第四紀大冰期遇上全球變暖人類(lèi)生存環(huán)境究竟是冷是熱？
對于存在了46億年的地球來(lái)說(shuō)，一百萬(wàn)年也不過(guò)是須臾而已。但是對于人類(lèi)社會(huì )自身來(lái)說(shuō)，百萬(wàn)年尺度上的氣候劇變是遙不可及的，9萬(wàn)年后才會(huì )到來(lái)的下一個(gè)冰期也無(wú)須擔憂(yōu)，但是，接下來(lái)一千年乃至一百年的生存和發(fā)展問(wèn)題才可謂迫在眉睫。
◎實(shí)習記者 孫明源
關(guān)注全球變暖②
地球因其宜居環(huán)境成為我們的家園，但實(shí)際上，它并不是一顆溫馴的星球，而只是在最近的幾十萬(wàn)年當中恰好處于適合人類(lèi)生存的狀態(tài)而已。在地球的歷史上，既有長(cháng)達上千萬(wàn)年的嚴寒，也有持續數百萬(wàn)年的酷熱和暴雨。地球的氣溫在數十億年間一直在發(fā)生長(cháng)時(shí)段的周期變化。因此，衡量全球變暖，需在人類(lèi)視角下進(jìn)行。我們關(guān)心全球變暖，是因為這一問(wèn)題和人類(lèi)的生存發(fā)展息息相關(guān)。
地球尺度下的氣候變化
人類(lèi)如今正處于一次大冰期中
中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地質(zhì)學(xué)講師吳會(huì )婷介紹，在討論地球氣候變化時(shí)，“尺度”是非常重要的概念。地質(zhì)學(xué)家把地球歷史上大氣和地表長(cháng)期低溫導致極地和山地冰蓋大幅擴展，甚至覆蓋整個(gè)大陸的時(shí)期稱(chēng)為大冰期。衡量大冰期的時(shí)間尺度是百萬(wàn)年。從地球形成以來(lái)，至少出現過(guò)5次大冰期，每次大冰期持續時(shí)間可達上千萬(wàn)年。在大冰期的極盛期，南北極冰蓋的覆蓋面積非常廣，可超過(guò)地表總面積的30%。與之相對，在大冰期之間，地球處于地質(zhì)學(xué)家所稱(chēng)的溫室期，溫室期的地球上沒(méi)有任何大陸冰川（包括南北極）。
科學(xué)家估計，在地球46億年的歷史上，超過(guò)85%的時(shí)間是溫室期。從這一角度來(lái)說(shuō)，大冰期只是溫室期的“插曲”，但正如前文所說(shuō)，“插曲”一詞是對數十億年的時(shí)間尺度而言的。
吳會(huì )婷舉例，大冰期的寒冷在“雪球事件”當中尤其典型?！把┣蚴录敝妇嘟?.5億—5.8億年間，地球經(jīng)歷了持續超過(guò)千萬(wàn)年的大冰期，一些科學(xué)家推測，在這個(gè)時(shí)期，地球上的平均溫度一度達到零下50℃，整個(gè)地球都被冰凍了起來(lái)。在“雪球事件”時(shí)期，只有少量生活在火山附近或未結冰海域的生物得以幸存。
雖然并不是每個(gè)大冰期都像“雪球事件”發(fā)生時(shí)這般寒冷，每個(gè)大冰期也都有自身的演化周期，并非一直處于盛期，但是地球氣候的演化周期之長(cháng)和波動(dòng)幅度之大已經(jīng)可見(jiàn)一斑。事實(shí)上，我們人類(lèi)今天就處于一個(gè)大冰期，即第四紀大冰期中，南極洲和格陵蘭的冰蓋就是這一冰期的象征。在地球歷史上的大多數時(shí)光，也就是溫室期當中，平均溫度都比處于大冰期的當下高得多。而平均溫度更低的情況在歷史上的大冰期內也不罕見(jiàn)。
