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气候战略的前沿阵地：火山威胁将替代温室效应

已有 4326 次阅读 2012-10-9 07:19 |个人分类:科技点评|系统分类:观点评述| 全球变暖, 温室效应, 超级火山, 气候安全

气候战略的前沿阵地：火山威胁将替代温室效应

杨学祥

2004年12月26日印尼苏门答腊发生9.1级地震和海啸以来，北半球频遭低温暴雪的袭击，特别是2010年冰岛火山的喷发，唤醒了人们对火山灾害的回忆。

1. 火山喷发导致小冰期

据维基百科的介绍，小冰期（英语：Little Ice Age）是指一段在中世纪温暖时期之后开始，全球气温出现下降的现象，时间约在自1550年至1770年这150年间，结束于18世纪初期，相当于中国明清时期。小冰期带来的影响，除了气温下降外，还使得植物生长季节变短，土壤较温，使粮食作物产量变少，谷物价格上升，造成全球各地频繁出现饥荒与瘟疫。因为死亡率上升，这使全球人口成长率在这段时间减缓。小冰期时期也是暴乱、抢掠及死亡的高发期。

斯坦福大学地球化学家Richard Nevle认为，在16-17世纪欧洲人征服美洲的过程中，通过疾病消灭了大部分的当地土著居民，留下了大量无人耕种的土地。茁壮成长的树木从空气中吸收了数十亿吨的二氧化碳，削弱了大气层的吸热能力，致使气候冷却，引发小冰河期。此外，小冰期也与天体引力变化有关。

2012年的一项研究发现，它很可能是四次火山喷发和海冰增加导致阳光反射增加的组合效应诱发的——即所谓的反射效应。科罗拉多大学波尔德分校教授Gifford Miller领导了这项研究，他们根据收集的加拿大巴芬岛冰盖下的死植物样本发现，当时发生了多次大型火山喷发，火山喷发效应引起海冰面积增加，而海冰反射率增加又长时间维持了冷却效应。海冰增加在十五世纪中期到底顶峰，在小冰河期结束前一直维持相同水平。研究人员认为，太阳过于平静只起到辅助影响。报告发表在《地球物理研究快报》上。

2009年发表的研究报告显示火山喷发导致了“小冰期”的到来。研究报告称，1275年到1300年之间，热带地区经历过四次大规模火山喷发，喷发出来的大量硫酸盐颗粒进入大气层上空反射了太阳辐射，使地球气温降低；1430年到1450年，也发生了一轮大规模火山喷发[1]。

早在2000年中国学者张振克等人就指出，现代火山活动有明显致冷的记录: 小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动[2]。因为火山灰和二氧化硫等火山喷发物到达平流层后，较小的气溶胶可在数月内传播到全球，并可在平流层内持续漂浮1-3年，使太阳直接辐射减弱，造成大气降温。

冰期和小冰期与火山喷发有很好的对应关系。火山喷发出的二氧化碳增大了大气温室气体的浓度，气候变冷的事实与温室效应相矛盾，这表明温室气体不是控制气候变化的决定因素。

在人类出现之前，大气中的二氧化碳浓度主要通过火山喷发来增加，通过海洋温度变化溶解二氧化碳多少来控制。火山喷发导致气候降低，海洋温度降低吸收更多大气中的二氧化碳，这是冰期和小冰期时大气中二氧化碳浓度变低的原因。也就是温室效应怀疑者通常所说的气温降低在前，温室气体减少在后，火山喷发出的二氧化碳被变冷的海洋吸收，温室效应并没有起到应有的作用。

2. 1816年的火山喷发导致“低温改变世界”

1816年广泛的农作物歉收使欧洲几乎每一个国家都出现了“粮食骚乱”，激发了席卷欧洲大陆的革命激情。在美国，饥饿的人群往西迁移，改变了农业结构，拓展了领土。在中国，饥荒导致民变，引发了清朝由盛转衰的道光萧条。同时自然的阴霾还影响到绘画风格和文学基调，促进了新宗教的诞生，新发明的涌现。一次全球性的气候变化，影响了整个世界的走向。而自然史学家，把这一连串变化部分归因于印尼的一次火山爆发。百年后，专家们开始担心，冰岛火山爆发是否会让地球重返寒冷。

一般认为这一年的太阳磁场活动非常不活跃，用科学术语说就是处于道尔顿极小期。这段磁场不活跃期从1795年一直持续到1820年。在此之前的蒙德极小期造成了北半球持续70年的连续低温。

