小冰河期顧名思義指的是相對而言較冷的時期,但是比主要的冰期還要暖和,維持的時間也比較短。一般而言,小冰河期泛指15世紀(jì)至19世紀(jì)中葉氣溫偏低的時期。大約在十六世紀(jì)到十九世紀(jì)之間,地球上廣大地區(qū)出現(xiàn)了寒冷氣候,人們稱為小冰河期(Little Ice Age)。它始于13世紀(jì),在17世紀(jì)達到巔峰,并最終在大約200年前減緩了活動趨勢。在它的巔峰時期,
北歐一帶饑荒肆虐。有人認(rèn)為
挪威和
瑞典有一半的人口在饑荒中喪生。與此同時,全球各地冰雪蔓延:
埃塞俄比亞的部分地區(qū)白雪皚皚,
中國的農(nóng)作物歉收,
蘇必利爾湖面開始結(jié)冰。
科學(xué)家無法斷定小冰河期開始的確切日期,因為
歐洲各地氣候變冷的時間都不相同;但是,回暖的時間則大致相同。我們可以確定的是,歐洲大部份地區(qū)皆經(jīng)歷了數(shù)百年的寒冷惡劣的氣候。有關(guān)小冰河期的相關(guān)資料以歐洲地區(qū)最齊全,在世界其他地區(qū)資料則殘缺不全。但是冰河學(xué)家發(fā)現(xiàn)公元1600年左右,世界各地許多冰河開始向低處延伸,而在過去一百年,世界各地的冰河則明顯往高處退縮。雖然尚缺乏顛撲不破的證據(jù),許多資料皆顯示小冰河期是一個全球性現(xiàn)象。各種古氣候資料證實了這一觀點。譬如,中
英格蘭的溫度、
加州白山的樹木年輪寬度,皆顯示氣溫在13世紀(jì)開始下降,一直到19世紀(jì)才明顯回升。這些資料取自不同地點,估算方法也各自不同,但是都指出小冰河期曾在世界上許多地區(qū)發(fā)生的事實。
在小冰河期之前,地球氣候較暖和的狀態(tài)亦達數(shù)百年之久。此一情況在13世紀(jì)逐漸改觀,天氣逐漸變冷,海冰覆蓋面積增加,海上惡劣天氣頻繁不利于航行。在歐洲大陸,惡劣天氣出現(xiàn)的頻率也逐漸升高,農(nóng)作收成及漁獲量皆明顯下降。歐洲北大西洋沿岸頻頻遭受風(fēng)暴侵襲,海岸受到侵蝕而且洪水不斷發(fā)生。13世紀(jì)后葉及14世紀(jì)前葉,饑荒更是頻頻發(fā)生。此后歐洲氣候一直處于偏冷的狀態(tài),在16世紀(jì)雖有回升的跡象,但是到了17世紀(jì),氣溫又明顯下降,低溫狀態(tài)維持到19世紀(jì)中葉。
小冰河期的另一特色是天氣變異相當(dāng)大,亦即極端天氣發(fā)生的頻率較高。中英格蘭的氣象資料顯示,在1659-1979年之間,最冷及最熱的冬天與夏天多發(fā)生在小冰河期。
倫敦的
泰晤士河河面在1664-1665到1813-1814之間結(jié)凍20-22次,倫敦市民甚至在冰凍的河面上舉辦舞會等活動。此段期間,
荷蘭的運河也經(jīng)常結(jié)冰。冰雪覆蓋的地貌成為常態(tài),也因之成為畫家筆下常見的景色。
小冰河期也在中國發(fā)生。當(dāng)歐洲仍處于中世紀(jì)暖期時,中國就已進入長達數(shù)百年的冷期,在南宋期間,氣候曾經(jīng)一度回暖,但是仍舊偏低,而且維持不久,之后的元、明、清三代大多屬于寒冷的年代。明代中葉及后葉,氣候寒冷干旱,極度寒冷的時期驟然加劇,糧食產(chǎn)量驟然下降,這對于一個人口龐大的帝國來說是致命的打擊。北方的酷寒使降雨區(qū)域普遍南移,這導(dǎo)致了明朝全國各地幾乎連年遭災(zāi)。先秦晉,后
河洛,繼之齊、魯、
