冰河时代

地球四十六亿年的历史中,曾反覆发生过大规模的气候变迁,「冰河时代」是其中的一种。 科学家对冰期开始前后的气温变化模式,仍一无所知。
冰河时代」是个通名,也是个专名,地球四十六亿年的历史,反覆发生过大规模的气候变迁,「冰河时代」是其中的一种。 今年九月九日,一个科学团队发表研究报告,指出五千五百万年前,也就是新生代古新世结束时,北极海的气候像今日的地中海。

他们的证据来自北极南方两百公里的海底沉积层,其中有只能在亚热带海域生存的藻类化石,而早些时候生活在当地水域的物种,却不见踪影。 换言之,现在有厚冰层覆盖的海面,当年水温在摄氏20度左右,许多物种因而灭绝。

一九八○年代,海洋地质学家在南极也发现过同样的证据。 科学家推测,当时大气中可能突然增加了许多温室气体,特别是甲烷,才造成那么大规模的气候变迁。 至于那些甲烷怎么来的,没有人知道。

古新世结束后,大气平均气温就一直下降,直到更新世。 更新世是著名的「冰河时代」,起于一百八十一万年前,迄于一万五千年前。 对更新世与先前的上新世(五百三十二万年前至一百八十一万年前),人类学家特别感兴趣,因为人类与黑猩猩源自同一始祖,自六百万年前分别演化后,主要的演化阶段发生在上新世与更新世。

更新世的特征是:北半球北方有长期而稳定的冰单覆盖大地;赤道非洲则温湿多雨。 大量的水锁在陆上冰里,海平面因而比现在低一百公尺以上。 许多今日的海峡,包括台湾海峡,当年都是生物的通衢大道。 不然,人不可能在四万年前就进入澳洲定居,一万五千年前抵达美洲。

但是更新世一百八十万年中,并非一直都很寒冷,其间气温起伏过好几次,可以细分为许多「冰期」,以及冰期之间的「间冰期」。 冰期的平均气温比「间冰期」低摄氏7 度。 自七十万年前起,每个冰期大约持续十万年。 以长期趋势而言,我们目前所处的时代(「全新世」),其实是「间冰期」而不是「冰后期」。 即使一万五千年前上一次冰期结束,代表气温将长期走高,我们仍不能确定我们最关心的未来,也就是我们的子女、孙子在世的年代里,气温究竟会如何变化。 因此,协助我们描述冰期始末的详细资料,对我们评估目前地球暖化趋势的后果,极为重要。

一九九○年代,国际团队在格陵兰中部钻取冰蕊,第一次得到了过去十多万年的详细气温纪录。 当时科学家得到的印象是,更新世最后一次冰期(大约十二万年前开始)是「突然」发生的。

但是科学家很快就发现,他们钻取的两根冰蕊(长度超过三公里),最下端(占全长的百分之十)曾受扰动,其中资讯并不可靠。 可靠的纪录,起自十万五千年前,那时最后一次冰期已经开始了。 换言之,科学家对冰期开始前后的气温变化模式,其实一无所知。

今年九月九日,另一份冰蕊分析报告在《自然》发表了。 这次冰蕊是在格陵兰北部(现在平均气温摄氏零下31.5 度)钻取的,由于那儿条件较佳,冰蕊下段没受过扰动,过去十二万三千年的气温记录都保存下来了。 初步分析的发现是,第一、最后一次冰期之前的「间冰期」,气温一直很稳定,比现在高摄氏5 度;第二、最后一次冰期是缓慢地展开的,从十二万两千年前到十一万五千年前,气温逐渐下滑到「间冰期」与「冰期」平均气温的中间值。 然后,气温突然升高,并上下震荡了五千年,才逐渐下降到「冰期」的最低温。

电影〈明天过后〉的科学

更新世在一万五千年前结束,但是气温回升了三千年后,又突然开始下降,中东的幼发拉底河谷发生严重的旱灾。 学者推测这一波长达千年的寒流,促使两河流域的狩猎采集族群发展农业,以贴补日渐匮乏的野生资源,竟然为日后的文明奠定了基础。

至于气温反覆的原因,学者推测,是加拿大境内的冰单,因为气温上升而融化,最后形成一个大湖。 一万两千年前,湖的东岸溃决,大量淡水顺着今日的圣劳伦斯河谷,涌入拉布拉多海。 结果是,北大西洋接近格陵兰南端的海域,咸度下降,使得由赤道北上的洋流因而停顿。 北方失去了热带的热量,越来越冷,导致冰期复辟。

这个理论发表之后,立即引起许多有识之士的兴趣,他们相信最近的大气暖化趋势,也会造成同样的结果,使气候发生大规模的变迁。 今年五月底在国内上演的电影〈明天过后〉,情节就是以这个点子推展的。

但是专家早就指出了,一万二千年前那次短冰期,发生的条件与现在并无类似之处,例如当时北欧与加拿大仍带着冰帽。 而根据计算机模拟,气温至少还要再上升四、五度,才能导致洋流停顿。 事实上,十二万年前的间冰期,气温就比现在高五度。 因此电影与现实毫无对应之处。

那么我们就不必忧虑温室效应了吗? 倒也不是,专家认为虽然电影里的科学并不坚实,可是气候系统实在太复杂,我们不明就里地往大气灌注温室气体,无异撩拨一头愤怒的野兽。
来源:
《科学发展》2004年10月,382期,78 ~ 79页

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