全新世的气候突变
来源:中国气象报社   发布时间:2007-04-03
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  过去认为全新世(Holocene)开始于1万年前,那是根据14C测定的,称为14C年。后来发现14C年要经过树轮校正,才能得到正确的实际的年代,即日历年。校正后全新世开始的日历年为11.5kaBP(即距今11.5千年)。全新世对人类实在是太重要了。人类的文明社会,当前社会的一切繁荣、富强、发展、进步都发生在全新世。因此,认识全新世的气候变化有重要的意义。为了说明全新世在地球历史上的地位,有必要简略回顾一下地球气候的历史,至少近两百万年的历史。尽管这对于有46亿年历史的地球而言几乎只相当于一天中几分钟的短暂时间。

  大约240多万年前地球进入所谓第四纪,其气候特点是冰期-间冰期交替,地质学家称之为旋回。旋回的时间即周期以万年计,但是并不稳定。近70万年来以10万年周期为主。在南极的冰芯氧同位素变化中表现最清楚,在深海沉积、黄土堆积中也有一致的反映。一般认为冰期-间冰期旋回的形成与地球轨道要素的变化有关。由于这是米兰克维奇发现的,所以也称为米兰克维奇周期。最近一个旋回开始于约12万年前,那时地球气候与现代的温暖程度相当。到2.3万年前达到最冷,称为末次冰盛期。在每个10万年左右的冰期-间冰期旋回中,温暖时期是比较短暂的,一般约1万-2万年。而更多的时间处于降温过程中。但是温度的下降不是直线的,而是由一系列的波动组成。直到20世纪中叶,大多数科学家还相信冰期的气候是持续的寒冷。但是后来发现冰期中也有相对温暖的时期。认识到冰期气候的不稳定性是古气候研究的一项重要成果。

  末次冰盛期之后处于冰消期,北美的劳伦泰冰盖,北欧的斯堪的那维亚冰盖相继瓦解。但是,就在气候已回暖到接近现代的情况下,又发生了一次激烈的气候波动,称为“新仙女木”事件。以北大西洋北部为中心,气候迅速变冷。但是寒冷仅持续了1千年左右,又快速变暖,所以称为气候突变。温度变化的幅度达到了冰期-间冰期旋回的3/4。这是末次冰期中最后一次气候突变。“新仙女木”事件之后,即进入全新世。

  尽管在20世纪后期人们已经认识到冰期气候的不稳定性,不再把冰期看成持续的寒冷时期,也不再认为第四纪仅有4-5次冰期,但是,仍认为全新世的气候温暖而平和,没有大的气候波动。1995年O‘Brien等首先根据格陵兰冰芯中海盐与陆源尘粉的变化,指出全新世可能有一系列的冷事件。以后国际上开始了一系列的研究。最著名的是Bond等(1997)根据北大西洋深海沉积中冰岛火山玻璃和染赤铁矿等浮冰碎屑(IRD)确定的冷事件年表。冰岛及扬马延岛等地的冰川下滑到海中形成冰山,冰底携带了碎石颗粒,其中包括火山活动形成的玻璃和与赤铁矿摩擦而染红的碎石。当冰山融化时,冰底的碎石沉入海底。因此分析北大西洋深海沉积的IRD,可以判断何时有大量流冰倾泻入北大西洋,也就是冷事件。在爱尔兰以西的地区沉积率超过了10厘米/ka,所以隔0.5-1.0厘米取样,使得沉积记录的时间分辨率达到50-100年。根据Bond等的研究,全新世共发生9次冷事件,小冰期约出现于0.4kaBP。近年来一系列的古气候研究表明,亚非季风区的降水量变化也同冷事件有关。当北大西洋出现冷事件时,季风降水减少,即弱季风事件。例如Gupta等(2003年)对阿曼湾沉积的研究就很有代表性。深海沉积中保存了浮游有孔虫的记录。有的有孔虫的数量与海水温度有线性关系,而海水温度取决于涌升,涌升的强度则依赖于海表的风力大小,也就是季风强度。因此,人们可以从过去近万年的有孔虫记录来推测当时季风的强度,确定弱季风事件。

  近来用大气环流模式所做的模拟研究表明,THC减弱北大西洋变冷,可能是亚非季风减弱的原因。因此,冷事件与弱季风事件出现时间的一致,可能并不是偶然的。实际上我国至少是最早注意到全新世气候不稳定性的国家之一。施雅风、孔昭宸主编的《中国全新世大暖期气候与环境》(1992年)一书就明确指出4次冷事件,其出现的时间与Bond等在5年之后发表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。以后中国的诸多作者,根据冰芯、泥炭、孢粉、黄土、湖泊、冰川、雪线及考古资料做了大量的研究,并且有不少是高分辨率的古气候序列,证明全新世中国弱季风事件年表与北大西洋冷事件有很大的一致性。

  全新世中的冷事件以及季风区的弱季风事件是与全新世的基本气候特征背道而驰的。全新世作为间冰期气候温暖湿润,但是不断为冷干气候事件打断。这些冷干事件一般只有几百年,短的也许只有100-200年,但是对人类的社会发展却有很大的影响。8.2kaBP的冷事件就可能促进了农牧业的发展。因为,在全新世中各地先后进入新石器时代,人口也迅速增长。发生气候突变时,采集、狩猎不再能满足生活需要,再加上人口的压力,就可能成为推动农牧业发展的动力。

  据吴文祥、刘东生的研究,5.5kaBP的气候变冷在四大文明古国:两河流域、埃及、印度及中国的文明中有重要的推动作用。4.2-4.0kaBP的气候变干正当两河流域的阿卡德王国解体、埃及处于混乱的第1中间期、印度哈拉帕文明衰落。中华古文明也处于交替时期,经过动乱,于公元前2070年建立夏朝。愈来愈多的证据表明,人类社会的发展与全新世大约出现于8kaBP、6kaBP以及4kaBP的3次气候突变有密切的联系。 (来源于2007年04月03日《中国气象报》 作者:王绍武)