58條河流發(fā)生超出警戒線(xiàn)以上的洪水，重慶市遭受80年以來(lái)最大洪災(zāi)，三峽大壩水位不斷告急……

根據(jù)國(guó)家減災(zāi)委、應(yīng)急管理部的數(shù)據(jù)，6月以來(lái)，南方地區(qū)已經(jīng)歷了多輪強(qiáng)降雨過(guò)程，多地發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，27省（區(qū)、市）逾3789萬(wàn)人次受災(zāi)。

2020年中國(guó)南方地區(qū)發(fā)生洪災(zāi)

在我國(guó)，洪災(zāi)幾乎年年有，區(qū)別只是范圍大小，且出現(xiàn)頻率呈明顯年代際變化特征。然而，隱藏在背后的是極端天氣逐漸增多，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）曾提出警告，全球溫度已高于工業(yè)化前水平1.5°C，這會(huì)導(dǎo)致極端天氣和氣候事件的頻率、強(qiáng)度增加。

當(dāng)全球變暖時(shí)，很多陸地冰川會(huì)融化，大量淡水輸入到大西洋北部，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐暮Ｋ芏葴p小，從而不能沉到深海中，于是熱鹽環(huán)流就會(huì)減速或者停止，其結(jié)果就是全球的熱量平衡被打破，高緯度地區(qū)變的非常寒冷；颶風(fēng)、干旱也會(huì)接踵而來(lái)……

氣候與災(zāi)難之間有種難以言說(shuō)的關(guān)聯(lián)，為什么地球溫度逐漸升高，它受哪些因素的影響？人類(lèi)應(yīng)該為此負(fù)責(zé)嗎？

太陽(yáng)周期

幅度：0.1～0.3℃的冷卻

時(shí)間范圍：30～160年的太陽(yáng)活動(dòng)低迷相隔幾個(gè)世紀(jì)

每隔11年，太陽(yáng)的磁場(chǎng)都會(huì)翻轉(zhuǎn)，推動(dòng)太陽(yáng)變亮或變暗的周期為11年。但這種變化很小，對(duì)地球氣候的影響可以忽略不計(jì)。

太陽(yáng)周期

更重要的是“大太陽(yáng)最低值”，過(guò)去11000年中太陽(yáng)活動(dòng)減少了25次。最近的一個(gè)例子是發(fā)生在1645年和1715年之間的蒙德極小期（注：蒙德極小期——Maunder minimum，指公元1645～1715年期間太陽(yáng)活動(dòng)非常衰微的時(shí)期，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)不可思議的70年，此時(shí)也恰好是地球的小冰河期）。

它使太陽(yáng)能下降了0.04％至0.08％，低于現(xiàn)代平均水平，這是從15世紀(jì)到19世紀(jì)的一個(gè)涼爽時(shí)期?？茖W(xué)家們一直認(rèn)為，蒙德極小期可能是造成"小冰河時(shí)代"的原因，但目前仍無(wú)定論。

過(guò)去半個(gè)世紀(jì)里，隨著地球逐漸變暖，太陽(yáng)卻一直在慢慢變暗，因此不能將全球變暖歸咎于太陽(yáng)。

火山硫

幅度：約0.6～2℃的冷卻

時(shí)間范圍：1～20年

公元539年或540年，薩爾瓦多的伊洛潘戈湖（Ilopango）火山猛烈爆發(fā)，其噴發(fā)的羽流進(jìn)入平流層，夏季寒冷、干旱、饑荒和瘟疫席卷全球。

1991年菲律賓皮納圖博火山的噴發(fā)向平流層注入了硫，使平流層變暗并冷卻了大約15個(gè)月

伊洛潘戈湖（Ilopango）火山噴發(fā)向平流層注入了反射的硫酸滴，遮蔽了陽(yáng)光，從而冷卻了氣候。這種情況下，海冰會(huì)增加，將更多的陽(yáng)光反射回太空，從而放大和延長(zhǎng)全球的冷卻。最終引發(fā)了持續(xù)20年的溫度下降2℃。

平流層中的火山硫可能具有破壞性，但在地球歷史的巨大范圍內(nèi)，這個(gè)破壞性很小且是暫時(shí)的。

短期氣候波動(dòng)