當我們把觀(guān)察尺度從百萬(wàn)年降低到十萬(wàn)年時(shí)，就可以觀(guān)察到大冰期內較小的冰期和間冰期。大冰期本身由許多較短的周期組成，其中相對較寒冷的時(shí)期被稱(chēng)為冰期，相對較溫暖的時(shí)期則是間冰期。當前的人類(lèi)生活在約1.1萬(wàn)年開(kāi)始的一次間冰期當中，比起約1.8萬(wàn)年前的第四紀大冰期最盛時(shí)期，如今的年平均氣溫已經(jīng)高了15℃?？茖W(xué)家預計，下一個(gè)冰期將在約9萬(wàn)年后到來(lái)，“千里冰封”的世界到那時(shí)會(huì )再度降臨。
氣候變遷周期受多因素影響
地球軌道變化、板塊運動(dòng)等均作用其中
作為古生物學(xué)方向的學(xué)者，吳會(huì )婷補充說(shuō)，地質(zhì)史上氣候變遷對生物演化有著(zhù)重大影響。例如20多億年前的全球性成氧事件導致了真核生物的出現，2.5億年前的超大型火山爆發(fā)事件，使得全球氣溫增高、海水缺氧和酸化等，造成當時(shí)地球上的生物大量滅絕，顛覆了全球海洋生態(tài)系統的面貌。
地球上為何存在大冰期—溫室期這種以百萬(wàn)年計的周期，大冰期內部又為何存在冰期—間冰期這種以十萬(wàn)年計的循環(huán)？為了解釋這些問(wèn)題，科學(xué)家們已經(jīng)提出了大量假說(shuō)，其中最有影響力的是以南斯拉夫地球物理學(xué)家、天文學(xué)家米蘭科維奇命名的“米蘭科維奇循環(huán)”。米蘭科維奇推測，冰期與間冰期的形成與地球軌道的變化有關(guān)，取決于離心率、地軸傾斜度、北半球夏至位置等因素。米蘭科維奇提出的假說(shuō)得到了后續地質(zhì)證據的支持，已經(jīng)成為科學(xué)界普遍接受的理論。至于大冰期的形成原因，科學(xué)界提出的可能影響因素包括板塊運動(dòng)、太陽(yáng)系在銀河系當中的位置等。以“雪球事件”為例，科學(xué)家推測這次大冰期的成因是板塊運動(dòng)帶來(lái)的巖石風(fēng)化消耗了過(guò)多的二氧化碳，而結束的原因則是成千上萬(wàn)年的火山噴發(fā)又釋放積累了大量的二氧化碳。
和地球歷史上這些漫長(cháng)的周期和劇烈的變化相比，人類(lèi)在數千年文明史當中經(jīng)歷的氣候變化顯得微不足道。比起天體和板塊運動(dòng)，人類(lèi)活動(dòng)對地球氣候造成的影響看起來(lái)也像是滄海一粟。那么，全球變暖對我們來(lái)說(shuō)為什么重要？“懷疑論者”“陰謀論者”的觀(guān)點(diǎn)為何不可??？說(shuō)到底，要理解這些問(wèn)題，我們必須把觀(guān)察尺度進(jìn)一步縮小，站在人類(lèi)社會(huì )的角度進(jìn)行觀(guān)察。
人類(lèi)尺度下的全球變暖
我們的活動(dòng)已改變氣候正常變化軌跡
從長(cháng)時(shí)段來(lái)看，天體和板塊運動(dòng)對地球氣候變化的統治力是絕對的，比起它們的力量，地表生物就如同浮塵一般。然而，頑強的地球生命還是在自身演化中發(fā)展出了影響氣候的能力。在氣候變化以百萬(wàn)年尺度衡量的大張大合當中，作為整體的生物起到的作用或許只能說(shuō)是重在參與。但是對于這些壽命只有幾分鐘到幾百年不等的生物本身來(lái)說(shuō)，一丁點(diǎn)氣候變化就可以說(shuō)是性命攸關(guān)了——人類(lèi)也不例外。