吳越、
荊楚、三輔,并出現(xiàn)全國性的大旱災(zāi)。在16世紀(jì)中,旱災(zāi)發(fā)生次數(shù)高達84次,居歷史上各世紀(jì)之冠。
對有些人來說,小冰河期只是一段歷史奇聞——一直溫和的世界上的一次偶然的氣候波動。而對另一些人來說,小冰河期預(yù)示著今天的氣候?qū)l(fā)生變化的危險。而在過去的3年里,有人又提出了第三種解釋。
紐約帕利塞茲
哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—
多爾蒂地質(zhì)觀測所的杰勒德·邦德認(rèn)為,小冰河期是世界
氣候系統(tǒng)中普遍存在的一種“脈動”的最近征兆。這種大約每1500年出現(xiàn)一次的氣候脈動,看起來基本上不受冰河作用(即大約每10萬年一次的“大冰河期”)的影響。小冰河期的歷史可能要比后者長得多。
令人著急的是,這種氣候脈動的起源仍然是個謎。
地球軌道的擺動被普遍認(rèn)為是冰河作用的起因,但是沒有公認(rèn)的天文資料能夠解釋這種新發(fā)現(xiàn)的氣候循環(huán)。不過,一些有趣的說法可能會有助于我們了解未來氣候
可能出現(xiàn)的變化。
若干年來,研究人員一直在無意間跟蹤著行星脈動的蹤跡,但他們對其規(guī)律卻不甚了了,因為他們所“聽到”的只是偶然的波動。80年代初,
德國一位研究生取得了第一個突破,他發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在被稱作
海因里希活動的現(xiàn)象。
在戈丁根大學(xué)學(xué)習(xí)期間,哈特穆特·海因里希發(fā)現(xiàn)在北大西洋海底的沉積物中埋著若干奇怪的巖石碎片層。這些巖石碎片層從
加拿大沿海一直延伸到
不列顛群島以西的海域,甚至在南邊很遠的
百慕大海底鉆取的沉淀物樣本中也發(fā)現(xiàn)了它們的存在。碳-14年代測定法檢測表明,這些呈帶狀的巖石碎片層,是1萬年前上一次冰河作用結(jié)束之前,以大約8000年的時間間隔斷斷續(xù)續(xù)地沉積下來的。
奇怪的是這些巖石碎片來自加拿大北部的哈得
孫貝地區(qū)。它們怎么能往南移動得那么遠?海因里希得出的唯一解釋是,它們是由從
北美主冰原上分離出來的冰山帶來的。他說,浩浩蕩蕩的冰山“艦隊”,在最終融化并把所攜帶的巖石碎片沉到海底之前,肯定往南漂流了幾千公里。
90年代初得到的另外一項重要發(fā)現(xiàn),是丹斯加德/厄施格循環(huán),即D/O循環(huán)。它指的是同樣是在上一次冰河期發(fā)生于
格陵蘭島上的一系列突然而且巨大的氣溫變化。
哥本哈根大學(xué)的維利·丹斯加德在分析
格陵蘭冰層中氧同位素的組成時發(fā)現(xiàn)了這一循環(huán),他發(fā)現(xiàn)該地區(qū)氣溫的波動平均至少在2攝氏度以上。
這兩種周期性活動的重要性,并沒有馬上被人們認(rèn)識到:最初看起來,它們都是局限于上一次冰河作用范圍內(nèi)的不同尋常的小規(guī)模局部事件。海因里希活動被歸因于冰原固有的不穩(wěn)定性,而D/O循環(huán)則被歸因于格陵蘭島附近洋流的局部變化。
