?

氣候變暖導致冰川融化等一系列問題。｜Jeremy Harbeck/NASA

?

　　雖然無數(shù)證據(jù)都確鑿無疑地表明，全球氣候在變暖，但關(guān)于氣候變化的謎團仍有很多。比如，我們正在經(jīng)歷的氣候變暖在漫長的地球歷史上是獨特的嗎？它是人為因素導致的嗎？

?

　　1月27日，發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究確認，地球已經(jīng)持續(xù)升溫12000年。不過這并不表示，我們不需要對氣候變暖負責，更不表示我們可以無視目前的氣候變暖問題。學界普遍認為，溫室氣體，特別是人為來源的溫室氣體，是最近50年來氣候變暖的禍首。

?

　　一直存在的全球氣候變化

?

　　我們現(xiàn)在討論的氣候變化，主要證據(jù)包括但不限于全球氣溫上升、海洋升溫、冰蓋消融、冰川后退、積雪時間減少、海平面上升、極端天氣增多，以及海洋酸化等。這些證據(jù)都有可靠的數(shù)據(jù)支撐，表明氣候變化真實存在，并可能改變我們未來的生活方式。

?

　　不過，氣候變化其實并非最近才出現(xiàn)的問題。古氣候?qū)W研究告訴我們，如果放到漫長的地質(zhì)年代，只有大約四萬年歷史的智人所經(jīng)歷的氣候變化可以說不算什么，全球氣候變化一直存在，且直接或間接造成過地球物種大滅絕或大爆發(fā)。

?

　　了解過去的氣候變化對于理解我們正在經(jīng)歷的全球變暖至關(guān)重要。古氣候?qū)W主要依賴保留過往氣候信息的載體，如冰芯、樹木年輪、海洋沉積物、鐘乳石等，來重構(gòu)前現(xiàn)代社會的氣候變化規(guī)律。但有時候，這種地質(zhì)數(shù)據(jù)重構(gòu)會與計算模擬存在分歧。這也導致了一個困擾氣候科學家多年的難題——“全新世溫度變化之謎”。

?

　　全新世是我們目前所處的間冰期，始于11700年前。當科學家用地質(zhì)記錄重構(gòu)全新世的溫度變化時，發(fā)現(xiàn)全球年平均氣溫大概在10000~6000年前達到一個峰值，之后大氣溫度開始下降，直到后工業(yè)時代才重新上升。而根據(jù)氣候變化規(guī)律進行的計算模擬則表明，由于溫室氣體和冰蓋融化的影響，全新世的溫度只表現(xiàn)出一個趨勢，那就是，持續(xù)變暖！這種分歧，被稱為“全新世溫度變化之謎”。

?

間冰期是大冰期中相對溫暖的時期，這時冰蓋消融、冰川后退，致使海平面上升。我們目前所處的全新世，就是一個始于11700年前的間冰期。｜ArcticToday

?

　　那么地球溫度到底是怎么變化的呢？是本來就持續(xù)變暖，還是被工業(yè)革命扭轉(zhuǎn)了冷卻趨勢？

?

　　破解全新世溫度變化之謎

?

　　最近發(fā)表在《自然》雜志上的論文解開了這個謎團。研究人員發(fā)現(xiàn)，在消除地質(zhì)數(shù)據(jù)中的偏誤后，地質(zhì)數(shù)據(jù)重構(gòu)與計算模擬的結(jié)果取得了一致。全球年平均氣溫確實是持續(xù)上升的。

?

　　研究人員認為，之前地質(zhì)數(shù)據(jù)重構(gòu)與計算模擬之間的分歧來自季節(jié)性偏誤。這是因為，之前人們主要用海洋表面溫度來重構(gòu)全新世溫度變化，而這個溫度是存在季節(jié)性偏誤的，這就導致溫度重構(gòu)實際只反映了季節(jié)溫度的變化趨勢，而非年度平均氣溫。

?

　　在新研究中，科學家開發(fā)了一種方法來識別這種季節(jié)性偏誤，并從季節(jié)性溫度來推導年平均氣溫。他們使用了上一個間冰期（128000-115000年之前）的數(shù)據(jù)。這個地質(zhì)時期太陽輻射的季節(jié)性差異很大，比溫室氣體或冰蓋的影響更強，使得識別季節(jié)性偏誤更容易，從而可以根據(jù)數(shù)據(jù)特征去除其影響。

?

　　他們首先把這個矯正方法用到了巴布亞新幾內(nèi)亞一個海洋站點，通過有孔蟲類（一種單細胞海洋生物）化石的鎂鈣比數(shù)據(jù)，來重構(gòu)過去30萬年的海洋表面溫度變化。選這個站點是因為，這里的季節(jié)性氣溫與年平均氣溫均是已知的。結(jié)果顯示，新的矯正方法可以很好對應模擬數(shù)據(jù)。

?

　　研究人員進一步將該方法用到其他地質(zhì)記錄站點，覆蓋了全新世與上一次間冰期。這些地質(zhì)記錄數(shù)據(jù)源于有孔蟲類化石的化學組成，以及烯烴標記物——由海藻合成并沉淀到海洋沉積物中的生物標記物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)被檢測的記錄都存在季節(jié)性偏誤。

?