幅度：最高0.15℃

時(shí)間范圍：2～7年

除了季節(jié)性天氣模式外，還有其他短周期會(huì)影響降雨量和溫度。最重要的一次是厄爾尼諾-南方濤動(dòng)，涉及熱帶太平洋的環(huán)流變化，該變化發(fā)生的2～7年內(nèi)，對(duì)北美的降雨量有很大影響。

厄爾尼諾-南方濤動(dòng)爆發(fā)？

因?yàn)檫@些周期之間的相互聯(lián)系，很難證明人類(lèi)造成的氣候變化在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性，而不僅僅是自然變異的又一次波動(dòng)。但自那時(shí)以來(lái)，人為的氣候變化已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了天氣和季節(jié)性溫度的自然變化。2017年美國(guó)國(guó)家氣候評(píng)估的結(jié)論是，“觀(guān)測(cè)記錄中沒(méi)有令人信服的證據(jù)可以解釋觀(guān)測(cè)到的氣候變化”。

軌道擺動(dòng)

幅度：過(guò)去10萬(wàn)年周期內(nèi)約6℃；因地質(zhì)時(shí)間而異

時(shí)間范圍：23000年、41000年、100000年、405000年和2400000年定期重疊周期

當(dāng)太陽(yáng)，月亮和其他行星改變它們的相對(duì)位置時(shí)，地球的軌道就會(huì)擺動(dòng)。這些周期性的波動(dòng)稱(chēng)為米蘭科維奇循環(huán)，它會(huì)導(dǎo)致中緯度地區(qū)的日照量變化高達(dá)25％，并導(dǎo)致氣候振蕩。

在大約11700年前的更新世時(shí)期，米蘭科維奇循環(huán)使地球進(jìn)入冰河時(shí)代。當(dāng)?shù)厍虻能壍朗贡辈肯募咀兣瘯r(shí)，北美洲，歐洲和亞洲的大量冰蓋融化。當(dāng)軌道降溫到夏季北部時(shí)，這些冰蓋又重新長(zhǎng)了。由于較溫暖的海洋溶解的二氧化碳較少，因此大氣中的二氧化碳水平隨著這些軌道的擺動(dòng)而上升和下降，從而擴(kuò)大了其影響。

今天，地球正在接近北方最低的太陽(yáng)光，因此，如果沒(méi)有人類(lèi)二氧化碳的排放，我們將在接下來(lái)的1500年左右進(jìn)入另一個(gè)冰河時(shí)代。

地球在其軌道形狀中經(jīng)歷周期性的變化，稱(chēng)為“離心率”

旋轉(zhuǎn)軸方向的變化，稱(chēng)為進(jìn)動(dòng)

以及其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于軌道平面傾斜的角度變化

太陽(yáng)亮度

幅度：恒溫

時(shí)間范圍：固定

盡管太陽(yáng)的亮度會(huì)在較短的時(shí)間范圍內(nèi)波動(dòng)，但總的來(lái)說(shuō)，它的亮度每一百萬(wàn)年增加0.009％，自45億年前太陽(yáng)系誕生以來(lái)，它的亮度已經(jīng)增加了48％。

太陽(yáng)亮度

科學(xué)家們認(rèn)為，太陽(yáng)的昏暗意味著地球在其存在的前半段保持凍結(jié)固體狀態(tài)。但是，自相矛盾的是，地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)了34億年前的巖石，這些巖石是在波浪攪動(dòng)的水中形成的。地球變暖可能是由陸地侵蝕減少、天空晴朗、白天較短和地球富氧大氣之前的特殊大氣成分相結(jié)合造成的。

盡管太陽(yáng)越來(lái)越亮，但地球未來(lái)的自然條件卻得到了統(tǒng)一看法：地球的恒溫器可以抵消多余陽(yáng)光的影響，從而穩(wěn)定地球的溫度。

二氧化碳排放和風(fēng)化恒溫器

幅度：抵消其他變化

時(shí)間范圍：100000年或更長(zhǎng)

長(zhǎng)期以來(lái)，地球氣候的主要控制旋鈕一直是大氣中的二氧化碳含量，因?yàn)槎趸际且环N持久的溫室氣體，會(huì)阻止試圖從地球上散發(fā)出來(lái)的熱量。

