冰河時代

地球四十六億年的歷史中,曾反覆發生過大規模的氣候變遷,「冰河時代」是其中的一種。 科學家對冰期開始前后的氣溫變化模式,仍一無所知。
冰河時代」是個通名,也是個專名,地球四十六億年的歷史,反覆發生過大規模的氣候變遷,「冰河時代」是其中的一種。 今年九月九日,一個科學團隊發表研究報告,指出五千五百萬年前,也就是新生代古新世結束時,北極海的氣候像今日的地中海。

他們的證據來自北極南方兩百公里的海底沉積層,其中有只能在亞熱帶海域生存的藻類化石,而早些時候生活在當地水域的物種,卻不見蹤影。 換言之,現在有厚冰層覆蓋的海面,當年水溫在攝氏20度左右,許多物種因而滅絕。

一九八○年代,海洋地質學家在南極也發現過同樣的證據。 科學家推測,當時大氣中可能突然增加了許多溫室氣體,特別是甲烷,才造成那么大規模的氣候變遷。 至于那些甲烷怎么來的,沒有人知道。

古新世結束后,大氣平均氣溫就一直下降,直到更新世。 更新世是著名的「冰河時代」,起于一百八十一萬年前,迄于一萬五千年前。 對更新世與先前的上新世(五百三十二萬年前至一百八十一萬年前),人類學家特別感興趣,因為人類與黑猩猩源自同一始祖,自六百萬年前分別演化后,主要的演化階段發生在上新世與更新世。

更新世的特征是:北半球北方有長期而穩定的冰單覆蓋大地;赤道非洲則溫濕多雨。 大量的水鎖在陸上冰里,海平面因而比現在低一百公尺以上。 許多今日的海峽,包括臺灣海峽,當年都是生物的通衢大道。 不然,人不可能在四萬年前就進入澳洲定居,一萬五千年前抵達美洲。

但是更新世一百八十萬年中,并非一直都很寒冷,其間氣溫起伏過好幾次,可以細分為許多「冰期」,以及冰期之間的「間冰期」。 冰期的平均氣溫比「間冰期」低攝氏7 度。 自七十萬年前起,每個冰期大約持續十萬年。 以長期趨勢而言,我們目前所處的時代(「全新世」),其實是「間冰期」而不是「冰后期」。 即使一萬五千年前上一次冰期結束,代表氣溫將長期走高,我們仍不能確定我們最關心的未來,也就是我們的子女、孫子在世的年代里,氣溫究竟會如何變化。 因此,協助我們描述冰期始末的詳細資料,對我們評估目前地球暖化趨勢的后果,極為重要。

一九九○年代,國際團隊在格陵蘭中部鉆取冰蕊,第一次得到了過去十多萬年的詳細氣溫紀錄。 當時科學家得到的印象是,更新世最后一次冰期(大約十二萬年前開始)是「突然」發生的。

但是科學家很快就發現,他們鉆取的兩根冰蕊(長度超過三公里),最下端(占全長的百分之十)曾受擾動,其中資訊并不可靠。 可靠的紀錄,起自十萬五千年前,那時最后一次冰期已經開始了。 換言之,科學家對冰期開始前后的氣溫變化模式,其實一無所知。

今年九月九日,另一份冰蕊分析報告在《自然》發表了。 這次冰蕊是在格陵蘭北部(現在平均氣溫攝氏零下31.5 度)鉆取的,由于那兒條件較佳,冰蕊下段沒受過擾動,過去十二萬三千年的氣溫記錄都保存下來了。 初步分析的發現是,第一、最后一次冰期之前的「間冰期」,氣溫一直很穩定,比現在高攝氏5 度;第二、最后一次冰期是緩慢地展開的,從十二萬兩千年前到十一萬五千年前,氣溫逐漸下滑到「間冰期」與「冰期」平均氣溫的中間值。 然后,氣溫突然升高,并上下震蕩了五千年,才逐漸下降到「冰期」的最低溫。

電影〈明天過后〉的科學

更新世在一萬五千年前結束,但是氣溫回升了三千年后,又突然開始下降,中東的幼發拉底河谷發生嚴重的旱災。 學者推測這一波長達千年的寒流,促使兩河流域的狩獵采集族群發展農業,以貼補日漸匱乏的野生資源,竟然為日后的文明奠定了基礎。

至于氣溫反覆的原因,學者推測,是加拿大境內的冰單,因為氣溫上升而融化,最后形成一個大湖。 一萬兩千年前,湖的東岸潰決,大量淡水順著今日的圣勞倫斯河谷,涌入拉布拉多海。 結果是,北大西洋接近格陵蘭南端的海域,咸度下降,使得由赤道北上的洋流因而停頓。 北方失去了熱帶的熱量,越來越冷,導致冰期復辟。

這個理論發表之后,立即引起許多有識之士的興趣,他們相信最近的大氣暖化趨勢,也會造成同樣的結果,使氣候發生大規模的變遷。 今年五月底在國內上演的電影〈明天過后〉,情節就是以這個點子推展的。

但是專家早就指出了,一萬二千年前那次短冰期,發生的條件與現在并無類似之處,例如當時北歐與加拿大仍帶著冰帽。 而根據計算機模擬,氣溫至少還要再上升四、五度,才能導致洋流停頓。 事實上,十二萬年前的間冰期,氣溫就比現在高五度。 因此電影與現實毫無對應之處。

那么我們就不必憂慮溫室效應了嗎? 倒也不是,專家認為雖然電影里的科學并不堅實,可是氣候系統實在太復雜,我們不明就里地往大氣灌注溫室氣體,無異撩撥一頭憤怒的野獸。
來源:
《科學發展》2004年10月,382期,78 ~ 79頁

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