直接影响水资源,还将在较长的时间尺度上波及全球植被分布、生态系统的结构和土壤发育等,并将最终影响到生物物种的多样性。这些由气候变化带来的负面影响更受人们的关注。

对生物多样性的影响

全球气候变化造成森林生态系统退化和海洋生态系统的改变,气候变暖势必影响生态系统的结构、功能、生产力和边界。据考证,大气污染和酸雨使大面积森林被毁。联邦德国1982年受灾森林面积达0.57万km2,占总面积的8%,1983年上升到34%,1984年进一步扩大为50%。受气候变化的影响,我国森林面积也大量减少,长江上游森林覆盖率从原先的50%减至如今的8%,四川盆地森林覆盖率减至4%。

森林生态系统的退化和海洋生态系统的改变还会影响全球水资源的分布,对生物多样性造成巨大危害。例如,频繁暴雨和海平面上升对红树林沼泽系统和珊瑚礁的影响。IPCC推断,若全球气温上升3-4 度,许多珊瑚礁系统将严重毁坏;冻原和北方森林的扩展,热带、亚热带和北方生态系统火灾将增加,这些变化必将引起全球生物多样性的丧失。气候变化扰乱原有栖息地,有利于外来种的入侵,同时也使本地物种的分布生境发生迁移,从而影响了全球生物多样性。对农作物的影响一年中温度、降水分布是决定作物生长的主要因素,温度及由温度引起的降水变化将影响到粮食作物的产量和分布类型。气候变化对于粮食问题的影响是多方面的,在中纬度地区,平均温度增加1℃至3℃,预估农作物生产力会略有提高,而低纬地区即使温度有1℃至2℃的小幅增加,农作物生产力也很有可能会降低。全球变暖还会使高温、热浪、热带风暴等自然灾害加重。全球进一步气温升高后,世界粮食生产的稳定性和分布状况将有很大变化。

对水资源的影响

气候变化将加重当代社会的人口增长、经济变革和城市化对于水资源所造成的压力。山地积雪、冰川和小冰帽对于区域可用淡水起到关键作用。冰川物质损失和积雪减少导致可用淡水总量减少。气候变暖造成地区之间径流和可利用水量的进一步失衡,而暴雨、洪水、干旱等灾难事件将更为频繁和严重,进一步威胁人类的生存。

气候:人类历史中不可忽视的角色

气候变迁:影响古文明兴亡的重要因子

虽然这里诞生了四大文明古国之一的古巴比伦,但如今,大概没有人会认为美索不达米亚平原是一个适宜人类生存发展的地区:这里气候干燥、土壤裸露,布满了沙丘,而且如同其他荒漠地区一样,降水稀少且温差较大。然而如果让时光回转到古巴比伦文明初建之时,两河流域的气候却并非如此。

地质学以及环境变迁研究者认为,两河流域曾存在着湿润而非干旱的气候。在冰河后期最暖的时段,地中海附近大部分地区气候干旱。但由于西南季风的扩张和季风雨的滋润,在北纬34°到35°的伊拉克北部却存在着湿润的气候。地质学家通过放射性碳年代测定、氨基酸差位异构分析以及花粉分析等一系列手段,确认了两河流域湿润气候的存在。因此,美索不达米亚在历史上曾是“天堂”,彼时这里的地理环境和气候非常好。在那个气候湿润的关键时期,古巴比伦成为了一个辉煌灿烂的文明。如果没有两河流域充沛的流量,古人如何获得足够的水源去灌溉农田?如果没有季风带来的降雨,在干旱荒芜的土地上是很难诞生灿烂文明的。

而古埃及的情况,人们可能更为熟悉。古希腊历史学家希罗多德称古埃及为“尼罗河的赠礼”,尼罗河定期泛滥为古埃及人民提供了可耕作的肥沃农田。然而尼罗河为什么会定期泛滥呢?气候因子在其中扮演了重要的作用。

尼罗河的重要支流青尼罗河发源于埃塞俄比亚高原上的塔纳湖,上游处于热带山地多雨区,水源丰富。该河降水有强烈鲜明的季节性,河水流量的年内变化很大。春季水量有限,6月开始涨水至9月初达到高峰。11月至12月水位下降,以后进入枯水期。由于青尼罗河的这个特性,使得尼罗河下游每年都会定期泛滥,进而催生了埃及文明。

两河流域古文明和古埃及都是在公元前2000年前后衰落乃至灭亡的。很多研究表明,在这一时期,气候在大范围内变得干旱。处于两河流域入海口阿曼湾的沉积表明在这一时期有一个持续约300年的干旱时期,对金字塔附近棺木的树木年轮研究也支持了这一结论。古代文明无力抵御长期干旱的危害,因此,这很大程度上导致了它们的衰亡。

而处于印度洋与太平洋之间的古印度,有着得天独厚的湿润气候。过去,人们通常认为西方入侵毁灭了古印度文明,但事实上在雅利安人入侵之前,古印度文明早已开始衰落。气象学家在在印度发现了距今4000-3500年前强烈的干旱证据。因此气候突变成为古印度文明衰亡原因的一个可能原因。

气候事件:改变历史进程的自然“推手”

2007年,美国科学院院刊刊发了香港大学章典等研究人员关于气候变迁与战争相互关系的一份的研究报告。这项研究用数据论证了这样一个推论:战争发生频率和人口的变动,在百年尺度上与平均气温的变化周期相关。