安徽省地質(zhì)博物館、古生物化石科學(xué)研究所工作人員向科技日報記者介紹了人類(lèi)在氣候變化史上的地位：在地球的歷史上，有三類(lèi)生物通過(guò)改變碳循環(huán)影響到了氣候變化。首先出現的是光合作用生物（藻類(lèi)），它們具備把二氧化碳轉換為氧氣的能力，固定了原始大氣中90%以上的二氧化碳。隨后出現的是分解者（土壤微生物），它能夠分解植物纖維，把二氧化碳放回大氣，使得碳循環(huán)得以建立。正是因為這兩者的先后出現，地球上曾經(jīng)出現過(guò)冰室效應，爾后又被化解。
三者中最后出現的人類(lèi)，在最近200年方才獲得影響氣候的能力——進(jìn)入工業(yè)時(shí)代的人類(lèi)挖掘出地下的化石燃料，并通過(guò)大規模消費使其釋放出二氧化碳。人類(lèi)活動(dòng)打破了地球生物數億年來(lái)維持的碳循環(huán)，在200年內實(shí)現了自然界原本需要數千萬(wàn)年乃至數億年才能完成的化石碳庫釋放——這就是“全球變暖”的起源。
在科學(xué)界，全球變暖問(wèn)題也曾經(jīng)歷整整一個(gè)世紀的爭議?？茖W(xué)家們難以論斷，人類(lèi)活動(dòng)是否有能力對地球氣候造成哪怕比較微小的影響，以及當下的氣候變化是不是自然界周期的正常表達。然而到20世紀末，越來(lái)越多的證據表明，人類(lèi)活動(dòng)對氣候的影響確實(shí)存在，而且這種影響已經(jīng)大到了改變正常變化軌跡的地步，全球變暖由此才成為科學(xué)界和政界的共識。
“我們發(fā)現，當下地球上生物物種數量、氣候變化的速率和幅度，實(shí)則已經(jīng)遠遠超過(guò)了地質(zhì)歷史時(shí)期曾發(fā)生過(guò)的最慘烈、最嚴重的生物大滅絕事件?！眳菚?huì )婷說(shuō)，“目前，科學(xué)家正在深入研究地球早期生命的起源演化過(guò)程同氣候變化的關(guān)系，并用大數據分析趨勢?！?/p>
近年來(lái)的一些研究表明，牛羊打嗝、放屁釋放甲烷，野豬覓食破壞土壤都會(huì )增加碳排放。其中，畜牧業(yè)排放溫室氣體的問(wèn)題已經(jīng)得到國際組織和各國政府重視，野豬活動(dòng)排碳則是科學(xué)家在2021年新發(fā)表的研究成果。不過(guò)，比起這些動(dòng)物活動(dòng)，人類(lèi)對化石能源的消費才始終是溫室氣體排放的主導因素。
地質(zhì)學(xué)家很少關(guān)注十萬(wàn)年以下尺度的研究問(wèn)題。對于存在了46億年的地球來(lái)說(shuō)，一百萬(wàn)年也不過(guò)是須臾而已。但是對于人類(lèi)社會(huì )自身來(lái)說(shuō)，百萬(wàn)年尺度上的氣候劇變是遙不可及的，9萬(wàn)年后才會(huì )到來(lái)的下一個(gè)冰期也無(wú)須擔憂(yōu)，但是，接下來(lái)一千年乃至一百年的生存和發(fā)展問(wèn)題才可謂迫在眉睫。正是在屬于人類(lèi)的時(shí)間尺度上，人類(lèi)造成的全球變暖才有至關(guān)重要的意義。保護環(huán)境，努力維持適宜的氣候，力爭實(shí)現碳達峰、碳中和，歸根結底是在保護人類(lèi)自己。 【編輯:葉攀】
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