　　所谓的蒙德极小期是指1645年到1715年太阳黑子显著减少的这一段时期。这一结论是英国天文学家蒙德发现并提出的。在蒙德最小期时，欧洲的天气比平常冷得多，伦敦人可以在冬天结冰的泰晤士河上举办各种活动。

　　蒙德极小期夹在更加寒冷的时期--小冰期的中间，1450年到1850年这段时间被称为小冰期。在这段时期内，欧洲许多地区的冰川都有所扩大，温暖的夏天消失了，河流、港口和运河都冻结了。第二个因素是在道尔顿极小期期间，太阳偏离了它在太阳系中的位置，这种情况每178-180年就出现一次。但是造成1816年寒冷现象的更直接原因是1815年坦博拉火山喷发。

　　1815年4月5日，沉睡了五千年的印尼松巴哇岛坦博拉火山岩浆喷薄而出，气势汹汹。五天之后，也就是1815年4月10日晚7时左右，坦博拉火山岩再次爆发，随后断断续续持续百余天。这是坦博拉火山近两个世纪以来最大规模的一次喷发，也是有史以来、有文字记载的伤亡程度最为惨重的一次火山灾难，遇难人数总计11.7万。

　　当烟雾消散以后，坦博拉火山已“喷掉了山顶”，其高度从4100米锐减到2850米。坦博拉火山爆发的剧烈程度相当于1883年喀拉喀托火山爆发的十倍，喷出的火山灰在地球大气圈中形成一个层面，它“一手遮天”，将太阳释放给整个地球的光和热给挡在了外面，导致低温天气。

　　因为火山灰在大气层中需要时间流动，所以并没有立刻影响附近地区的气候，直到1816年影响才显现出来。在此之前还有两次火山爆发，分别发生在1812年的加勒比海地区和1814年的菲律宾，在大气层中早已存在的火山灰因为坦博拉火山的喷发更加严重。

当时欧美的日记和报纸详尽记录了1816年的天气，比如天空中不寻常的颜色，巨大的太阳黑子和其他怪异现象。这些资料从侧面证实了今天的自然史学家的研究：太阳磁场的改变，巨大的火山喷发和太阳黑子活动造成了北半球的饥荒、干旱和毁灭性的雨雪天气。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-434868.html

3. 超级火山的警示

20世纪最大的科学发现是米兰科维奇天文冰期理论的发现和确立，第四纪冰期和间冰期的转换受10、4、2万年地球轨道周期的控制。超级火山喷发对应于冰期又提供了冰期形成原因的新线索。

据中国之声《央广新闻》报道，近来有消息称，美国黄石国家公园一座沉睡了64万年的超级火山显露出喷发的迹象。而一旦喷发，美国三分之二的国土可能会被火山灰埋没。

历史上黄石公园火山总共喷发过3次，第一次是在距今210万年前，喷出的岩浆量达到2450 立方千米，火山灰覆盖了今天美国国土的1/2；130万年前，它再度喷发，但规模稍小；64万年前，黄石火山第三次超级喷发，它不仅造就了现今黄石公园的面貌，向外抛出的巨量火山灰覆盖了大半个美国。

位于南美洲玻利维亚的乌图伦古火山在27万年前曾喷发，新西兰陶波火山曾在1900多年（公元100年）前毁灭了新西兰北岛。雷·卡斯是最早研究陶波火山的专家之一，他在上世纪80年代就曾提出“陶波超级火山的活动周期为2000年”。美国加利福利亚州的长谷火山最近一次喷发是在600年前，此次只是局部喷发，烈度不大，但影响已遍及半个美国西海岸——科学家曾在千里之外的海滨城市奥克兰，检测出与长谷成分相同的火山沉积物。而1954年发生的那起二氧化硫溢出，也仅仅是长谷最平常的一次火山活动罢了。印度尼西亚苏门答腊岛上的多巴火山，7.5万年前它的喷发曾让地球进入“冰川时代”，99%的人类在这场灾难中死亡。

近年来全球强震频发，有人认为发生这一系列灾难的根本原因是由于地磁引起的。二千年以来全球磁场持续减弱，而最近150多年地磁强度下降了10%-15％。南大西洋出现地磁异常区，其磁场减弱达35％，地球磁极弱化，处于“磁极翻转”的雏形阶段，这可能是地球发生许多灾变和异常现象的深层原因。目前离地磁反向还很遥远，以目前速度至少需要上千年，这也是超级火山喷发的最低年限。一旦超级火山喷发，严寒的冰期也会接踵而来。