这项研究认为,气候变冷将导致食物短缺,人类的生存环境压力增大。为了应对压力,最常见的形式是迁徙,或者说是流亡。由于成熟的农业社会在人口聚居地区会建立起政治疆界,这对于大规模的迁居起着限制作用,因而由气候变迁导致的食物短缺甚至饥荒引起大规模迁居发生时,其结果往往是发生战争。

在我国,气候变化导致的战争,最典型的莫过于农业社会与游牧社会的冲突。众所周知,在我国绵延不断的文明史中,位于北方的游牧部落始终与中原农耕社会构成一对矛盾。汉代的匈奴,唐代的突厥,宋代的契丹、女真乃至蒙古,明代的满洲……游牧民族始终威胁着农耕社会的安全与稳定。

在湿润温暖的气候下,无论是游牧地区,还是农耕地区,都处于相对宽裕的环境下。而一旦气候变冷,趋于干旱。由于游牧民族所处地区往往是高海拔、高纬度的寒冷地区,环境恶劣,资源匮乏。这些边缘地区总是首当其冲地承受气候变化的影响。他们的游牧范围向低纬度、低海拔的温暖地区转移。从而对农耕社会形成侵扰。

根据竺可桢所划分的我国历史上的四个温暖时期和四个寒冷时期,我们可以找到其中的对应关系。除第一个寒冷期外,从公元初年到公元600年第二个寒冷期,即东汉和魏晋南北朝时代,相对动荡;第三个寒冷期从公元1000年到1200年,对应两宋时代,当时,两宋先后与辽、西夏、金、元等多个少数民族政权并立;公元1300年至1900年的第四个寒冷期,来自北方的清朝直接消灭了明朝并取而代之。与之相对,在气候温暖的时期,和平和繁荣更为常见:文景之治、贞观之治、开元盛世均发生在温暖时期。

而那些时间尺度上更小的气候事件,则更加数不胜数,它们中很多都曾或多或少地影响了历史进程。台风阻止了蒙古对日本的入侵,大西洋风暴摧毁了西班牙“无敌舰队”,拿破仑、希特勒的战争因俄罗斯的寒冷气候而失败。不过,这并不是人们所应注意的重点。我们应当认识到,气候在人类历史上所扮演的重要角色,今后仍将继续下去。因而,全球气候变暖将带来怎样的影响,又如何应对,是现今全人类所共同面对的重要课题。

谢选骏指出:《可兰》里描写的那个“下临诸河的乐园”,其实就是阿拉伯沙漠里的绿洲。

教育是好的,但更好的是不要出生

 气候变迁与教育 


2021-02-19 搜狐



地球气候系统是由大气圈、生物圈、海水圈、冰雪圈以及地质圈组成的复杂系统,任何系统组成的改变皆可能引起地表平均温度变化,这些影响因素可分成自然与人为两部分,自然力量包括太阳辐射强度,火山爆发等,人类活动造成的温室气体增加,地表植被改变等则属于人为力量。「全球暖化」为20世纪初以来全球地面平均温度逐渐增加的现象,这个现象是否是人类活动或自然力造成,目前科学界看法分歧,尚无定论。全球变暖涉及复杂科学概念,除了与全球变暖有关的科学原理之外,对环境的冲击,以及减缓与调适方法等皆包括在内,国内目前推行「碳中和与节能减排」就是减缓与调适的一环。


全球变暖不仅是科学家关心的问题,也是教师与学生感兴趣的议题。许多调查显示:教师与学生对全球变暖存在许多概念:例如,臭氧层破洞导致全球暖化,全球变暖对环境的冲击过度夸大,以及忽视温室效应对地球环境保护的正面意义。造成以上概念的主要原因除了全球暖化涉及复杂科学概念,还有教师专业知识与能力不足及媒体过于简化的断章取义的报导,更主要的是研究与教育推广之间沟通不足。


全球变暖相关教学虽是环境教育的一环,但现行教育应该将「全球变暖」相关知识融入不同学科学习中。因各科教师所具备的专业知识不一,如何掌握教科书的学习重点?进行融入教学并非易事!全球变暖内容涉及复杂科学,教科书难以掌握「全球变暖概念」的复杂性以及由浅到深地将相关概念作完整性、关联性的介绍。


气候变迁、全球暖化、低碳生活等环境议题是现课程中重要的环境教育课程,其内容广泛的分散于各学科;因此,系统性分析全球变暖相关概念内容更能够检验各个单元融入全球变暖相关概念的适切性,进而落实全球变暖相关知识、态度和行为意向的教学。


「全球变暖」教育


全球变暖教育属于气候变迁教育的一环,但特别强调人类活动所排放温室气体的影响,与能源教育亦密切相关。因此,以下分别从「气候变迁教育」与「能源教育」,「全球变暖教育」。


(一)气候变迁教育


有关数据显示,自19 世纪末小冰期结束后,全球地面平均温度出现逐渐上升的现象,「全球变暖」概念系在此背景之下产生。地球温度变冷或变暖在人类尚未出现之前就存在了,气候变迁是地球系统自然现象之一,但人类活动引起的「全球变暖」却可能增强气候变迁自然循环下的变动范围。


气候变迁教育涉及的范围与概念相当多,其中以《 美国国家科学教师协会》 编定的气候变迁教材;美国海洋暨大气总署标明的《 气候变迁的科学素养》以及加拿大不列颠哥伦比亚省气候变迁教育组织 编定的《 气候变迁教育索引》为基础,建立「气候变迁」核心概念,这些概念整理如下:


「气候变迁教育」核心概念


单位主题气候变迁相关指标内容 单位主题气候变迁相关指标内容

全球气候变化资源促进环境教育主题包含5项:天气与气候之间的差别;地球如何获热和散热;地球气候变迁的原因;全球暖化造成的现象。

气候素养:气候科学的基本原则,学习气候变迁概念应具备的 7项应的具备素养:

(1)在地球的气候系统中,太阳为能量的最主要来源;

(2)气候为地球系统中许多的元素相互影响所形成;

(3)地球生物的生存仰赖气候,同时也影响着气候;

(4)在自然环境与人类的双重影响下,气候因时空差异而变化着;

(5)我们所了解的气候系统来自于不断地观察,理论研究与预测模式;

(6)人类活动的发展持续影响着气候系统;

(7)气候变迁将对于地球系统与人类的生命产生影响。

气候变化引物将气候变迁教育分为6个面向:

(1)天气与气候;

(2)气候变迁的自然与人为因素;

(3)自然界的温室效应;

(4)碳循环,温室气体与能量;

(5)温室效应的增强与人类造成的气候变化;

(6)气候变迁的影响。

气候变迁课程主题类别将气候变迁课程分为5个主题:

(1)天气与气候;

(2)地球如何获得热;

(3)气候变迁的原因;

(4)气候变迁造成现象;

(5)如何行动。


谢选骏指出:教育是好的,但更好的是不要出生。

“第四个温暖时期(1200~1300年,元朝初期)”的说法,与通常所谓“蒙古人因为饥荒而抢劫出征”的说法,互相冲突。

 气候变迁有几个时期


2021-05-27 气候百科


1、什么是气候变迁小考?


气候变迁指在较长的一段时间里,一个或几个气候要素有规律地变化的过程,通常用不同时期的温度和降水量等气候要素的差异来表现。气候变迁的时间尺度往往是几百年、几千年、几万年甚至更长。


地球上各种自然现象都在不断变化之中,气候也不例外。据地质考古资料、历史文献记载和气候观测记录分析,地球上的气候一直不停地在发生周期性的变化。从时间尺度和研究方法来分析,地球气候变化可分为3个阶段。


(1)地质时期气候变化:是指距今22亿~1万年前的气候变化。这个时期气候变化的幅度很大,它不但形成了各种时间尺度的冰河期和间冰河期的相互交替,同时也相应地存在着生态系统、自然环境等的巨大变迁。按当前的科学概念,地质时期的气候变化是体现了大气、海洋、大陆、冰雪和生物圈等组成的气候系统的总体变化。


(2)历史时期气候变化:是指1万年左右以来,特别是人类有文字记载以来的气候变化,是近代气候变化的背影。由于历史时期可供考证的文物古迹、文字记载和气象观测记录更加丰富,所以用历史记载所得出的资料是弥补现代仪器观测资料年代太短的手段。


(3)近代气候变化:是指近200~300年以来的仪器观测时期。随着近代气象观测仪器的出现,可以普遍使用精确的气象观测记录来研究气候变化。


2、在历史时期地球上的气候有哪些变迁?


在大理(武木)亚冰期最近一次副冰期结束后约一万年的时期,称为冰后期,即第四纪全新世,这是人类历史发展的重要时期。进入人类历史以来,气候仍然有波动,气温的升降起伏相当频繁,只是变化的幅度较小而已。实质上,这是地质时期气候冷暖交替变化的继续。冰后期的一万年中,共出现过4次温暖时期和4次寒冷时期,气候变动总的趋势是:温暖时期一个比一个短,温暖程度一个比一个低;四个寒冷时期正好相反,寒冷时间一个比一个长,寒冷程度一个比一个强。


竺可桢教授根据考古资料和历史记载,研究了我国冰后期后半期近5000年的气候变迁。他认为,此期在我国也可以相对地分出4个温暖时期和4个寒冷时期,其特点与世界冰后期气候变动的总趋势相似。


第一个温暖时期(公元前3000年到公元前1000年,仰韶文化时代和河南安阳殷墟时代),我国黄河流域发现有象。第一个寒冷时期(公元前1000~前850年,周代初期),汉水两次结冰,之后紧接着大旱。


第二个温暖时期(公元前770~公元初年秦汉时代),象群栖息北限移到淮河流域及其以南,在公元前659~前627年,淮河流域有象栖息。第二个寒冷时期(公元初~600年,东汉、三国到六朝时代),有淮河封冻的记载(公元225年)。


第三个温暖时期(公元600~1000年,隋唐时代),只在长江以南如信安(浙江衢县)和广东、云南才有象。第三个寒冷时期(1000~1200年,南宋时代)出现了太湖封冻的情况(1111年)。1178年福州的荔枝曾全部冻死。


第四个温暖时期(1200~1300年,元朝初期),在第三个温暖时期,今河南省的博爱和陕西的西安、凤翔都设有管理竹园的竹监司,到了南宋时因气候寒冷,竹子无法生长,竹监司被取消了(凤翔除外),到了元朝初期(1268~1292年),竹监司又重新设立,说明气候又转暖。第四个寒冷时期(1400~1900年,明末至清朝时代)。17世纪是我国最寒冷时期,特别是1650~1700年为最冷,在这50年中,太湖、汉水和淮河结冰4次,洞庭湖结冰3次。江西建于唐朝的柑桔园在1654年和1676年的强烈寒冬中被完全毁掉。在近500年的第四次寒冷期中,即欧洲所谓的“现代小冰期”,温度仍有明显起伏,其中有4次较冷期(即1470~1520年,1620~1720年,1840~1890年,1945起特别是1963年以后)和三次回暖期(1550~1600年,1720~1830年,1916~1945年)。


