揭示全新世长期降温事件

黄俊琼

北半球全球平均表面温度（蓝绿色）和气溶胶光学深度（灰色）的200年移动平均值。由气溶胶冷却产生的冷却事件按冷却程度的顺序编号为1至11。LALIA是古代小冰河时代的晚期。来源：通讯地球与环境（2024）。DOI:10.1038/s43247-024-01380-0

（）据美国物理学家组织网（David Appel）：气候变化，但并非总是出于同样的原因。今天的快速气候变化完全是由人类造成的。全新世——过去的12000年——被视为气候稳定，没有混乱，人类得以定居、发展农业、建设文明和繁荣。

但一个来自欧洲的研究小组现在对这种说法提出了质疑，他们使用气候建模和最新数据发现，全新世中后期的气温出现了几次大幅下降，这与评估气候科学的世界科学组织IPCC通常呈现的情况相反。研究结果发表在《通讯地球与环境》杂志上。

他们发现，在过去8000年中，北半球有11个长期寒冷期。

这些时期的气候变冷是剧烈火山活动的结果。几十年内爆发的一组火山会冷却表面，因为它们喷出到平流层的所有污垢和灰尘颗粒，称为气溶胶。这些气溶胶反射阳光，使表面变暗，并导致长时间冷却。

由于冰的反照率反馈，行星进一步冷却——由于最初的冷却形成了更多的冰，反射了更多的阳光，使行星进一步冷却。

寒冷的时间间隔不是连续的或持续的寒冷，而是长期平均值明显低于正常值的时期。在这里，“显著”的意思是几摄氏度。不需要太多的变化就能使地球气候发生剧烈变化。

例如，今天的全球温度与大约23000年前所谓的冰川盛期（芝加哥上空有3公里的冰）的深度之间的差异仅为约7°C，其中一度是由于现代人为变暖。由于海水变成冰，海平面比今天低了125米。

一个例子是发生在1300年至1850年左右的小冰河时代，由1200年代末的一系列强烈火山喷发形成。在这段时间内，长期的太阳极小值，如蒙德极小值和道尔顿极小值，并没有帮助。

虽然小冰河时代不是全球性的，但当时绝大多数人类生活在北半球，由于农作物歉收和饥荒爆发，他们发现生活很困难。

但也存在一些重大的不确定性。瑞士伯尔尼大学物理研究所和Oeschger气候变化研究中心的合著者Michael Sigl说，评估气候科学的国际组织IPCC显示的全球平均温度的全新世晚期模型是“误导性的”。

“这是由于一系列问题造成的，如时间变化的可变性、测年的不确定性、季节偏差，因为许多记录只代表夏季温度，以及半球偏差，因为大多数使用的记录都在北半球。”

为了帮助缩小这一差距，该小组使用马克斯·普朗克研究所地球系统模型、最近修订的地球大气层顶部接收到的太阳能（辐照度）记录以及火山力的新重建，重建了一个全面的全新世气候时间线。（重建是使用所有可用的证据来源，如代理，确定过去的气候或火山活动的过程，这是一种基于其他可测量变量以已知方式变化的指标。）

他们发现，全新世经历了许多极端的气候变化，都在降温，其中一些的震级是过去2000年的三倍。

这项工作包括几个已知影响气候的因素：太阳辐照度、温室气体、地球轨道参数的变化（如其轴线的瓦片，它影响太阳光线照射高层大气的强度；共有三个因素，统称为Milankovich因素），以及大气气溶胶，测量为气溶胶光学深度，测量光穿过材料的量。这些因素共同决定了气候作用力——这些因素的总和在多大程度上决定了地表温度。

他们发现，在全新世期间，气候强迫的偶尔下降导致北半球温度下降高达2°C。（现代温度变化是正的，可归因于人类，主要是由于人为温室气体排放，约为1.2°C。）

在8000年的时间里，气溶胶变暗的程度略有下降，但在统计上显著下降，相对较高的喷发和较低的喷发之间的变化相对较大。（后者的例子包括罗马和中世纪的温暖期。）如前所述，一些极端事件比过去2000年的事件大三倍。

没有发现自然的温暖间隔。（罗马和中世纪的温暖期都是区域性的，并没有延伸到北半球。）尽管火山排放的二氧化碳是一种强大的温室气体，但数量相对较小，气溶胶冷却很容易占主导地位。（平均而言，人类排放的二氧化碳是火山的40到100倍。）

Sigl说，这些气候调查工具是一个完全耦合的地球系统模型，它结合了大气和海洋、陆地和冰面、碳循环和其他组成部分，通过对火山爆发等主要自然气候驱动因素的最佳重建，可以帮助缩小这一差距，因为这些工具“可以提供过去气候演变的非常精细的图像，从而解决自然气候变化的幅度”。