“一年一小灾，十年一大灾”，气候变化与灾难有什么关系？_风闻

　　58条河流发生超出警戒线以上的洪水，重庆市遭受80年以来最大洪灾，三峡大坝水位不断告急……

　　根据国家减灾委、应急管理部的数据，6月以来，南方地区已经历了多轮强降雨过程，多地发生严重洪涝灾害，27省（区、市）逾3789万人次受灾。

　　2020年中国南方地区发生洪灾

　　在我国，洪灾几乎年年有，区别只是范围大小，且出现频率呈明显年代际变化特征。然而，隐藏在背后的是极端天气逐渐增多，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）曾提出警告，全球温度已高于工业化前水平1.5°C，这会导致极端天气和气候事件的频率、强度增加。

　　当全球变暖时，很多陆地冰川会融化，大量淡水输入到大西洋北部，导致当地的海水密度减小，从而不能沉到深海中，于是热盐环流就会减速或者停止，其结果就是全球的热量平衡被打破，高纬度地区变的非常寒冷；飓风、干旱也会接踵而来……

　　气候与灾难之间有种难以言说的关联，为什么地球温度逐渐升高，它受哪些因素的影响？人类应该为此负责吗？

　　太阳周期

　　幅度：0.1～0.3℃的冷却

　　时间范围：30～160年的太阳活动低迷相隔几个世纪

　　每隔11年，太阳的磁场都会翻转，推动太阳变亮或变暗的周期为11年。但这种变化很小，对地球气候的影响可以忽略不计。

　　太阳周期

　　更重要的是“大太阳最低值”，过去11000年中太阳活动减少了25次。最近的一个例子是发生在1645年和1715年之间的蒙德极小期（注：蒙德极小期——Maunder minimum，指公元1645～1715年期间太阳活动非常衰微的时期，持续时间长达不可思议的70年，此时也恰好是地球的小冰河期）。

　　它使太阳能下降了0.04％至0.08％，低于现代平均水平，这是从15世纪到19世纪的一个凉爽时期。科学家们一直认为，蒙德极小期可能是造成"小冰河时代"的原因，但目前仍无定论。

　　过去半个世纪里，随着地球逐渐变暖，太阳却一直在慢慢变暗，因此不能将全球变暖归咎于太阳。

　　火山硫

　　幅度：约0.6～2℃的冷却

　　时间范围：1～20年

　　公元539年或540年，萨尔瓦多的伊洛潘戈湖（Ilopango）火山猛烈爆发，其喷发的羽流进入平流层，夏季寒冷、干旱、饥荒和瘟疫席卷全球。

　　1991年菲律宾皮纳图博火山的喷发向平流层注入了硫，使平流层变暗并冷却了大约15个月

　　伊洛潘戈湖（Ilopango）火山喷发向平流层注入了反射的硫酸滴，遮蔽了阳光，从而冷却了气候。这种情况下，海冰会增加，将更多的阳光反射回太空，从而放大和延长全球的冷却。最终引发了持续20年的温度下降2℃。

　　平流层中的火山硫可能具有破坏性，但在地球历史的巨大范围内，这个破坏性很小且是暂时的。

　　短期气候波动

　　幅度：最高0.15℃

　　时间范围：2～7年

　　除了季节性天气模式外，还有其他短周期会影响降雨量和温度。最重要的一次是厄尔尼诺-南方涛动，涉及热带太平洋的环流变化，该变化发生的2～7年内，对北美的降雨量有很大影响。

　　厄尔尼诺-南方涛动爆发？

　　因为这些周期之间的相互联系，很难证明人类造成的气候变化在统计学上具有显著性，而不仅仅是自然变异的又一次波动。但自那时以来，人为的气候变化已经远远超出了天气和季节性温度的自然变化。2017年美国国家气候评估的结论是，“观测记录中没有令人信服的证据可以解释观测到的气候变化”。

