王紹武

在經(jīng)歷了元旦前后一段時間的“暖冬”之后，歐洲持續(xù)遭遇強冷空氣侵襲，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了百年來的最低氣溫。嚴寒天氣在這些地區(qū)奪去了數(shù)百人的生命。

不僅是歐洲，整個北半球似乎都處在嚴寒之中。日本雪災(zāi)迄今已造成至少63人死亡；韓國首爾氣溫低至17RE，為55年來最低紀錄。

有人認為，全球氣候變暖已經(jīng)停止，并開始轉(zhuǎn)冷，近來北半球的酷寒只是全球氣候變冷的開端，這樣的寒冷氣候可能會持續(xù)20～30年。甚至還有人斷言，今年的寒冬顯示“小冰期來臨了”。

什么是小冰期?小冰期時的地球什么樣?小冰期是如何形成的?小冰期真的要來了嗎?

小冰期究竟什么樣?

所謂小冰期，指的是1300～1900年這一段氣候相對寒冷的時期。從溫度變化來看，小冰期與20世紀后期的溫暖時期(例如1971～2000年)相比，平均溫度大約要低1℃左右。

大家千萬不要認為1℃是一個小數(shù)字，要知道，這是指幾十年的平均降溫。舉例來說，一個10年的冷期中可能有2年溫度比常年低3℃，有3年低2℃，有3年正常，有2年高1℃。這樣10年平均下來，會比常年平均氣溫低1℃。同樣，若某年的冬季氣溫比常年低3℃，則冬季中有時可能出現(xiàn)氣溫較常年低10～15℃的日子。況且，上面所提到的數(shù)字還只是一個區(qū)域內(nèi)的平均情況，在這個區(qū)域中還有天氣更冷一些的地區(qū)。所以，雖然小冰期的氣溫較平均氣溫低1℃；但是，小冰期中局部地區(qū)可能出現(xiàn)較平均氣溫低15～20℃的極端嚴寒事件。小冰期中最可怕的主要就是那些極端嚴寒事件。在以前的小冰期中曾經(jīng)出現(xiàn)過許多現(xiàn)代觀測不到的現(xiàn)象，如黃浦江凍結(jié)、太湖凍結(jié)、南方的柑橘樹和荔枝樹被凍死等。2008年我國南方遭遇冰凍雨雪天氣時人們的生活就已經(jīng)受到很大的影響，但這一年還達不到“明清小冰期”時寒冷程度的1／3，因為當時的溫度比常年低1℃不到。所以，如果真的出現(xiàn)類似小冰期的氣候，影響將是十分巨大的。

但是，小冰期真的就要到來了嗎?為了說明這個問題，我們需要研究一下地球氣候的歷史，從宏觀的角度來探討小冰期發(fā)生的可能性。

歷史上，地球氣候出現(xiàn)過劇烈的變化。距離我們最近的最后一個地質(zhì)時期是第四紀，它開始于260萬年前。整個第四紀的氣候史就是冰期和間冰期交替的歷史。我們現(xiàn)在就生活在氣候溫暖的間冰期，而在1萬多年前則是寒冷的冰期。冰期中最冷的時候，格陵蘭島的溫度要比現(xiàn)代平均低20℃，南極則比現(xiàn)代平均氣溫低10℃。由于大量水汽在大陸上凝結(jié)為冰，冰期中的海平面要比現(xiàn)代平均低120米，當時的寒冷程度可見一斑。進入間冰期后，人類社會才步入新石器時代，并逐漸發(fā)展到現(xiàn)代社會。我們所處的這個間冰期被稱為全新世，開始于1.15萬年前。

全新世總的氣候特征是溫暖，但是溫度呈略有下降的趨勢，小冰期就出現(xiàn)在全新世晚期。全新世溫度的變化幅度大約只有2℃，雖然與冰期相比，溫度變化幅度要小多了；但還是對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。

大約距今7000年到距今6000年的早一中全新世是氣候最好的時期，有人稱其為“黃金時代”。那時，在今天的北非，也就是現(xiàn)在的撒哈拉沙漠地區(qū)，有植被、河流、湖泊等。當時人們所繪的巖畫中有鱷魚、河馬等圖案，表明那里曾是真正的綠色撒哈拉。但是，到了距今5500年前，氣候突然變干，撒哈拉逐漸變成不毛之地。