后來的兩個發(fā)現(xiàn)改變了這種觀點。同樣是來自拉蒙特—多爾蒂地質(zhì)觀測所的海洋學(xué)家華萊士·布勒歇爾發(fā)現(xiàn),與D/O循環(huán)有關(guān)的海洋環(huán)流變化,是被稱為“傳送帶”的全球海洋環(huán)流的一個重要因素。這是一種對于全球熱量分配十分重要的機制——相當(dāng)于地球的溫度調(diào)節(jié)器,因此,它的作用不大可能是局部性的。
于是邦德開始懷疑海因里?;顒油珼/O循環(huán)是有關(guān)系的,并且是與其他地方的氣候變化——如歐洲和北美冰河的擴張或縮小——同時發(fā)生的。他推測它們可能有共同的原因。
為了證實這一點,邦德重新檢查了從北
大西洋海底鉆取的沉積物樣本。過去的5年中,他分析了取自大西洋底3個不同地方的沉積物。其中有些是幾年以前由拉蒙特—多爾蒂地質(zhì)觀測所的韋瑪號科學(xué)船從
愛爾蘭附近的海底和格陵蘭島與
冰島之間的海峽中鉆取的,另一些則是邦德自己在
紐芬蘭附近海域重新鉆取的。他仔細研究這些沉淀物樣本,尋找過去3萬年里的氣候信息,這段時間涵蓋了上一次冰河期的末期和冰河期之后的全新世——即我們現(xiàn)在所處的被認(rèn)為是溫和平靜的時期。
當(dāng)然,邦德發(fā)現(xiàn)了海因里希觀察到的每隔8000年出現(xiàn)的巖石碎片。但他還發(fā)現(xiàn)了另外一些頻繁得多的意外氣候變化跡象。沉積物樣本都顯示了大約每1500年出現(xiàn)一次的層狀物,其中包含了兩種外來的物質(zhì),即被格陵蘭和
北極斯瓦爾巴群島的赤鐵礦染紅的石英和長石顆粒。邦德斷定,它們都是被冰摩擦下來,并隨著從冰原上分離出的冰山一起往南漂流到北大西洋的。在樣本中還有在冰島歷史上不斷發(fā)生的火山爆發(fā)中形成的熔巖速凝體。邦德認(rèn)為,這些通常散落在冰島附近海洋里的暗棕色玻質(zhì)碎片,定期隨巨大的冰山隊伍漂流到溫暖的大西洋水域,最后沉到海底。
海因里希認(rèn)為,這些冰山“艦隊”肯定是大陸冰原不斷擴展的結(jié)果。冰原擴展到某種不穩(wěn)定的程度時便開始瓦解。邦德證實了這種說法不足以解釋他所發(fā)現(xiàn)的每1500年一次的脈動。首先,在冰川期和
間冰期,無論是否存在冰原,寒冷期都會以長度相似的間隔出現(xiàn)。其次,來自格陵蘭島和冰島兩地的巖石數(shù)量是同時達到高峰的,如果它們是由區(qū)域事件決定的,就不大可能出現(xiàn)這種情況。
那么是什么導(dǎo)致了氣候變冷的脈動呢?邦德再次分析了從海底鉆得的巖芯。在顯示冰河跡象的那些巖層中,還含有數(shù)量異常龐大的冷水浮游生物遺骸和數(shù)量明顯稀少的暖水浮游生物遺骸——這表明海水表面溫度在低溫脈動期間比現(xiàn)在大約要低2攝氏度。至關(guān)重要的是,海洋似乎在冰山艦隊啟航之前大約500年就開始變冷了??磥硎呛Q鬁囟鹊慕档鸵l(fā)了冰山漂流,而不是相反。
結(jié)論似乎是再明顯不過了。快速的氣候變化不斷出現(xiàn)于冰川期和冰川期之后的時期——直到最近,科學(xué)家還認(rèn)為冰川期之后的時期是風(fēng)平浪靜的。此外,這些以脈動形式出現(xiàn)的快速的氣候變化,并未因為上一次冰河期的結(jié)束而改變。脈動幾乎是定期出現(xiàn)的——當(dāng)然不會像音樂節(jié)拍器那樣按部就班。邦德說,脈動的間隔會有差異,從1300年到1800年不等。但這種脈動是可以辨別的,就像人的心跳加速或變緩是可以辨別的一樣。邦德說,這種脈動“決定了氣候變化的速度”。
