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不必惊恐于全球气候变暖——北极科学考察后的感想

已有 2692 次阅读 2021-10-10 10:33 |系统分类:科研笔记

  全球变暖已成全球科学家关注的重大议题。2019年夏天北极科学考察后,写了此篇小文,想将气候变化分为天、地、人三个方面的因素,认为在地质历史上在北极存在较高气温,且在非人为的条件下,比现代全球平均气温高约20℃以上;外部因素(天)远大于人类活动(人)和地壳运动所引起的气温变化(地)。因地球绕太阳公转轨道的进动,它既能造成全球变暖,也能造成地球的多次冰期。得出,人类活动对气温的确会有叠加作用,但也仅属于一个很小的扰动。我们应当保护环境,但不必过度惊恐于全球变暖。

说明:本文是有点想蹭一下热度:最近微信里疯传端宏斌写的博文,转述了许靖华关于气候的书《气候创造历史》:丑陋的环保政治,许靖华认为人的因素太渺小了,他关于气候变䁔与我的想法基本一致。不过此文是在2019年考察后就写好了,也不算蹭热度?

0.前言

全球变暖是人类活动引起的吗?这个话题近年来一直受到关注,各种变暖的现象报道很多,如北极冰川融化,温度升高,北极熊生存艰难;南极冰川跨塌,冰下可以见到融化后的湖泊。

201986-16日,我随欧亚科学家北极联合科学考察团到北极斯瓦尔巴群岛进行了为期10天的考察活动,如图1。该活动由中国科协科普部为指导单位,中国岩石力学与工程学会组织。考察线路跨度为北纬78o到北纬80o10个地点,考察了朗伊尔城冰川,Sheerenburg冰川、摩纳哥冰川,穿越了伊斯峡湾、康斯峡湾和北纬80o线(Moffen),参访了巴伦支堡(俄罗斯煤矿)、Texas Bar(北极早期探险捕鲸地)Bockfsord(北极苔原和12℃温泉)Ny London(松散的花岗岩)Ny Alesund(中国北极黄河站和各国考察站)。本次考察的主要目标有2个,一是通过考察北极的气候、工程条件,来服务于第三极青藏高原铁路建议,二者均存在低温、永久冻土环境,具有可类比性;二是探讨全球气候问题。其中,第二个问题为本文所重点关注。


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1 北极考察

对于全球变暖,本文可概括成天、地、人三种因素。1)地:搞地质科学、大地构造的学者,认为是板块运动(Richard),大陆漂移或大陆裂解、地球内部热能释放(唐春安),如格林兰冰川下见到湖泊(Bowling);2)天:搞气候、冰川的专家认为是冰川的反射率变化,做天文研究的专家认为是地球公转轨道和地轴的变化;3)人:这是目前宣传得最多的,就是化石燃料的使用,CO2的排放,温室效应,所有人类活动,甚至动物排进食(孙福昱)、排便(蔡延江)、打嗝(张帆),牛放屁均会造成全球增温。20171212日,Sarah GibbensNational Geographic上撰文,说该期刊摄影师Paul Nicklen在达巴芬岛(Baffin Island)拍到的北极熊饿成皮包骨的视频,给世界一种暗示,全球快速变暖,冰川融化,导致它们生存困难。事实上,最近研究资料表明,北极熊的数量近年来大量增加,从1950年的5000多头增至现在的3万多头。这两个相反的结论,你信谁?

类似现象还有很多。拍摄到冰川跨塌、监测到冰川下的地热引起融化成湖,都认为全球在变暖。那么气温变化的真正因素是什么?为此,本文从现代北极气候下植物、动物、冰川、水系的特点,结合地质历史时期的地层发育特点进行了综合分析。

1. 北极现代生物及地表风化情况

   北极现状的了解,有助于我们对历史气候的分析。 

1)现代北极圈气候和植物特点

目前北极圈的气候有3个特点:早晚温差不大,因为是极昼或极夜,在盛夏,早、中、晚均有太阳,这样,由于气温恒定,气压也恒定,风小或无风;气温低,全年平均温度低于0℃,在朗伊尔城有15-20m的永久冻土,其最大的河流属于季节性河流。在盛夏流量也不大,主要为冰川的融化水(图2),该河流也仅存在3-4个月时间;处于北极圈,潮汐作用弱(图3),潮差约0.5m,相对于长江口潮差约3m,钱塘江潮差约8m而言,这是较小的。这些3个特点决定了其地表刺激:剥蚀作用、沉积作用均较小,使地壳活动性弱。即北极地区是全球最“安静”的地区。

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1 朗伊尔城季节性河流(78.224oN, 15.643oE)


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a-上午7点的潮位;b-中午2点潮位。

2 挪威北斯瓦尔巴群岛朗伊尔城峡湾潮汐作用(78.224oN, 15.643oE)