4200年前，又一次廣泛的冷干氣候襲擊了北半球廣大季風區(qū)。古代埃及文明、古代兩河流域文明和古代印度文明相繼衰落，華夏文明也發(fā)生了大范圍變化。

統(tǒng)觀全新世的1萬多年，氣候是朝著冷千方向發(fā)展的，而且在這種趨勢性的變化基礎(chǔ)上，還疊加著若干次冷干氣候突變。之所以稱為氣候突變事件，是因為氣候變化的時間短于氣候異常的時間。例如距今8200年的事件，寒冷氣候持續(xù)200年。但是，由暖轉(zhuǎn)冷的時間只有幾十年，所以是一次典型的氣候突變事件。由于全新世總的氣候特點是暖濕，所以這些冷干氣候突變事件尤為引人注目。例如分別距今8200年、5500年、4200年的氣候突變，均給人類社會的發(fā)展帶來了巨大影響。全新世共有8～9次氣候突變事件，事件之間的時間間隔大多在1000～2000年。最后一次氣候突變事件即為小冰期。

最早在1939年，就有人提出“小冰期”這個概念，當時指的是從4000年前開始的氣候變冷。后來，人們習慣上把那時的冷期稱為新冰期。因為當時氣候變冷后，冰川前進，好像冰期又回來了。實際上，小冰期是不能同冰期——即冰河期相提并論的。小冰期溫度變化的幅度只有冰期的1／10。在小冰期中，地球上的植被等雖有變化，但與冰期時的劇烈變化完全不同。所以，不能把“小冰期”稱為“小冰河期”?，F(xiàn)在，人們只把新冰期的最后一個冷期稱為小冰期，人們對小冰期的認識也是不斷發(fā)展的。

最初，英國科學家把1550～1850年歐洲的冷期稱為小冰期。后來，人們發(fā)現(xiàn)世界上許多地區(qū)在這個時間段內(nèi)均有一個氣候相對寒冷的時期；于是，“小冰期”這一名稱逐漸得到了學術(shù)界的認可。但是，不同地區(qū)寒冷氣候出現(xiàn)的時間點可能不完全相同，之后，有較多的科學家同意采用更為寬松的定義，把1300～1900年定為小冰期，而且也只把這個時期看作一個宏觀的氣候時期，同時承認，不是地球上的每一個地區(qū)都一定在這一時期內(nèi)出現(xiàn)寒冷氣候。況且，對任何一個地區(qū)而言，實際上不可能整個小冰期都持續(xù)寒冷氣候。例如，中國的小冰期就可能包括3個冷期：1450S～1510s、1560s～1690s和1790s～1890s(其中，1450s代表1450～1459年，其他時間依此類推)。因此，所謂的冷期只是表示一種氣候趨勢，并不代表年年都持續(xù)寒冷氣候。

小冰期是如何形成的?

了解了小冰期的概念，人們可能接著會問：什么原因造成了小冰期?

如上所述，小冰期是全新世一系列冷干氣候突變中最后發(fā)生的一次寒冷事件。學術(shù)界一般認為，早全新世的氣候突變，可能是冰湖的冰壩崩潰造成的。距今8200年的事件就是一個典型的例子。在早全新世，北半球在冰期中形成的兩個大冰蓋尚未完全消融。當時溫暖的氣候使得冰蓋迅速融化，融冰形成冰湖，這些冰湖為冰壩阻擋，湖水不能下瀉。一旦氣候持續(xù)變暖，冰壩消融，冰湖中的淡水大量下瀉，進而可能影響到北大西洋深水的循環(huán)，造成冷干氣候突變事件。

相對而言，小冰期的冷期持續(xù)時間更長，可能是全新世中溫度最低、寒冷持續(xù)時間最長的氣候突變事件。但是，小冰期處于晚全新世，沒有發(fā)現(xiàn)伴隨著的相應(yīng)的冰壩崩潰。因此，在學術(shù)界，大部分科學家都認為，太陽活動減弱可能是小冰期形成的根本原因。

太陽活動是太陽黑子、光斑、耀斑、日冕等太陽上各種物理活動的總稱。人們一般認為，太陽活動強對應(yīng)溫暖的氣候；太陽活動弱則對應(yīng)著寒冷氣候。1645～1715年，曾經(jīng)出現(xiàn)過一個太陽活動極小期，被稱為“蒙德爾極小期”。在此期間，大約有60年未觀測到太陽黑子。通常，人們就把蒙德爾極小期與小冰期聯(lián)系起來，認為它是小冰期形成的主因。

不過，太陽活動極小期又是如何造成了寒冷氣候，至今還是一個謎。因為只是在有了衛(wèi)星之后，人們才能夠從外層空間觀測太陽輻射的變化情況，從而避開大氣對觀測的影響?？上н@樣的觀測時間只有20多年。眾所周知，太陽活動有一個11年的周期，換句話說，我們至今才有了兩個多周期的太陽輻射外層空間觀測記錄。