3、新石器时期的气候变化分为哪几个时期


过去认为全新世(Holocene)开始于1万年前(10kaBP),那是根据14C测定的,称为14C年。后来发现14C年要经过树轮校正,才能得到正确的实际的年代,即日历年。校正后全新世开始的日历年为11.5kaBP。全新世对于人类具有十分重要的意义。人类的文明社会,当前社会的一切繁荣、富强、发展、进步都发生在全新世。因此,认识全新世的气候变化有重要的意义。为了说明全新世在地球历史上的地位,有必要简略回顾一下地球气候的历史,至少近两百万年的历史。尽管这对于有46亿年历史的地球而言几乎只相当于一天中几分钟短暂时间。

大约240多万年前地球进入所谓第四纪,其气候特点是冰期-间冰期交替,地质学家称之为旋回。旋回的时间即周期以万年计,但是并不稳定。近70万年来以10万年周期为主。在南极的冰芯氧同位素变化中表现最清楚,在深海沉积、黄土堆积中也有一致的反映。一般认为冰期-间冰期旋回的形成与地球轨道要素的变化有关。由于这是米兰克维奇发现的,所以也称为米兰克维奇周期。最近一个旋回开始于约12万年前,那时地球气候与现代的温暖程度相当。到2.3万年前达到最冷,称为末次冰盛期。在每个10万年左右的冰期-间冰期旋回中,温暖时期是比较短暂的,一般约1—2万年。而更多的时间处于降温过程中。但是温度的下降不是直线的,而是由一系列的波动组成。直到20世纪中叶大多数科学家还相信冰期的气候是持续的寒冷。但是后来发现冰期中也有相对温暖的时期。认识到冰期气候的不稳定性是古气候研究的一项重要成果。

末次冰盛期之后处于冰消期,北美的劳伦泰冰盖,北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。但是,就在气候已回暖到接近现代的情况下,又发生了一次激烈的气候波动,称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心,气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右,又快速后暖,所以称为气候突变。温度变化的幅度达到了冰期-间冰期旋回的3/4。这是末次冰期中最后1次气候突变。“新仙女木”事件之后,即进入全新世。

尽管在20世纪后期人们已经认识到冰期气候的不稳定性,不再把冰期看成持续的寒冷时期,也不再认为第四纪仅有4—5次冰期。但是,仍认为全新世的气候温暖而平和,没有大的气候波动。1995年O′Brien等首先根据格陵兰冰芯中海盐与陆源尘粉的变化,指出全新世可能有一系列的冷事件。以后国际上开始了一系列的研究。最著名的是Bond等(1997)根据北大西洋深海沉积中冰岛火山玻璃和染赤铁矿等浮冰碎屑(IRD)确定的冷事件年表。冰岛及扬马延岛等地的冰川下滑到海中形成冰山,冰底携带了碎石颗粒,其中包括火山活动形成的玻璃和与赤铁矿摩擦而染红的碎石。当冰山融化时,冰底的碎石沉入海底。因此分析北大西洋深海沉积的IRD,可以判断何时有大量流冰倾泻入北大西洋,也就是冷事件。在爱尔兰以西的地区沉积率超过了10cm/ka,所以隔0.5—1.0cm取样,使得沉积记录的时间分辨率达到50—100年。根据Bond等的研究全新世共发生9次冷事件,小冰期约出现于0.4kaBP。

近年来一系列的古气候研究表明亚非季风区的降水量变化也同冷事件有关。当北大西洋出现冷事件时,季风降水减少,即弱季风事件。例如Gupta等(2003年)对阿曼湾沉积的研究就很有代表性。深海沉积中保存了浮游有孔虫的记录。有的有孔虫的纪录与海水温度有线性关系,而海水温度取决于涌升,涌升的强度则依赖于海表的风力大小,也就是季风强度。因此,人们可以从过去近万年的有孔虫记录来推测当时季风的强度,确定弱季风事件。近来用大气环流模式所做的模拟研究表明,THC减弱北大西洋变冷,可能是亚非季风减弱的原因。因此,冷事件与弱季风事件出现时间的一致,可能并不是偶然的。

实际上我国至少是最早注意到全新世气候不稳定性的国家之一。施雅风、孔昭宸主编的《中国全新世大暖期气候与环境》(1992年)一书就明确指出4次冷事件,其出现的时间与Bond等在5年之后发表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。以后中国的诸多作者,根据冰芯、泥炭、孢粉、黄土、湖泊、冰川、雪线及考古资料做了大量的研究,并且有不少是高分辨率的古气候序列,证明全新世中国弱季风事件年表与北大西洋冷事件有很大的一致性。

全新世中的冷事件以及季风区的弱季风事件是与全新世的基本气候特征背道而驰的。全新世作为间冰期气候温暖湿润,但是不断为冷干气候事件打断。这些冷干事件一般只有几百年,短的也许只有1-2百年。但是对人类的社会发展却有很大的影响。8.2kaBP的冷事件就可能促进了农牧业的发展。因为,在全新世中各地先后进入新石器时代,人口也迅速增长。发生气候突变时,采集、狩猎不再能满足生活需要,再加上人口的压力,就可能成为推动农牧业发展的动力。据吴文祥、刘东生的研究5.5kaBP的气候变冷在四大文明古国:两河流域、埃及、印度及中国的文明中有重要的推动作用。4.2—4.0kaBP的气候变干正当两河流域的阿卡德王国解体、埃及处于混乱的第1中间期、印度哈拉帕文明衰落。中华古文明也处于交替时期,经过动乱,于公元前2070年建立夏朝。愈来愈多的证据表明,人类社会的发展与全新世大约出现于8kaBP、6kaBP以及4kaBP的3次气候突变有密切的联系。


4、在历史时期,地球上的气候有哪些变迁?


