从不同时间尺度看全球气候变暖

  在过去的100年中,人们观测到全球气温上升了约1℃,并伴随有二氧化碳浓度的扬升。这些信息让世界为之震惊,推动着全球气候(特别是温度)变化成为当今世界的热门话题,甚至对政治与经济格局也产生着不容忽视的影响。但这上扬的1℃真的会产生让人惊恐的影响吗?我们人类有能力抵御全球的气候变化吗?

  近几十年来,全球气温呈现稳步上升的趋势,与1901年至1950年的平均值相比,全球平均气温大约上升了0.7 ℃左右。然而,考虑到地球的生命周期,100年实在是一个太小的数字,如果把时间尺度放宽来看,地球究竟经历了怎样的冷暖变化呢?

  距今大约2万年前,北半球的许多地方曾被冰川覆盖着。自85万年前开始,地球重复着冰川的逐渐累积、突然的温暖气候和短暂的冰川退缩期(称为间冰期),每个冷暖交替周期大约持续10万年左右,每个周期最高与最低温度之差大约在3℃-5℃之间,这种周期性的变化被认为主要是由于地球在绕轨道运动时倾斜角度发生变化引起的。在北美,最晚的冰期称为威斯康辛冰期(Wisconsin glaciation),这是以其扩展到的最南端的地点之一来命名的。最近的暖期始于12000年前,约在7000年前达到最高峰,然后开始下降。如果不考虑人类活动带来的温室效应,在接下来的几千年,人类将会看到冰川的增长。

  让我们再次把时间尺度放宽到数亿年。自现代大气形成后,地球的气候在“冰室”和“温室”中切换,在过去的5亿年间,出现了4个主要的暖期和4个主要的冷期。在冷期,极地以及大量的陆地被冰川覆盖,全球平均温度低;而在暖期,极地冰川很少或消失,陆地冰川消失。

  暖期常出现高的大气二氧化碳水平,而冷期则常出现低的大气二氧化碳水平。在距今1亿至10亿年间的大部分时间,地球的气候主要是“温室”,但被若干“冰室”所打断。而过去200万年来,主要是逐渐变冷的过程占优势,导致了冰期的出现。现今1万年的间冰期只是过去200万年占优势的冰期的几个短暖期插曲之一。

  从数亿年的时间尺度来看,地球平均温度的波动很大,在一个冷-热周期内,最高与最低温度之差可接近20℃。总体来看,地球的气候在湿-热与干-冷之间大幅变动。在地球历史的大部分时间,气候比现代要温暖得多,而在其他时期,地球比现在要冷。在前寒武纪末以及石炭纪、二叠纪和第四纪,大量的区域被冰川所覆盖,但是这些冰期被长时间的较温暖的时期所隔开。

  在不同的时间尺度上,全球气温呈现出幅度不同的周期性波动。若以季节来比喻,现在的地球宛如四季之春。与历史上的大幅波动相比,1℃的扬升真可忽略不计,不值得惊呼。

  在宏阔的“冰室”和“温室”面前,一切生命(包括人类在内)都无法阻挡,它重塑地貌,重塑生命,它“随意”地将森林变为草原甚或沙漠,它也能“轻易”地将荒漠染成绿洲。但与此同时,我们也要看到,虽然人类无力阻挡大尺度的自然变化,但却有能力也有必要约束自身活动对大气的影响,在力所能及的范围内,保护好我们的气候与环境。

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