历史的规律表明，变冷气候和超级火山喷发有很好的对应关系（见表2）。

较精细的划分表明，超级火山喷发与冰期有较好的对应关系，时间误差不超过10%；地磁反向与超级火山喷发没有对应性。

新西兰陶波火山曾在1900多年（公元100年）前毁灭了新西兰北岛，根据2000年周期，公元2100年附近将开始下一次喷发。根据冰期、小冰期、地磁反向、超级火山喷发之间的关系，2000-3107年之间，超级火山喷发活动将由弱到强，逐渐进入高潮。

按照天文轨道周期，地球将进入新一轮的亚冰期，超级火山喷发可能提供冰期发生的前兆。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-619595.html

海外华人学者许靖华根据历史上的全球气候变化周期中人类社会发展的历程，证明全球小气候最适期人类社会繁荣发展而全球小冰期导致农业减产，饥荒和民族大迁移。中外学者有类似的研究结果。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-615657.html

2004年以来，世界各国，特别是西方强国，越来越关注气候变化和气象安全，争先抢占气候战略的前沿阵地。从英国前首相布莱尔的减排计划，到美国五角大楼多次的气候报告，频繁的评估引人注目，我们决不能掉以轻心。

参考文献

1． Rosanne D'A, Rob W, Alexander T. The impact of volcanic forcing on tropical temperatures during the past four centuries. Nature Geoscience, 2009, 2: 51-56.

2．张振克，王苏民，吴瑞金。小冰期气候变化的影响因素及其对未来气候的启示。自然杂志。2000，22（3）：173~176

附件：

最近，来自英国的研究人员利用结合了人类遗传变异模式与晚更新世气候变化模式的模型重建了所谓的“走出非洲”的人类扩张的时间，以及解剖学意义上的现代人前往不同大陆所走过的道路。研究结果表明，人类全球扩张的模式与时机被认为与气候变化有关。
http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201291910375464825867.shtm

气候变化对人类生存的重要性得到越来越多的证据。2011年4月12日俄罗斯多家媒体日前发表消息称，美国两位未来学家在一份报告中向美国国防部发出警告，称气候变化可能在近年引起全球范围的政治动荡，而日本为了要生存下去，很可能对邻国发动侵略战争。　　
http://news.qq.com/a/20110414/000816.htm

关注气候变化对人类生存的影响。

1816年低温改变世界：“粮食骚乱”激发席卷欧洲的革命

http://www.workercn.cn2011-03-26 02:57:37来源：光明网中工网－滚动新闻

　　1816年，全球性的低温袭击了从欧洲、美洲甚至中国，据保守估计1816年北半球平均气温下降了0.4-0.7℃。在西方，这一年被称为“无夏之年”，在民间的记忆里被称为“冻死人的1816年”。嘉庆年间的云南饥荒与西方所说的“无夏之年”有共同的气候背景。

　　气候恶化直接影响粮食生产，而资源短缺则导致人类冲突。1816年广泛的农作物歉收使欧洲几乎每一个国家都出现了“粮食骚乱”，激发了席卷欧洲大陆的革命激情。

　　在美国，饥饿的人群往西迁移，改变了农业结构，拓展了领土。在中国，饥荒导致民变，引发了清朝由盛转衰的道光萧条。同时自然的阴霾还影响到绘画风格和文学基调，促进了新宗教的诞生，新发明的涌现。

　　“冻死人的1816年”

　　根据美国民间的日记，1816年1月很温和，东北部的大多数人家早早就熄灭了取暖的炉火。虽然也有寒冷的日子，但是很少，多数时间天气温暖如春。2月也不冷，有些日子比1月冷，但是天气还算正常。 3月1号到6号一直刮风，4月随着白天越来越长，气温却变得寒冷了。东北部大多数地区下了冻雨，晚春的积雪没过脚面。

　　人们发现绵羊冻死在了草场上，没人见过这么寒冷的春天。5月的第一天就像冬天一样，天空中飘起了雪花和冰屑，柔嫩的花蕾冻死了，水塘和河里结了半英寸的冰，地里新种的庄稼经受着酷寒的蹂躏。

　　6月的寒冷是这个纬度的玫瑰从来没有经历过的。农夫们穿着厚外套，戴着手套在田间忙碌，尽力挽救残存的庄稼。新罕布什尔州88岁的医生爱德华，同时也是气象学和天文学爱好者，他详细记载天气情况已经有80年之久。他从来没见过这么怪异的天气，在1816年的6月7日，爱德华医生写道：天气极其寒冷，土地冻得坚硬，风雪呼啸了一天，在中午的暗影处，冰柱有12英寸那么长。马萨诸塞州的一位医生6月12日写道：自从进入6月以来人们对气候的抱怨越来越厉害。到处是可怕的干旱和奇怪的温和西北风。