　　轨道摆动

　　幅度：过去10万年周期内约6℃；因地质时间而异

　　时间范围：23000年、41000年、100000年、405000年和2400000年定期重叠周期

　　当太阳，月亮和其他行星改变它们的相对位置时，地球的轨道就会摆动。这些周期性的波动称为米兰科维奇循环，它会导致中纬度地区的日照量变化高达25％，并导致气候振荡。

　　在大约11700年前的更新世时期，米兰科维奇循环使地球进入冰河时代。当地球的轨道使北部夏季变暖时，北美洲，欧洲和亚洲的大量冰盖融化。当轨道降温到夏季北部时，这些冰盖又重新长了。由于较温暖的海洋溶解的二氧化碳较少，因此大气中的二氧化碳水平随着这些轨道的摆动而上升和下降，从而扩大了其影响。

　　今天，地球正在接近北方最低的太阳光，因此，如果没有人类二氧化碳的排放，我们将在接下来的1500年左右进入另一个冰河时代。

　　太阳亮度

　　幅度：恒温

　　时间范围：固定

　　尽管太阳的亮度会在较短的时间范围内波动，但总的来说，它的亮度每一百万年增加0.009％，自45亿年前太阳系诞生以来，它的亮度已经增加了48％。

　　太阳亮度

　　科学家们认为，太阳的昏暗意味着地球在其存在的前半段保持冻结固体状态。但是，自相矛盾的是，地质学家发现了34亿年前的岩石，这些岩石是在波浪搅动的水中形成的。地球变暖可能是由陆地侵蚀减少、天空晴朗、白天较短和地球富氧大气之前的特殊大气成分相结合造成的。

　　尽管太阳越来越亮，但地球未来的自然条件却得到了统一看法：地球的恒温器可以抵消多余阳光的影响，从而稳定地球的温度。

　　二氧化碳排放和风化恒温器

　　幅度：抵消其他变化

　　时间范围：100000年或更长

　　长期以来，地球气候的主要控制旋钮一直是大气中的二氧化碳含量，因为二氧化碳是一种持久的温室气体，会阻止试图从地球上散发出来的热量。

　　火山、变质岩和被侵蚀的沉积物中碳的氧化都会向天空散发二氧化碳，而与硅酸盐矿物的化学反应会去除二氧化碳并将其掩埋为石灰石。这些过程之间的平衡起到了恒温器的作用。

　　当气候变暖时，化学反应可以更有效地去除二氧化碳，从而制止变暖。当气候变凉时，反应效率降低，从而减缓冷却速度。另外，随着太阳逐渐变亮，平均二氧化碳的含量会逐渐下降，因此理论上说，从长远来看，地球的气候一直保持相对稳定，为人类提供了宜居的环境。

　　变质岩和被侵蚀的沉积物中碳的氧化都会向天空散发二氧化碳

　　然而，风化恒温器需要数十万年才能对大气中二氧化碳的变化做出反应。海洋也可以更快地吸收和清除多余的碳，但同样要花费数千年时间，并且可能不堪重负，导致海洋酸化。

　　每年燃烧化石燃料所排放的二氧化碳比火山喷发的二氧化碳多100多倍，这对于海洋和风化作用而言太快了，以至于无法中和它，这就是为什么我们的气候在变暖，而我们的海洋在酸化。

　　板块构造

　　幅度：过去5亿年大约30℃

　　时间范围：数百万年

　　因为地壳运动，重新排列土地可能会将风化恒温器缓慢移至新的位置。

　　过去5000万年来，地球温度一直在降低，由于板块构造碰撞在温暖湿润的热带地区，推动了玄武岩和火山灰等化学反应性岩石，从而增加了从天空中吸取二氧化碳的反应速度。

　　此外，在过去的2000万年中，喜马拉雅山、安第斯山脉、阿尔卑斯山和其他山脉的侵蚀速度增加了一倍以上，从而促进了风化。造成制冷趋势的另一个原因是3570万年前南美洲和塔斯马尼亚州从南极洲逐渐消失，这在南极洲周围引发了新的洋流，促进了海洋环流和消耗二氧化碳的浮游生物；南极洲的冰盖随后大量增加。