這些觀測證明，太陽活動強時，輻射強度也高。它解決了一個人們爭論了100多年的問題：太陽輻射值究竟是不是一個常數(shù)?觀測表明，太陽輻射不是常數(shù)。這同時也解決了另一個問題：太陽活動強時，太陽輻射是強還是弱?因為太陽黑子的溫度低于太陽表面的溫度，因此看起來才是黑點；但是，太陽活動強時，太陽黑子多，那么應(yīng)該太陽輻射弱才是。不過，大量的歷史資料證明，太陽活動強時，地球上的氣候非常溫暖；太陽活動弱時，地球氣候則比較寒冷。由于過去沒有準確的太陽輻射觀測記錄，人們一直無法回答上述問題，衛(wèi)星觀測很好地解決了這個問題，證明了太陽活動強時，太陽輻射也強。因此，古氣候研究中所得到的太陽活動強時地球氣候溫暖，太陽活動弱時地球氣候寒冷的結(jié)論是正確的。

但是，解決了舊的問題，又出現(xiàn)了新的問題：在1個11年周期內(nèi)觀測到的太陽輻射變量很小，只有不到0.1％。無論統(tǒng)計分析，還是氣候模擬，都證明，這樣小的太陽輻射變化不足以引起觀測到的氣候變化，例如小冰期的寒冷。因為，根據(jù)氣候模式估計，太陽輻射大約要有1％的變化，才能造成地球上1℃的氣候變化。這樣就出現(xiàn)了兩種可能：第一，我們觀測到的11年周期內(nèi)的太陽輻射變化，不能代表幾十年到幾百年尺度的太陽輻射變化。第二，除了太陽總輻射之外，還有其他途徑的太陽活動可以影響地球氣候。

目前，有人提出兩條途徑——紫外線輻射及宇宙線。

在太陽活動的11年周期中，紫外線的變化要比可見光的變化大得多。紫外線可影響平流層臭氧變化，進而影響到大氣環(huán)流。太陽活動強時，太陽磁場覆蓋了地球，使宇宙線不易進入高層大氣。太陽活動弱時，大量宇宙線進入高層大氣，形成凝結(jié)核，促進降水的形成，從而影響了地球氣候。但是，這兩種機制仍處于研究階段，還沒有較為成熟的理論。這也是至今還有不少人對太陽活動影響地球氣候持否定態(tài)度的原因。小冰期又要來了嗎?現(xiàn)在讓我們回到最開始提到的問題，小冰期真要再次來臨了嗎?如上所述，全新世中氣候突變事件之間的時間間隔為1000～2000年。上次小冰期距離我們只有幾百年時間，按照歷史規(guī)律來推算，短期內(nèi)再次出現(xiàn)小冰期的可能性不大。但是，太陽活動極小期的出現(xiàn)頻率要比氣候突變事件高得多：全新世1萬多年間就出現(xiàn)過27次太陽活動極小期，平均300～400年左右就出現(xiàn)一次。另外，太陽活動還存在著400年及200年左右的周期；如果把蒙德爾極小期的中心放在公元1700年，則400年后是2100年，到時候，太陽活動可能會處于一個相對低點。有人認為，1900年前后也有一個太陽活動極小期，雖然大多數(shù)研究人員認為，那時太陽活動并沒有減弱到極小期的程度，但這段時間確實是太陽活動的一個相對低點。這樣一來，按照200年周期推算，2100年也可能是一個相對低點。1920年以來是一個太陽活動極大期，而且人們估計這個極大期可能已經(jīng)或即將結(jié)束。在經(jīng)歷了20世紀一系列的強11年周期之后，從2008年開始的這一個11年周期顯示出許多太陽活動減弱的特征，并且這些特征在1920年之后從沒有出現(xiàn)過。因此，這些跡象很可能表示，現(xiàn)代太陽活動的極大期要結(jié)束了。所以當前面臨的是可不可能以及什么時候會出現(xiàn)一個太陽活動極小期的問題。綜上所述，太陽活動有可能將在21世紀迎來一個減弱的時期，并且在2100年前后達到最低值。至于該時期是否能達到極小期的標準，目前還很難判斷。今年年初，中國、歐洲、北美等地多次出現(xiàn)區(qū)域性的冷冬大雪，是否意味著會出現(xiàn)一個與太陽活動減弱有關(guān)的氣候寒冷時期，這個問題特別引人關(guān)注。不過，由于人類活動造成的溫室效應(yīng)仍在加劇，由此而形成的全球氣候變暖可能也仍將持續(xù)。退一步講，即便由于太陽活動減弱造成的寒冷能在一定程度上減緩全球氣候變暖的程度，可能也不會改變?nèi)蜃兣臍夂蜈厔?。不過，寒冬大雪可能造成的區(qū)域性氣候災(zāi)害，仍然值得我們密切關(guān)注?！矩熑尉庉嫛口w菲