火山、變質(zhì)巖和被侵蝕的沉積物中碳的氧化都會(huì)向天空散發(fā)二氧化碳，而與硅酸鹽礦物的化學(xué)反應(yīng)會(huì)去除二氧化碳并將其掩埋為石灰石。這些過(guò)程之間的平衡起到了恒溫器的作用。

當(dāng)氣候變暖時(shí)，化學(xué)反應(yīng)可以更有效地去除二氧化碳，從而制止變暖。當(dāng)氣候變涼時(shí)，反應(yīng)效率降低，從而減緩冷卻速度。另外，隨著太陽(yáng)逐漸變亮，平均二氧化碳的含量會(huì)逐漸下降，因此理論上說(shuō)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，地球的氣候一直保持相對(duì)穩(wěn)定，為人類(lèi)提供了宜居的環(huán)境。

變質(zhì)巖和被侵蝕的沉積物中碳的氧化都會(huì)向天空散發(fā)二氧化碳

然而，風(fēng)化恒溫器需要數(shù)十萬(wàn)年才能對(duì)大氣中二氧化碳的變化做出反應(yīng)。海洋也可以更快地吸收和清除多余的碳，但同樣要花費(fèi)數(shù)千年時(shí)間，并且可能不堪重負(fù)，導(dǎo)致海洋酸化。

每年燃燒化石燃料所排放的二氧化碳比火山噴發(fā)的二氧化碳多100多倍，這對(duì)于海洋和風(fēng)化作用而言太快了，以至于無(wú)法中和它，這就是為什么我們的氣候在變暖，而我們的海洋在酸化。

板塊構(gòu)造

幅度：過(guò)去5億年大約30℃

時(shí)間范圍：數(shù)百萬(wàn)年

因?yàn)榈貧み\(yùn)動(dòng)，重新排列土地可能會(huì)將風(fēng)化恒溫器緩慢移至新的位置。

過(guò)去5000萬(wàn)年來(lái)，地球溫度一直在降低，由于板塊構(gòu)造碰撞在溫暖濕潤(rùn)的熱帶地區(qū)，推動(dòng)了玄武巖和火山灰等化學(xué)反應(yīng)性巖石，從而增加了從天空中吸取二氧化碳的反應(yīng)速度。

此外，在過(guò)去的2000萬(wàn)年中，喜馬拉雅山、安第斯山脈、阿爾卑斯山和其他山脈的侵蝕速度增加了一倍以上，從而促進(jìn)了風(fēng)化。造成制冷趨勢(shì)的另一個(gè)原因是3570萬(wàn)年前南美洲和塔斯馬尼亞州從南極洲逐漸消失，這在南極洲周?chē)l(fā)了新的洋流，促進(jìn)了海洋環(huán)流和消耗二氧化碳的浮游生物；南極洲的冰蓋隨后大量增加。

板塊構(gòu)造影響氣候變化

小行星撞擊

幅度：約20℃的降溫，然后5℃的變暖

時(shí)間范圍：幾百年冷卻，十萬(wàn)年變暖

迄今為止，“地球影響數(shù)據(jù)庫(kù)”可以識(shí)別190個(gè)對(duì)地球有影響的隕石坑。除了?？颂K魯伯隕石坑——Chicxulub撞擊（注：希克蘇魯伯隕石坑的形成，據(jù)推測(cè)是在6500萬(wàn)年前，與白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件的年代相吻合。物理學(xué)家Luis Alvarezl與其子－地質(zhì)學(xué)家Luis W. Avarez認(rèn)為此次滅絕事件的禍?zhǔn)准礊樘祗w撞擊，證據(jù)就是全球年代與之對(duì)應(yīng)的地層中皆有薄黏土層，以及于1970年代時(shí)，確認(rèn)該黏土層的銥含量高達(dá)重量的6ppb——地球整體地層的銥金屬含量?jī)H0.4ppb，但隕石可含有470ppb。隕石撞擊造成的灰塵云在全球沉積，便形成銥含量極高的黏土地層）之外，其他對(duì)地球氣候沒(méi)有任何明顯的影響。

小行星撞擊

計(jì)算機(jī)建模表明，Chicxulub將足夠多的灰塵和硫磺吹入高層大氣，使陽(yáng)光變暗并使地球涼爽20℃以上，同時(shí)還使海洋酸化。由于蒸發(fā)的墨西哥石灰石在大氣中產(chǎn)生了二氧化碳，地球花了幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才恢復(fù)到撞擊前的溫度，且在此基礎(chǔ)上還增高5℃。