這樣的脈動已成為歷史,抑或仍將是以后氣候變化的一部分?邦德1998年在紐芬蘭附近海底鉆取的新巖芯首次表明,
小冰河時期的
海底沉積物中含有這種脈動的所有特征?;鹕饺蹘r速凝體層、被赤鐵礦染紅的巖石層和冷水浮游生物層都出現(xiàn)在相應(yīng)的位置上。因為小冰河時期一直延續(xù)到19世紀(jì)初,所以有人認(rèn)為20世紀(jì)氣候變暖是地球逐漸從寒冷時期恢復(fù)的證據(jù)。難怪布勒歇爾說,理解人類在全球變暖趨勢中所起作用的關(guān)鍵“也許在于解開小冰河時期終止之謎”。
是什么造成了神秘的脈動?大多數(shù)研究者認(rèn)為,重要的線索在于海洋環(huán)流以及海洋與大氣的密切關(guān)系。海洋與大氣關(guān)系的關(guān)鍵是北大西洋,即出現(xiàn)冰山艦隊的地區(qū)。向北的
墨西哥灣流就是在該地區(qū)停止向前,并降溫結(jié)冰的。冰冷的、含鹽量逐漸增加的海水下沉至海底,使被稱為“傳送帶”的全球海洋環(huán)流中的慢速系統(tǒng)得到維持。布勒歇爾稱這種環(huán)流系統(tǒng)為我們氣候的“
阿喀琉斯之踵”。
邦德說,“傳送帶”自發(fā)的內(nèi)在擺動可能會導(dǎo)致大氣的脈動。但是越來越多的人推測可能存在著外部力量的作用。這種外部力量可能是到達地球的太陽
射線的變化,或者正如最近出現(xiàn)的引人入勝的理論認(rèn)為的那樣,可能是對地球潮汐產(chǎn)生影響的宇宙引力。
研究氣候的美國科學(xué)家查爾斯·基林早些時候指出了有關(guān)海水潮汐的值得注意的東西。他發(fā)現(xiàn)地球、月球和太陽排列的不斷變化改變著潮汐的大小,這些變化的發(fā)生頻率與邦德發(fā)現(xiàn)的氣候周期的頻率基本一致。基林同時提出了原因。他說,強烈的潮汐加強了海水在垂直方向的混合,把海底冰冷的海水帶到海面,從而降低了上空大氣的溫度。
基林計算出上次潮汐強度出現(xiàn)峰值大約是在1425年——這恰巧也是小冰河期的高峰時期。這種令人吃驚的說法引起了邦德的注意,他說這種說法至少與其他的說法“一樣有道理”。
不論脈動的起因是什么,看起來我們很可能將在今后某個時候遭遇另一個寒冷時期。根據(jù)小冰河期的規(guī)律來推算,下一個泰晤士河“冰凍集市”將出現(xiàn)于3000年左右。
編輯本段質(zhì)疑與爭議
一些國際權(quán)威氣候?qū)<抑赋觯?a target="_blank">全球氣候變暖已經(jīng)停止,并開始冷化(global cooling),近來
北半球的酷寒只是全球天氣變冷的開端,這樣的冷天可能會持續(xù)20至30年。這些科學(xué)家的預(yù)測是根據(jù)他們對
太平洋和大西洋海水溫度的自然周期分析的,推翻了一些已廣為接受的氣候變暖理論。這些理論宣稱,到了2013年夏天,
北極圈將完全無冰。根據(jù)
科羅拉多州美國國家冰雪資料中心的資料,自2007年以來,北極夏天的海冰增加了近106萬平方公里,也就是26%,即便是大力倡議防止全球變暖的人士也未反駁這一點。科學(xué)家的這項預(yù)測也推翻了氣候變遷電腦運算模式,這些模式認(rèn)定自1900年以來的地球變暖完全是人為的
溫室氣體排放所造成,而且只要二氧化碳的濃度增高,就會繼續(xù)變暖。科學(xué)家說,他們的研究顯示,大部分的氣候變暖是因為過去海洋周期處于“溫暖期”,而目前正處于“寒冷期”。