就我国而言,竺可桢教授经研究认为,我国在历史时期的气候可以分出四个温暖时期和四个寒冷时期,其特点与世界冰后期气候变动的总趋势相似。


1、第一个温暖时期(公元前3,000年到公元前1,000年左右,仰韶文化时代和河南安阳殷墟时代),我国黄河流域发现有象。

第一个寒冷时期(公元前1,000年左右到公元前850年,周代初期),汉水两次结冰,之后紧接着大旱。


2、第二个温暖时期(公元前770年到公元初年秦汉时代),象群栖息北限移到淮河流域及其以南,在公元前659年到公元前627年,淮河流域有象栖息。

第二个寒冷时期(公元初到公元600年,东汉、三国到六朝时代),有淮河封冻的记载(公元225年)。


3、第三个温暖时期(公元600年到1,000年,隋唐时代),只在长江以南如信安(浙江衢县)和广东、云南才有象。

第三个寒冷时期(1000到1200年,南宋时代)出现了太湖封冻的情况(1111年)。1178年福州的荔枝曾全部冻死。


4、第四个温暖时期(1200到1300年,元朝初期),在第三个温暖时期,今河南省的博爱和陕西的西安、风翔都设有管理竹园的竹监司,到了南宋时因气候寒冷,竹子无法生长,竹监司被取消了(风翔除外),到了元朝初期(1268到1292年),竹监司又重新设立,说明气候又转暖。

第四个寒冷时期(1400到1900年,明末至清朝时代)。十七世纪是我国最寒冷时期,特别是1650~1700年为最冷,在这五十年中,太湖、汉水和淮河结冰四次,洞庭湖结冰三次。江西建于唐朝的柑桔园在1654年和1676年的强烈寒冬中完全毁掉。在近500年的第四次寒冷期中,即欧洲所谓的“现代小冰期”,温度仍有明显起伏,其中有四次较冷期(即1470~1520年,1620~1720年,1840~1890年,1945起特别是1963年以后)和三次回暖期(1550~1600年,1720~1830年,1916~1945年)。


5、在历史时期,地球上的气候有哪些变迁


地球上气候的变迁:

通过对地层沉积物的广泛分析,证实整个地质时期地球气候曾经历了巨大的变化,反复有过几次大冰期,其中最近的三次大冰期(即震旦纪大冰期、石炭—二迭纪大冰期和第四纪大冰期)为科学家所公认,在三次大冰期之间为温暖的大间冰期气候。寒冷的冰期同温暖的间冰期相比是短暂的,在整个地球气候史中,大部分时期(占90%以上年代)为温暖气候,比现在温和。

震旦纪大冰期,发生在距今约六亿年以前。亚、欧、非、北美和澳大利亚的大部分地区,都发现了冰碛层,说明这些地方曾发生过具有世界规模的大冰川气候。我国东部和中部广大地区,也有震旦纪冰碛层,说明这里也曾经历过寒冷的大冰期。

寒武纪—石炭纪大间冰期,距今约3~6亿年,当时整个世界气候都比较温暖。特别是石炭纪是古气候中典型的温和湿润气候,森林面积极广,最后形成丰富的煤矿,树木也缺少年轮,说明气候具有海洋性特征。在我国石炭纪时期全处在热带气候条件下,但到石炭纪后期,从北到南出现湿润带、干燥带和热带三个气候带。

石炭—二迭纪大冰期,距今2~3亿年,主要是在南半球,北半球除印度外,目前尚未找到可靠的冰川遗迹,当时我国气候仍有温暖湿润气候带、干燥气候带和炎热潮湿气候带三个气候带。

三迭—第三纪大间冰期,距今约200万年~2亿年。整个中生代气候温暖,到新生代的第三纪世界气候更趋暖化,格陵兰也有温带树种。三迭纪时期,我国西部和西北部普遍为干燥气候;到侏罗纪,我国地层普遍分布着煤、粘土和耐火粘土等,说明当时是在湿润气候控制之下。侏罗纪后期到白垩纪是干燥气候发展的时期,当时我国曾出现一条明显的干燥带,西起天山、甘肃,南伸至大渡河下游到江西南部,都有干燥气候条件下的石膏发育。到了第三纪,我国的沉积物大多带有红色,说明当时气候比较炎热。第三纪末期,世界气温普遍下降,整个北半球喜热植物逐渐南退。

第四纪大冰期,约始于200万年前。大冰期中仍然是冷暖干湿交替出现的,当寒冷时期,即亚冰期,气温比现代气温平均约低8~12℃,高纬度地区为冰川覆盖,如最大的一次亚冰期(里斯冰期),世界大陆有十分之二、三的面积为冰川所覆盖。当时北半球有三个主要大陆冰川中心,即斯堪的纳维亚冰川中心,其冰流曾南伸到北纬51°左右;格陵兰冰川中心,其冰流也曾南伸到北纬38°左右;西伯利亚冰川中心,冰层分布于北纬60°~70°之间,有时可达北纬50°附近的贝加尔湖。冰川扩张,气候带南迁,生物群落也随之南移,如里斯冰期时,北方动物南迁,在克里木的旧石器时代(距今25万年以前)地层中曾发现过北极狐和北极鹿化石。

两个亚冰期之间的亚间冰期,气候比现代温暖,北极气候比现代约高出10℃以上,低纬度气温也比现代高℃左右。原覆盖在中纬度的冰盖消失了,退缩到极地区域,甚至极地的冰盖也消失了。冰盖退缩或消失,气候带北移,生物群落也随之北移,如北冰洋沿岸也有虎、麝香牛等喜热动物群活动,喜暖植物可一直分布到北极圈。