進(jìn)化和變化

幅度：取決于事件，奧陶紀(jì)晚期大約冷卻5℃（4.45億年前）

時(shí)間范圍：數(shù)百萬(wàn)年

有時(shí)，新生命的進(jìn)化會(huì)重置地球的恒溫器。例如，大約30億年前出現(xiàn)的光合性藍(lán)藻就開(kāi)始通過(guò)釋放氧氣使地球變化。隨著它們的擴(kuò)散，氧氣最終在24億年前的大氣層中上升，而甲烷和二氧化碳的含量則直線(xiàn)下降，這使地球陷入了2億年來(lái)的一系列“雪球”氣候。

物種進(jìn)化

當(dāng)最早的陸地植物在奧陶紀(jì)2.3億年后進(jìn)化時(shí)，它們開(kāi)始形成陸地生物圈，將碳埋在大陸上，并提取沖入海洋的陸地養(yǎng)分，也改善了海洋的生命。這些變化可能觸發(fā)了大約4.45億年前開(kāi)始的冰河時(shí)代。后來(lái)，在泥盆紀(jì)時(shí)期，樹(shù)木的進(jìn)化進(jìn)一步降低了二氧化碳和溫度，與山區(qū)建筑共謀迎來(lái)了古生代冰河時(shí)代。

大火成巖省

幅度：約3～9℃變暖

時(shí)間范圍：數(shù)十萬(wàn)年

大火成巖?。ㄗⅲ捍蠡鸪蓭r省——large igneous provinces，指連續(xù)的、體積龐大的由鎂鐵質(zhì)火山巖及伴生的侵入巖所構(gòu)成的巖漿建造，包括噴出的大規(guī)模溢流玄武巖和巖漿供體大型放射狀巖墻群。它們?cè)诤艽蟪潭壬吓c來(lái)自深部的地幔柱活動(dòng)有關(guān), 是地幔柱巖漿活動(dòng)的直接產(chǎn)物）導(dǎo)致地球上許多物種大規(guī)模滅絕。這些火成事件釋放了大量殺手，包括酸雨、酸霧、汞中毒和臭氧層破壞，同時(shí)通過(guò)向大氣中傾倒大量甲烷和二氧化碳的速度也比風(fēng)化恒溫器能夠處理的更快，使地球變暖。

大火成巖省導(dǎo)致地球上許多物種大規(guī)模滅絕

2.52億年前的二疊紀(jì)末事件（end-Permian event）中，消滅了81％的海洋物種，地下巖漿點(diǎn)燃了西伯利亞煤，使溫度升高了5～9℃。較小的古新世-始新世熱最大值事件（The more minor Paleocene-Eocene Thermal Maximum event）發(fā)生在5600萬(wàn)年前，它在北大西洋的油層中蒸煮了甲烷并將其匯入天空，使地球變暖了5℃，并使海洋酸化……

人類(lèi)活動(dòng)也正在對(duì)環(huán)境起著類(lèi)似的影響，數(shù)據(jù)顯示，人類(lèi)產(chǎn)生的二氧化碳排放量、工業(yè)化生產(chǎn)與全球溫度升高、氣候驟變有著必然的因果關(guān)系（注：二氧化碳分子會(huì)吸收紅外輻射，因此隨著二氧化碳分子進(jìn)入大氣層，它們會(huì)捕獲越來(lái)越多從地球下方輻射的熱量）。

我們常常感嘆：冬季過(guò)去，還沒(méi)好好感受春天，夏季卻已驟忽而至。當(dāng)夏季過(guò)去，秋葉未及清掃，冬季又已悄然而至。每年似乎也總能聽(tīng)到，今年是最熱、最冷、最難的一年，原本以為扛過(guò)一年能松口氣，但沒(méi)想到一個(gè)接一個(gè)怪獸撲面而來(lái)……

未來(lái)如何，近百年的全球古地質(zhì)考察發(fā)現(xiàn)，氣候由溫暖到寒冷的變化存在著明顯的溫度疊加效應(yīng)，且未來(lái)可能會(huì)持續(xù)上升。

文字 | 尹歡歡版面 | 王海虹