　　基于此，研究人員推論，之前基于未矯正季節(jié)性偏誤的重構(gòu)記錄所得出的全新世早期的溫度峰值并不存在，那其實是北半球夏季日照峰值所造成的季節(jié)性特征。整個全新世，全球平均溫度應該是一直上升的，且在后工業(yè)時代達到頂峰。全新世溫度變化之謎被有效解決。

?

矯正季節(jié)性偏誤后，地質(zhì)數(shù)據(jù)重建與計算模擬結(jié)果一致，表明整個全新世全球溫度一直上升。｜圖源：Nature

?

　　并且，當季節(jié)性偏誤可以分離出來后，研究人員認識到，全新世早期（12000~6500年前）的全球性增溫是由于冰蓋消融引起的，而從6500年前開始的持續(xù)升溫，則是由溫室氣體排放導致的。二氧化碳等氣體因為產(chǎn)生溫室效應導致全球氣溫上升。冰蓋融化導致氣候變暖則是因為，冰雪覆蓋的地球反射率更高，一旦融化后，地球會吸收更多熱量而增溫，而這又會進一步促進冰蓋融化。

?

　　這項研究不僅解決了全新世溫度變化之謎，更重要的是，它提供了一種通用方法，來矯正一直困擾古氣候?qū)W家的季節(jié)性偏誤問題。這個方法使用的有孔蟲類化石的鎂鈣比與烯烴標記物，可以覆蓋更廣的地質(zhì)年代，后續(xù)可以矯正的數(shù)據(jù)還有很多。不過當前方法也存在局限，它只能用到南北緯40度之間的區(qū)域，高緯度地區(qū)缺少可以用來矯正的間冰期數(shù)據(jù)。由于其在大氣循環(huán)中的重要作用，未來還需要將這些區(qū)域包括進來。

?

　　氣候變化是人為因素導致的嗎？

?

　　解開這個謎團并不意味著關(guān)于氣候變化的謎團都解開了，當前對氣候變化的質(zhì)疑聲仍不絕于耳。主要爭論點并不在于是否存在氣候變化，因為所有數(shù)據(jù)都證明，氣候一直都在發(fā)生變化。更多的討論在于，氣候變化是不是人為導致的，或者人為因素是不是主要因素。

?

　　地質(zhì)年代里確實存在比現(xiàn)在溫度更高的時期，但那時還不存在智人這個物種，所以討論氣候變化沒辦法上升到保護地球家園的層次，地球怎樣都能轉(zhuǎn)。但具體到人類社會特別是現(xiàn)代社會，氣候變化的影響就關(guān)系到很多人的生存問題。例如，海平面上升對很多沿海城市是持續(xù)存在的風險。

?

　　另一方面，氣候變化也會改變當前的貿(mào)易格局：如果北冰洋存在一條四季通暢的航線，很多港口可能就要衰落或興起；西伯利亞凍土如果解封，俄羅斯可能成為農(nóng)業(yè)大國；更長的夏天，或改變的降水模式，可能對全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)產(chǎn)生影響；增多的極端天氣會提高所有人的生存成本。因此，探討氣候變化的原因、尋找對策就變得至關(guān)重要。

?

　　那么，氣候變化是人為導致的嗎？上世紀70年代，學術(shù)界的主流意見一度是全球在變冷，這個觀點主要依賴古氣候?qū)W上萬年的周期趨勢。但最近幾十年的氣候事件顯然并不支持這個看法。當前學術(shù)界認為，溫室氣體，特別是人為來源的溫室氣體，例如二氧化碳、甲烷、水蒸氣、氮氧化物與氟氯烴等，需要對最近50年來的氣候變暖負責。

?

溫室氣體，特別是人為來源的溫室氣體需要對最近50年來的氣候變暖負責。｜INCAMERASTOCK/ALAMY STOCK PHOTO

?

　　此外，曾有人認為，太陽輻射強度變化是全球變暖的主要因素，這個觀點可以用來解釋歷史上的一些氣候現(xiàn)象，例如明朝的小冰河時期，但觀測數(shù)據(jù)并未發(fā)現(xiàn)特別明顯的輻射增強，即使有輻射增強，放到模型里去算，似乎也無法與溫室氣體排放的作用相抗衡。

?

　　現(xiàn)在我們倡導低碳生活，其實是希望通過減少溫室氣體排放來延緩變暖趨勢，但這個趨勢目前來看已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)，所以要探討普通人減排對氣候變化會有多大影響，是比較困難的。然而，氣候變化根本上會提高未來所有人的生存成本與風險，從這一點上而言，全球需要在公平公正公開條件下達成共識，減少溫室氣體排放，而這種共識需要所有人的努力。

?

不管能不能逆轉(zhuǎn)氣候變暖大趨勢，我們都需要減少碳排放以降低生存風險。｜miragenews

關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復【最新活動】，了解近期科普活動
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】，了解最新科普研學營
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識
回復【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情