当高纬地区处于冰期时,冰川覆盖扩大,极地高压增强,迫使极锋带南移到中纬度。在中纬度极锋带上气旋活动频繁,雨量丰富,内陆湖水上涨,如我国罗布泊在冰期时,湖水域比现代大4~5倍。反之,当高纬度地区处于间冰期时,大陆冰盖及极地高压向极区收缩,气候带北移,中纬度地区有些地方出现干燥气候,大约在一万年以前大理亚冰期(相当于欧洲武木亚冰期)消退,北半球各大陆的气候带分布和气候条件,基本上形成为现代气候的特点了。

在最近的一百万年中以寒冷气候为主导,即第四纪大冰期时期。北极地区的冰盖向中纬度地区大幅度扩张,最强盛的时候到达过北纬57度,某些地方冰盖的厚度达2千米。大冰期中间隔着温暖的间冰期,冷暖的气候变迁引起冰川的消长进退,对欧洲阿尔卑斯山的冰川地貌研究表明,第四纪冰期分为四个冰期,为三个相对温暖的间冰期所分隔。冰期与间冰期相比较,中纬度地区的山地雪线升降幅度可超过1200米。



6、历史时期的气候变化是什么?


从第四纪更新世晚期,距今1.1万年前后开始,地球从第四纪冰期中的最近一次亚冰期,进入到现代的亚间冰期,人们也称之为冰后期。这一段时间大体上相当于人类进入到有文字记载的历史时代。关于这时期的气候,挪威的冰川学家曾做出近10000年来的雪线升降图,说明雪线升降幅度并不小,表明冰后期以来,气候有明显的变化。中国有悠久的历史记载,竺可桢将这些记载加以整理分析,发现我国在5000多年来的气候有4次温暖期和4次寒冷期交替出现。


在公元前3000~前1000年左右,即从仰韶文化时代到安阳殷墟时代,是第一个温暖期,这个时期大部分时间的年平均温度比现在高2℃左右,最冷月温度约比现在高3~5℃。


公元前约1000年~前850年(周代初期),有一个短暂的寒冷期,温度在0℃以下。


公元前770年~公元初年,即秦汉时代,又进入到一个新的温暖时期。


公元初年~公元600年,即东汉、三国到六朝时代,进入第二个寒冷时期。


公元600~1000年,即隋唐时代,是第三个温暖期。


公元1000~1200年,即南宋时代是第三个寒冷期,温度比现代要低1℃左右。


公元1200~1300年,即宋末元初,是第四个温暖期,但是这次不如隋唐时那样温暖,逐渐由淮河流域移到长江流域以南,如浙江、广东、云南等地。


在公元1300年以后,即明、清时代以来,是第四个寒冷期,温度比现代要低1~2℃。


近5000年来,虽然是寒冷期与温暖期交替出现,但是总的趋势是由温暖向寒冷变化,寒冷期一次比一次长,一次比一次冷。在第二次寒冷期,只有淮河在公元225年有封冻。而在第四个寒冷期的1670年,长江都几乎封冻了。


有趣的事情是:挪威冰川学家用雪线高度表示气温升降,竺可桢用的是历史文献记载资料,结果却十分一致,说明冰后期以来的气候变化具有全球的普遍性,绝对不是一种巧合。近代的气候变化从1850年农业机械化开始以来,近100多年来的气候变化,我们称之为近代气候变化。近百年来气候变化的基本趋势是:1961年以后的世界气候与20世纪前半期相比有显著不同,而与19世纪后半期相类似。从19世纪末期开始,到20世纪40年代,是世界性气候增暖时期,增暖的趋势在20世纪40年代达到顶峰,以后温度下降,20世纪60年代后变冷更加明显,这次变化很可能是近10000年来的一次气候振动。


这种振动可以从大气环流变化中得到解释。根据英国气候学家拉姆巴的说法,从1895年开始,世界环流突然由经向环流占优势的时期,转变为纬向环流占优势的时期。从此,纬向环流不断加强。到1940年前后达到最盛时期;随后,纬向环流又逐渐减弱,经向环流又逐渐加强,到1961年前后,纬向环流显著减退,重新恢复成为经向环流占优势的时期。


在纬向环流强盛时期,气旋性活动增强,行星风系影响加剧,南北半球的气候带向两极方向移动。在纬向环流衰弱的时期,反气旋性活动加强,季风发达,南北半球高低纬度之间气流交换频繁。地球上的气候带向赤道方向移动。可见,世界环流模式的改变,对全球性气候变化的影响多么巨大。


7、全新世气候变化分为哪几个阶段?各有什么特征?


过去认为全新世(Holocene)开始于1万年前(10kaBP),那是根据14C测定的,称为14C年。后来发现14C年要经过树轮校正,才能得到正确的实际的年代,即日历年。校正后全新世开始的日历年为11.5kaBP。全新世对于人类具有十分重要的意义。人类的文明社会,当前社会的一切繁荣、富强、发展、进步都发生在全新世。因此,认识全新世的气候变化有重要的意义。为了说明全新世在地球历史上的地位,有必要简略回顾一下地球气候的历史,至少近两百万年的历史。尽管这对于有46亿年历史的地球而言几乎只相当于一天中几分钟短暂时间。