另外,由于在北极圈内气温低,其植物生长期短,一般高度不过10cm。北极棉花草可以长至10cm(图3b),而唯一的一种冠木仅3-4个月的生长期,高度只有1-2cm(图3a)。因此,按现代地球的温度,北极是无法留下高等植物化石的。

 

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(a)                 (b)

a-北极冠木;b-北极棉花草

3 在北极圈内生长的植物(78.224oN, 15.643oE)


2)冰川作用对地表的侵蚀

北极的另一个特点是冰川侵蚀作用,此次考察观察到了花岗岩体侵入原始形态。在斯瓦尔巴群岛西北部,看到受冰川所侵蚀的岩体,在围岩及部分岩体外围被剥蚀后的情形,如下图所示。岩体延伸范围有限,长约200m宽约2m的花岗岩岩墙,附近还有不同规模的岩体侵入,岩墙外围的沉积岩被冰川侵蚀剥蚀,岩墙的外围也被剥掉一部分。

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4 斯瓦尔巴群岛西北部(Hagdalence Fjord)岩体侵入顶部形态(79.555oN11.211oE)

3)冻融作用对基岩的改造-石海地貌

石海地貌是强烈寒冻风化、岩石就地崩裂产生的。地形比较平坦,出露坚硬而多节理裂隙的岩石,温度在0℃上下大幅度升降变化。硬度小、节理不发育的岩石,经寒冻风化一层层地崩解为细块岩屑,就在原地保存下来。如下图所示,为斯瓦尔巴群岛北部泥盆系地层风化地貌,图5a、图5b、图5c为下泥盆统的磨拉石堆积出露地表,形成了冰缘地貌-石海,图5a左侧远处为泥盆系巨厚红层。

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(a)

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(b)                (c)

5 斯瓦尔巴群岛北部石海地貌(79.463oN,13.298oE)

 

总结现代北极的特点,因为低温,它具有3个特点:1)高等植物不发育;2)风化作用弱,无大型水系、河流发育;3)冰川作用及冻融作用对地形有较缓慢的侵蚀作用,但它是以地质时间尺度。由此会导致现今的这种冷气候条件下缺失沉积记录。换句话说,缺失沉积记录意味着两种情况:当时是大陆地区、气候较寒冷。

 

2. 北极地层发育考察揭示地温的历史变化情况

通过考察认为,从地质历史角度看,全球气温曾远大于现在。

在地质历史上,地球曾经历过极热和极冷的天气,温度起伏远高于现代观测到的温度变化。极热时,在北极有热带植物和动物,极冷时,全球冰天雪地,即多次的雪球地球事件,早元古雪球事件(Christopher J. Spencer)、震旦纪雪球事件(Stephan)等。本次北极考察中,在朗伊尔城下白垩统地层中发现高等植物化石,树叶化石,如图6a所示为朗伊尔城南部冰川边缘下白垩统地层中的植物化石;该层系也产煤,当地人和后来的俄罗斯人在此采煤,为瘦煤或无烟煤,变质程度中-高(图6b),煤质较好,反应了早白垩世北极地区气温较高。

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(a)

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(b)

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(c)

a-朗伊尔城南化石(78.196 oN15.581oE)b-下白垩统的煤(78.065 oN14.209 oE)c-海相化石(78.222 oN, 15.653 oE)。

图6 北极地区斯瓦尔巴群岛朗伊尔城地层中的化石发育情况

同时,在侏罗系地层中,可观察到有远源河流相沉积,发育交错层理,大量砂岩透镜体和高碳泥岩(7a),说明当时气候暖和,地表水系发育、生物繁茂 (6c,拍摄于朗伊尔城博物馆展品);在更早的年代,泥盆纪发育巨厚层砂岩和泥岩红层(5a,7b),也说明气候温暖,水系发育,并发育较厚的地层 (>300m)。这些都反映了在北极曾有过比现在要温暖得多。也就是说,全球气候在地质历史上可能比现在高约10-20℃。

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(a)

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(b)

a-侏罗系地层剖面(78.228oN, 15.593oE); b-泥盆系巨厚砂泥岩红层(79.463oN,13.298oE)

7 北极地层发育情况野外露头照片

但从事地质专业的学者会问,这些变暖的现象是不是大陆漂移引起的?即,认为全球气候基本稳定,而是该岛屿在泥盆纪、侏罗纪及白垩纪这三个时期本来就在气温较高的低纬度地区,后来大陆漂移到了现在的北极圈内现在的位置,这似乎正印证了大陆漂移假说。按目前所认识的大陆漂移成果(据美国USGS),认为斯瓦尔巴群岛在早白垩世时,纬度位于北纬55o左右(如图8),在这个纬度上的确可以有高等植物和大型水系。

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图8 斯瓦尔巴群岛不同年代的位置(据美国USGS,信息来源于梁光河)