　　6月17日早晨气温下降到零度以下，佛蒙特市附近的一个农夫有很大一块玉米田，这几天晚上他都在田里燃起篝火，和家人轮流看守不让火熄灭，以免玉米冻死。

　　7月伴随着冰雪而来，新英格兰地区，纽约和宾夕法尼亚州部分地方覆盖上了一层厚玻璃似的冰雪。那些勉强熬过了5月、6月寒冷的玉米在7月的冰雪里还是难免一死。更令人意想不到的是，最严重的还是8月，几乎所有绿色的植物都冰封在霜降之下。

　　这一年的新英格兰只有一点收成，粮食极度匮乏。对美国东北部夏天的生动记忆保存在下面的民谣里：树木没有一片叶子，山脉光秃秃，田野愁眉苦脸，山岗阴郁，枝梗枯槁，从没出现过这样的年头。

　　这年夏季气温也有回归正常的时刻，6月17日到8月17日的天气还不错，蔬菜生长起来，部分缓和了饥荒，爱德华医生这样精细的气候记录者也乐观地认为前景将比之前预测的要好。但是寒冷再次降临，在8月21日，爱德华用冻得僵硬的手记下：“霜冻和冰雪冻死了地里所有的豆类和谷物，田里空空如也，像10月一样一片雪白”。

　　这一天破坏性的霜降从加拿大南部蔓延到北卡罗来纳州，9月11日寒流再次来袭，人们穿上了12月才穿的衣服。在随之而来的冬季，温度甚至下降到零下32℃，上纽约港结了厚厚的冰层，马拉雪橇可以轻松地穿越巴特米尔克海峡从布鲁克林直达附近的总督岛。

　　1816年，粮食大面积歉收，玉米和谷物的价格急速上涨，农民的生活笼罩在死亡的阴影之下。位于新英格兰的阿尔弗雷德村的村史中记载： 1816年被称为“饥饿之年”，也被称为“无夏之年”。

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　　低温之灾

　　在亚洲的印度，1816年季风延迟，夏季阴雨连绵，加重了霍乱的传播，瘟疫从恒河流域的班加罗尔一直蔓延到莫斯科。

　　1815-1817年，云南地区发生大面积灾荒，被称之嘉庆大灾荒，可以说，嘉庆大灾荒是云南近代有记载的规模最大、最严重的一次饥荒。据云南《邓川县志》记载，嘉庆二十一年（1816年）“是岁大饥，路死枕籍。”面临灾荒，有些饥民被迫卖儿卖女以求活命，昆明诗人李于阳在《卖儿叹》中写道：“三百钱买一升粟，一升粟饱三日腹。穷民赤手钱何来，携男提女街头卖。明知卖儿难救饥，忍被鬼伯同时录……”

　　“无夏之年”除了造成嘉庆云南大饥荒之外，在中国东部的广大地区，这几年也出现了一些极端低温事件，如在台湾，1815年，新竹、苗栗皆“十二月雨雪，冰坚寸余。”1815年彰化“冬十二月有冰”。1817年在江西彭泽县：“六月下旬北风寒，二十九日夜尤甚，次早九都、浩山见雪，木棉多冻伤。”湖口县：“六月低，天暴寒人 “。可见1816年夏季低温并不仅仅局限在云南一隅，而是影响到了中国的广大地区，只不过在东部地区未造成大范围的灾害，没有引起人们的注意而已。

　　1816年的低温不仅仅限于亚洲，美国东北部、加拿大的海滨诸省、纽芬兰和欧洲也同样如此。1815年拿破仑兵败滑铁卢，持续了20年之久的欧洲战争终于要结束了，但是恶劣的天气开始接替战争，像死神一样挥舞着镰刀来收割生命。不像美国遭受干旱，欧洲经受的是雨水过多，《泰晤士报》在1816年7月报道，寒冷潮湿的天气正在毁灭英格兰的草场和苜蓿，这对农民来说是一场灾难，毁灭了大多数人生活的希望。

　　恶劣的气候导致西欧的粮食大面积减产，法国和德国的葡萄受灾严重，1816年的葡萄酒贫乏而且质量很差。暴风雨、罕见的降水导致欧洲许多河流，比如莱茵河泛滥。1816-1819年爱尔兰爆发了斑疹伤寒传染病，大约10万爱尔兰人死亡。英国BBC利用瑞士的档案资料推测，1816年的死亡率是之前平均年份的一倍，也就是说整个欧洲因此死了20万人。