大约240多万年前地球进入所谓第四纪,其气候特点是冰期-间冰期交替,地质学家称之为旋回。旋回的时间即周期以万年计,但是并不稳定。近70万年来以10万年周期为主。在南极的冰芯氧同位素变化中表现最清楚,在深海沉积、黄土堆积中也有一致的反映。一般认为冰期-间冰期旋回的形成与地球轨道要素的变化有关。由于这是米兰克维奇发现的,所以也称为米兰克维奇周期。最近一个旋回开始于约12万年前,那时地球气候与现代的温暖程度相当。到2.3万年前达到最冷,称为末次冰盛期。在每个10万年左右的冰期-间冰期旋回中,温暖时期是比较短暂的,一般约1—2万年。而更多的时间处于降温过程中。但是温度的下降不是直线的,而是由一系列的波动组成。直到20世纪中叶大多数科学家还相信冰期的气候是持续的寒冷。但是后来发现冰期中也有相对温暖的时期。认识到冰期气候的不稳定性是古气候研究的一项重要成果。

末次冰盛期之后处于冰消期,北美的劳伦泰冰盖,北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。但是,就在气候已回暖到接近现代的情况下,又发生了一次激烈的气候波动,称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心,气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右,又快速后暖,所以称为气候突变。温度变化的幅度达到了冰期-间冰期旋回的3/4。这是末次冰期中最后1次气候突变。“新仙女木”事件之后,即进入全新世。

尽管在20世纪后期人们已经认识到冰期气候的不稳定性,不再把冰期看成持续的寒冷时期,也不再认为第四纪仅有4—5次冰期。但是,仍认为全新世的气候温暖而平和,没有大的气候波动。1995年O′Brien等首先根据格陵兰冰芯中海盐与陆源尘粉的变化,指出全新世可能有一系列的冷事件。以后国际上开始了一系列的研究。最著名的是Bond等(1997)根据北大西洋深海沉积中冰岛火山玻璃和染赤铁矿等浮冰碎屑(IRD)确定的冷事件年表。冰岛及扬马延岛等地的冰川下滑到海中形成冰山,冰底携带了碎石颗粒,其中包括火山活动形成的玻璃和与赤铁矿摩擦而染红的碎石。当冰山融化时,冰底的碎石沉入海底。因此分析北大西洋深海沉积的IRD,可以判断何时有大量流冰倾泻入北大西洋,也就是冷事件。在爱尔兰以西的地区沉积率超过了10cm/ka,所以隔0.5—1.0cm取样,使得沉积记录的时间分辨率达到50—100年。根据Bond等的研究全新世共发生9次冷事件,小冰期约出现于0.4kaBP。

近年来一系列的古气候研究表明亚非季风区的降水量变化也同冷事件有关。当北大西洋出现冷事件时,季风降水减少,即弱季风事件。例如Gupta等(2003年)对阿曼湾沉积的研究就很有代表性。深海沉积中保存了浮游有孔虫的记录。有的有孔虫的纪录与海水温度有线性关系,而海水温度取决于涌升,涌升的强度则依赖于海表的风力大小,也就是季风强度。因此,人们可以从过去近万年的有孔虫记录来推测当时季风的强度,确定弱季风事件。近来用大气环流模式所做的模拟研究表明,THC减弱北大西洋变冷,可能是亚非季风减弱的原因。因此,冷事件与弱季风事件出现时间的一致,可能并不是偶然的。

实际上我国至少是最早注意到全新世气候不稳定性的国家之一。施雅风、孔昭宸主编的《中国全新世大暖期气候与环境》(1992年)一书就明确指出4次冷事件,其出现的时间与Bond等在5年之后发表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。以后中国的诸多作者,根据冰芯、泥炭、孢粉、黄土、湖泊、冰川、雪线及考古资料做了大量的研究,并且有不少是高分辨率的古气候序列,证明全新世中国弱季风事件年表与北大西洋冷事件有很大的一致性。

全新世中的冷事件以及季风区的弱季风事件是与全新世的基本气候特征背道而驰的。全新世作为间冰期气候温暖湿润,但是不断为冷干气候事件打断。这些冷干事件一般只有几百年,短的也许只有1-2百年。但是对人类的社会发展却有很大的影响。8.2kaBP的冷事件就可能促进了农牧业的发展。因为,在全新世中各地先后进入新石器时代,人口也迅速增长。发生气候突变时,采集、狩猎不再能满足生活需要,再加上人口的压力,就可能成为推动农牧业发展的动力。据吴文祥、刘东生的研究5.5kaBP的气候变冷在四大文明古国:两河流域、埃及、印度及中国的文明中有重要的推动作用。4.2—4.0kaBP的气候变干正当两河流域的阿卡德王国解体、埃及处于混乱的第1中间期、印度哈拉帕文明衰落。中华古文明也处于交替时期,经过动乱,于公元前2070年建立夏朝。愈来愈多的证据表明,人类社会的发展与全新世大约出现于8kaBP、6kaBP以及4kaBP的3次气候突变有密切的联系。


8、气候变迁的周期或时间尺度有哪些呢?