事实上,据深海氧、碳同位素揭示出全球气候始终在变(6)(Zachos)Zachos研究认为,始新世温度比现在要高20℃;渐新世急剧降低,中新世早期又升至最高,从24Ma至今一直在降低。也说是说,不管是否有大陆漂移存在,有无人类活动的干预,地球的温度的自然起伏也是很大的、很快的、周期性的。这个数据表明,仅新生代60Ma以来,气温有升有降,存在多个周期;甚至在短短2Ma时间的第四纪期间,就有四次冰期(Ciais P);末次冰期2.6万年前北美、欧洲还被4km厚的冰川覆盖(Nevin B. Avsar)。在这样短周期内显然没有大的构造变动,当然更没有人类的活动,却存在剧烈的气温变化。由此可以得出,气候变化频率远大于构造运动及人类活动,近百年来全球变暖0.5℃左右,可能存在人类活动扰动的结果,但从地球温度历史来看,我们不必过度惊恐于全球变暖,相反,地球目前还处于较冷的时期。

另外,大陆漂移假说有很多证据,这不容否认。大陆漂移是有一定方向、有一定规律的,但若用大陆漂移来解释斯瓦尔巴群岛的这些高温现象,可能会得出错误的结论。本次考察观察到了北极地区泥盆纪、侏罗纪、白垩纪地层中有沉积记录,和全球的暖期是一致的,而这一地区有很多世代缺失沉积记录,即相对为冷期。相当于这一地区经历了多次冷热交替。如前所述,根据这样一种推理:“若某地区古气候研究得出当时气温较高,这个地区应处于温暖的低纬度;若得出当时气温低,该地区又漂移到了较冷的高纬度”,会得出斯瓦尔巴群岛在地质历史中,会在高、低纬度“来回”折返漂移,这明显是不合理的。在欧洲肯定能发现了2.6万年末次冰期的遗迹,若认为不是全球气温波动造成的,而是大陆漂移造成的,此时欧州应该在更北的78度格陵兰岛附近的纬度上,到当代,它又从格陵兰岛附近漂回来到现在的欧洲位置了,这样累不累?Klages在南极洲发现了90Ma时期的雨林痕迹。他从南极洲西部地区松岛冰川附近的Amundsen Sea的海床中提取了土壤沉积物样本,发现土壤内的根系保存得很好,甚至首次在南极大陆发现了开花植物的单个细胞结构以及花粉和孢子。这与北极发现煤层的形成时间是基本一致的,是全球变暖,而不是板块漂移的结果。Molnar PEngland P 很早就看到,用于计算青藏高原隆升的一些气温证据,其实是气候引起的,也间接说明了构造运动是一个缓慢的过程,而气候变化快于构造运动。

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6 深海氧同位素揭示的新生代气温的变化

事实上,目前有大量证据说明气候变化来自于外部因素。Hays(1976) 提出地球轨道几何学的变化是第四纪冰期演替的根本原因。除进动外,太阳常数也影响气温,数值模拟显示,太阳常数增加25%,可使全球气温在50年内可以很快增加50℃(杨若文),仅126年来太阳常数波动幅度就达到了0.16%。美国宇航局早在1958年就已观察到地球-太阳轨道变化及地轴倾角的变化是控制气候变暖或变冷的原因,这一事实一直被隐瞒至今。NASA最近承认全球变暖是一个谎言(Ethan Huff),认为气候完全可以由米兰科维奇气候理论(Milankovictch)准确预测,人类驾驶SUV汽车或吃牛肉,绝不会使地球变暖或降温(英文:NASA admits that climate change occurs because of changes in Earth’s solar orbit, and NOT because of SUVs and fossil fuels点击链接可查看Natural News中的文章详细描述,翻译:美国宇航局NASA承认,气候变化是因为地球太阳轨道的变化,而不是因为大排量SUV汽车和化石燃料)轨道进动产生的米兰科维奇旋回已在沉积盆地有相当多的证据。

3.结 论

几点认识:

1)在地质历史上,北极出现了大型水系及煤,说明当时气候比现在高20℃以上,不是因为大陆漂移或其它构造运动引起的。

2)全球气候变化控制因素中,外部因素(天)排第一;构造运动(地)及人为因素(人)对地温存在扰动,但其影响远小于外部因素。

3)和地质历史相比,现在全球气候处于较低的时期,近百年来全球气温增加0.5-2℃并不可怕。

本文的出发点并不是否定当下所采取的环境保护的行动,而是不必过度惊恐于全球变暖。


2021年10月10日于北京,中国地质大学(北京)


部分参考文献 

Ethan H. 2019. NASA admits that climate change occurs because of changes in Earth’s solar orbit, and NOT because of SUVs and fossil fuels. Natural News, Friday, August 30



http://blog.sciencenet.cn/blog-2367565-1307408.html

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