　　历史学家叙述说，”蜂群一般的乞丐“堵塞了道路，向过路人哀求。1817年，一位经过勃艮第的旅行者的叙述很有代表性：“乞丐本来已经很多，现在数量猛增；每到一站都有成群的妇女、儿童和老人聚集在马车周围。”另一位从不列颠群岛来到勃艮第的旅行者补充说，这里的乞丐数量虽大，“但绝对没有在爱尔兰包围旅行者的人数那么多”。在瑞士，目击者说，大批乞丐挤满了道路，像一支军队一样。他们的目光充满绝望。用当地编年史家的话说：“他们的面颊上泛着死者的苍白。”

　　祸起火山？

　　1816年的夏季低温令自然生态崩溃，但是极端气候的原因何在？当时的人们难以理解，意大利和瑞士的农民把寒冷的天气怪罪于新出现的避雷针，根据泰晤士报的报道，苏黎世附近的农民真的把避雷针推倒了。虽然今天我们知道无夏之年与避雷针无关，但是除了一些基本共识，科学家和历史学家还没有彻底揭开谜底。

　　气候改变历史

　　对自给自足的农民来说，粮食歉收常常意味着死亡。1816年粮食歉收后，从不列颠群岛到欧洲大陆，从美国到加拿大，到处满目疮夷，社会秩序几近崩溃。历史学家称之为“西方世界最糟糕的一次生存危机”。

　　在美国，饥荒促使农民们往西迁徙，成千上万的家庭被迫离开家园去西北部寻找更加适合的气候，更肥沃的土地。大规模的人口流动改变了美国的农业结构，产粮区从东部转移到了西部。西进运动促进了美国中西部地区的开发。印第安纳在1816年成为了美国的一个州, 伊利诺伊则在1818年也成为一个州。

　　被迫迁徙的灾民之中就有约瑟夫·史密斯，他们家搬到了纽约州，经历了一系列神秘事件之后，约瑟夫·史密斯发表了《摩门圣经》，这预示着新的教派--耶稣基督后期圣徒教会即摩门教的诞生。

　　几乎每一个欧洲国家都出现了“粮食骚乱”，激发了席卷欧洲大陆的革命激情。法国政府倒台，保守的黎塞留公爵应邀组织新政府。1819年夏天，巴伐利亚城镇维尔茨堡爆发了德国近代历史上第一次反犹太人骚乱。饥馑和革命激情又加重了紧张关系和愤怒情绪，使这种骚乱蔓延到全德国，并发展至阿姆斯特丹和哥本哈根。

　　在德国的达姆施塔特地区，后来成为化学家的尤斯图斯·冯·李比希经历了这次灾荒，这场悲惨的遭遇迫使他后来开始研究植物营养学，发明了化学肥料，大大增加了土地单位产值。

　　这次饥荒令食品价格飞涨，以燕麦为例，1815年每蒲式耳是12美元，1816年上涨到92美元，涨幅达8倍。对于主要依赖马车交通的经济模式来说，燕麦是必需品。在燕麦短缺的形势下，促使德国发明家卡尔·德莱斯去探索无须马拉的新交通工具，结果他发明了“德莱辛”--自行车的前身，这是向个人自动化交通工具时代迈出了重要的一步。

　　大气层中的火山灰增多导致了这段时期落日时分特殊的景观，英国画家透纳把这种颜色成功捕捉到了画布上。1816年6月16日，诗人雪莱带着未婚妻玛丽到拜伦位于日内瓦湖边的别墅度假，结果突然下起了大雨，狂风怒吼，闪电齐鸣。玛丽与很多文学界人士困守在寒冷多雨的瑞士，6月22日的暴风雨让他们只能呆在室内，以讲鬼故事消磨时光。

　　他们约定把这些传说写下来，1818年玛丽第一个完工，这就是我们今天读到的哥特式惊悚小说《弗兰肯斯坦》或者说《科学怪人》。而拜伦的私人医生约翰·波坚杜利则写出了中篇《吸血鬼》。也是在“无夏之年”，拜伦开始写作他预示末日来临的诗歌《黑暗》：

明亮的太阳熄灭，而星星在暗淡的永恒虚空中失所流离，

无光，无路，那冰封的地球球体盲目转动，在无月的天空下笼罩幽冥；

　　无夏之年对我国的影响更加耐人寻味。当代著名经济历史数据考证与分析专家安格斯·麦迪森(Angus Maddison)经过研究发现，1700年时整个欧洲的GDP和中国的GDP差不多相等，而在1700-1820年的一个多世纪中，中国经济的年均增长速度是欧洲的4倍。然后，在1820年以后的一个半世纪中，中国经济在世界经济中的份额一直在下降，并成为世界六大经济体中唯一出现人均GDP下降的地区。