目前,被众多学者承认的时间尺度只有四种,其中两种是短尺度或短周期的,另两种是长尺度或长周期的。


气候变迁最小的周期是一天,白天得到较多的太阳辐射热,温度便高;夜间得到的太阳辐射热很少,温度便低。这是由地球的自转造成的。


气候变迁另一个比较小的周期是一年。由于夏季得到较多的太阳辐射热,温度就高;冬季得到较少的辐射热,温度便低。这是由地球的公转引起的。


较大尺度的气候变迁,其一是以2亿年~3亿年为周期,就是历史上大冰期和间冰期反复交替出现的气候变迁。这是由地球的黄赤交角自然大波动(10°~23.5°)所造成的。由于地球的“身子”或“斜”或“正”,各地接受的太阳辐射热也随之发生变化,从而引起气候变迁。


另一个是以平均约10万年为尺度的冰期与间冰期反复交替出现的气候变迁。这主要是由地球轨道三要素自然的小波动引起的。地球的黄赤交角除了有长周期的大波动以外,还有以4.1万年为周期的小波动;地球绕太阳运转轨道的偏心率也有以10万年为周期的变化;由自转轴在地球中的位置等因素的变化所引起的岁差有2.1万年为周期的变化,这三种变化综合起来使得地球的气候产生平均约10万年为周期的冷暖波动,从而出现冰期与间冰期的交替。


可以说,以上4种得到公认的气候变迁周期,都主要是由天文因素或地球轨道要素变化所决定的。


另外,有科学家发现气候还有以3200万年为周期的波动。他们发现,在过去2亿年~3亿年内,每隔3200万年便出现一次“寒冷期”。当然,这种“寒冷期”是非冰期中的寒冷期,与我们现在所处的大冰期相比,仍然是相当暖和的。徐钦琦认为,这是由地球的黄赤交角的“中波动”引起的。


除了上述5种尺度的气候变迁,还有10000年、1000年、100年、10年和3年~4年等多种时间尺度的气候变迁。可气候学家们对这些尺度的气候变迁了解得还非常少,恰恰是这些周期的气候变迁规律对近期气候预测有最直接的指导意义,要把这些尺度变迁规律完全掌握,需要几代人的努力。


我们现在就根据上面提到的几种时间尺度的气候变迁规律,来预测未来各个时间段的气候。


从2亿年~3亿年的时间尺度讲,目前正处于第四纪大冰期之中。但目前究竟是处于大冰期的最盛期,还是没到最盛期,或是最盛期已经过了,这个冰期到底还将持续多长时间,这些都还没有人能作出正确无误的回答。所以从这个时间尺度方面对气候变迁无法进行预测。


从3200万年的尺度讲,最近的一次旋回是从3000万年前开始的,现在已经开始的“寒冷期”恰好与第四纪大冰期相重叠。这次“寒冷期”的最盛期应该出现在200万年之后,所以,根据有些科学家的观点,在未来200万年内,气候的总趋势将变冷,自然界中生物种类的数量也将减少。但是,科学家们对以3200万年为周期的气候变迁是有不同看法的,有人认为周期长度为2600万年或3000万年,目前还没有统一的认识,所以关于未来200万年内气候变迁的规律还无定论。


平均周期为10万年的气候变迁,科学家们目前研究得最为详细。对这个时间尺度的气候变迁而言,从间冰期向冰期过渡时,气温是逐渐地、缓缓地下降的,大约要历时9万年,两者之间没有十分清楚的界限。但是,从冰期向间冰期过渡时,气候变迁往往呈现突变的形式,表现为急剧升温,大约历时1万年,两者之间便出现了一条清楚的界限,国外学者称之为终止线。在距今1.1万年前后,出现了一条相当于最新的终止线,它标志着末次冰期结束了,随之一次新的间冰期就开始了,这就是现代间冰期。在过去1.1万年内,气候变迁如上述规律所描绘的那样,温度突变式地急剧上升。从地质学家的测量结果看,目前温度似乎已达到现代间冰期的顶峰,从此以后温度便应该下降了。正是因为这个缘故,很多地质学家认为,未来气候变迁的总趋势是降温。不过,这只是一种可能性。


此外,根据天文学家的计算,在过去1.1万年内,北半球冬半年的天文辐射总量是逐渐增加的。在距今7000~5000年期间,太阳辐射量增长最快。在1950年,它刚刚达到其峰值(最大值)。所以,按照天文气候学第一定律(气温和冬半年的太阳辐射成正比),现代应该是目前这个间冰期中最暖和的时期。然而事实并非如此。据许多古气候学者研究,在距今7000~5000年前,世界上曾出现过一次“暖和期”,西方学者称它为“气候的最佳期”。这个时期正是我国黄帝大战蚩尤,大禹治理洪水的时代。当代的气候还没有达到“气候的最佳期”那么暖和的程度。这可能是由于海洋的“热惯性”等因素,使得温度的增加总是要比太阳辐射量的增加延迟20~70年。如果是这样的话,现代间冰期的最暖期还没有到来,这个最暖期大约会出现在20~70年之后。由于天文学家的计算都是以千年为单位的,所以这个最暖期可能出现在今后1000年内。换句话说,在未来的1000年内,全球气候可能将变暖,其暖和的程度可能会超过距今7000~5000年的“气候的最佳期”。这是又一种可能性。


令人遗憾的是人类对1000年、100年、10年、和3~4年等尺度的气候变迁规律及其成因的研究还非常差,所以,我国科学家徐钦琦在《天文气候学》一书中说:“对于下世纪的气候变迁的自然变化的趋势,我们只能说一句老实话:‘不知道。’”


未来可知吗?这个问题对人类具有永恒的魅力。


从本质上说,预知未来灾祥祸福的渴望发源于人类把握人生命运的本能,预测学的历史和人类的文明一样古老。


然而自然、社会和生活具有随机性、丰富性、多彩性和不确定性,从科学的角度预言未来不是绝对的,因为科学本身是开放的,人类不但通过科学解开一个个自然之谜,而且也在科学的视野中不断发现新的未解之谜。所以,无论是从科学的本性来看,还是从科学的发展来看,我们都不可能依靠科学完全把握未来。


谢选骏指出:“第四个温暖时期(1200~1300年,元朝初期)”的说法,与通常所谓“蒙古人因为饥荒而抢劫出征”的说法,互相冲突。

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