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Peter Clack
不幸的是,在我看来,全球变暖的歇斯底里更多是由政治而不是科学驱动的。
弗里曼·戴森
冰河时代并没有结束。更大的背景是,我们仍然坚定地处于一个持续的冰河时代,这个冰河时代始于3400万年前的始新世-渐新世过渡期。大多数人将“冰河时代”这个术语与毛象、剑齿虎以及更新世的戏剧性冰川推进联系在一起——这是流行文化中的“冰河时代”。在古气候学和地质学圈子之外,这一点获得的主流关注却出奇地少。
这个更广泛的冰河时代背景被称为晚新生代冰河时代(也称为南极冰川化)。它始于3400万年前,当时南极洲形成了永久性的冰盖,这一过程是由于二氧化碳水平降至750 ppm以下,打开了德雷克海峡等海洋通道(形成南极环流以隔离南极洲)以及有利于降温的构造变化。在此之前,南极洲曾拥有温带雨林,类似于现代的塔斯马尼亚或新西兰,拥有多样的动植物,包括早期的鲸鱼和企鹅。它们在一个更温暖的、与冈瓦纳相连的景观中繁荣生长,河流和丰富的生命,最终随着大陆的冰封而转变。
晚新生代冰河时代是地球的“当前冰屋”状态,其特征是永久性的极地冰盖。在最初的3000万年中,冰川化仅限于南半球。更新世冰川化的开始(258万年前)是更近和更强烈的阶段。冰盖开始扩展到北半球(格林兰和劳伦泰德冰盖在寒潮期间)。这一过程是由米兰科维奇轨道周期驱动的,导致反复的冰川(寒冷和冰的推进与退却)和间冰期(温暖时,冰退却)。
今天的间冰期温暖期——全新世——始于11700年前,我们现在正处于一个温暖的间冰期。这发生在最后一次冰川最大期(26000-19000年前)和短暂的年轻干旱寒潮结束时。全新世只是更新世中的最新间冰期,并不是冰河时代的结束。至少有40个间冰期循环,可能更多。对于地质学家和古生物学家来说,这一切并不是谜团。气候的这一更广泛的图景很少被解释。
在地质学上,定义冰河时代的不仅仅是寒冷的天气——而是大陆规模的冰盖(如南极洲和格林兰)的持续存在。在地球历史上实际的热期(大部分中生代或早期新生代)中,没有永久的极地冰盖。但只要这些巨大的冰体存在,世界就处于冰屋条件,即使在像我们这样的温暖间冰期中。这一叙述很少进入主流媒体。
口语中“冰河时代”几乎总是指塑造人类进化的戏剧性、近期的更新世冰川期,例如北半球的巨型动物灭绝和冰川划伤的景观——人们可以轻易想象的事物。
3400万年的时间尺度与更易于理解的10万年冰川-间冰期循环相比似乎显得抽象。媒体和教育关注的是大约11700年前的“最后冰河时代的结束”——因为那时现代人类文明(农业和城市)真正起飞。这提醒我们,当前温暖、稳定的全新世只是一个在更大寒冷主导时代中的暂时状态。
今天的间冰期可能会持续另外10000到50000年。它会受到二氧化碳水平上升的影响吗?二氧化碳水平的上升已经被指责为格林兰和西南极洲可观察到的冰损失的原因。最后一个间冰期是埃米安期,发生在130000到115000年前。那时的气温远高于今天,海平面(比现在高6-9米)由于较小的冰盖,尤其是在南极洲。非洲的巨型动物生活在泰晤士河口,格林兰则大多是绿色的牧场。
这为我们提供了一个有价值的类比,展示了极地地区和冰盖如何对变暖作出反应,表明南极的显著冰损失是由海洋变暖驱动的。

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自1982年以来的卫星记录显示,全球的叶面积和草地覆盖率正在迅速增长。自1960年以来,全球作物产量上升了15-20%,这主要归因于二氧化碳(CO₂)施肥。全球叶面积在40年内增加了超过18%,其中印度和中国的增幅最大,均与CO₂施肥有关。气温升高使得生长季节延长,这是全球水蒸气和云层覆盖水平上升的一个特征。尽管世界人口翻了一番,但饥荒死亡人数却大幅下降。
CO₂应当获得大部分功劳。二氧化碳从2万到2.6万年前冰川最大期的植物灭绝边缘恢复,当时其浓度降至180 ppm。这一恢复主要归功于当前的温暖间冰期,导致了植物生命的爆炸性增长。科学表明,600–1000 ppm的CO₂加上1到2°C的额外升温是生命的理想“甜蜜点”,包括我们。

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在过去的260万年中,地球经历了冰河时代的冰川期,模式大致相同:每约10万年升温5-6°C。南极冰芯记录(EPICA Dome C,Vostok)非常清晰——温度总是在CO2之前上升几百到一千年。这种先后关系在过去二十多年里已被确认为科学事实(Caillon et al. 2003,Pedro et al. 2012,Parrenin et al. 2013)。
来自古气候档案的结论:CO2并没有引发冰河时代冰川期的结束。
实际上,解冻的起因是米兰科维奇轨道强迫,随后是冰盖退缩、反照率下降和海洋环流变化。只有在海洋——尤其是南极洋——经过几个世纪的升温后,溶解的CO2才会从深层释放,缓慢地将大气中的CO2从约180 ppm提高到约280 ppm,历时5000到10000年。
因此,CO2是一个反馈,放大了最初由轨道触发的升温,幅度约为40-50%(IPCC AR6 WG1 第5章,Shakun et al. 2012)。这就是自然碳循环在冰川-间冰期时间尺度上运作的方式。
然而,今天我们在大约150年内增加了超过140 ppm,将CO2从前工业时期的280 ppm提高到超过420 ppm。自然过程每5000到10000年大约提高CO2约100 ppm。因此,中心的、仍未解决的科学问题非常简单:自然过程是否能够合理地解释在150年内140 ppm的上升,还是人类排放占主导地位?
古气候记录显示,CO2在多千年尺度上跟随温度变化。净零议程的基础在于CO2现在将引领温度——并且是灾难性的——在世纪尺度上。这种从千年反馈到世纪尺度强迫的外推是辩论的真正关键,也是提议花费超过100万亿美元并故意拆除可调度能源系统的唯一理由,远在可扩展、可靠的替代品实际存在之前。
图表说明:过去45万年中四个最新的间冰期(南极温度代理和CO2,来源于R. Hannon 2017)。在每一种情况下,温度总是首先上升。
MIS 11(424-374千年前)– 霍克斯尼/霍尔斯坦
MIS 9(337-300千年前)– 普尔菲特
MIS 7(243-191千年前)– 阿维利
MIS 5(130-115千年前)– 伊米安(最后一个间冰期)
MIS 1(11.7千年前至今)– 全新世
温度领先。永远。

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