　　板块构造影响气候变化

　　小行星撞击

　　幅度：约20℃的降温，然后5℃的变暖

　　时间范围：几百年冷却，十万年变暖

　　迄今为止，“地球影响数据库”可以识别190个对地球有影响的陨石坑。除了希克苏鲁伯陨石坑——Chicxulub撞击（注：希克苏鲁伯陨石坑的形成，据推测是在6500万年前，与白垩纪-第三纪灭绝事件的年代相吻合。物理学家Luis Alvarezl与其子－地质学家Luis W. Avarez认为此次灭绝事件的祸首即为天体撞击，证据就是全球年代与之对应的地层中皆有薄黏土层，以及于1970年代时，确认该黏土层的铱含量高达重量的6ppb——地球整体地层的铱金属含量仅0.4ppb，但陨石可含有470ppb。陨石撞击造成的灰尘云在全球沉积，便形成铱含量极高的黏土地层）之外，其他对地球气候没有任何明显的影响。

　　小行星撞击

　　计算机建模表明，Chicxulub将足够多的灰尘和硫磺吹入高层大气，使阳光变暗并使地球凉爽20℃以上，同时还使海洋酸化。由于蒸发的墨西哥石灰石在大气中产生了二氧化碳，地球花了几个世纪的时间才恢复到撞击前的温度，且在此基础上还增高5℃。

　　进化和变化

　　幅度：取决于事件，奥陶纪晚期大约冷却5℃（4.45亿年前）

　　时间范围：数百万年

　　有时，新生命的进化会重置地球的恒温器。例如，大约30亿年前出现的光合性蓝藻就开始通过释放氧气使地球变化。随着它们的扩散，氧气最终在24亿年前的大气层中上升，而甲烷和二氧化碳的含量则直线下降，这使地球陷入了2亿年来的一系列“雪球”气候。

　　物种进化

　　当最早的陆地植物在奥陶纪2.3亿年后进化时，它们开始形成陆地生物圈，将碳埋在大陆上，并提取冲入海洋的陆地养分，也改善了海洋的生命。这些变化可能触发了大约4.45亿年前开始的冰河时代。后来，在泥盆纪时期，树木的进化进一步降低了二氧化碳和温度，与山区建筑共谋迎来了古生代冰河时代。

　　大火成岩省

　　幅度：约3～9℃变暖

　　时间范围：数十万年

　　大火成岩省（注：大火成岩省——large igneous provinces，指连续的、体积庞大的由镁铁质火山岩及伴生的侵入岩所构成的岩浆建造，包括喷出的大规模溢流玄武岩和岩浆供体大型放射状岩墙群。它们在很大程度上与来自深部的地幔柱活动有关, 是地幔柱岩浆活动的直接产物）导致地球上许多物种大规模灭绝。这些火成事件释放了大量杀手，包括酸雨、酸雾、汞中毒和臭氧层破坏，同时通过向大气中倾倒大量甲烷和二氧化碳的速度也比风化恒温器能够处理的更快，使地球变暖。

　　大火成岩省导致地球上许多物种大规模灭绝

　　2.52亿年前的二叠纪末事件（end-Permian event）中，消灭了81％的海洋物种，地下岩浆点燃了西伯利亚煤，使温度升高了5～9℃。较小的古新世-始新世热最大值事件（The more minor Paleocene-Eocene Thermal Maximum event）发生在5600万年前，它在北大西洋的油层中蒸煮了甲烷并将其汇入天空，使地球变暖了5℃，并使海洋酸化……

　　人类活动也正在对环境起着类似的影响，数据显示，人类产生的二氧化碳排放量、工业化生产与全球温度升高、气候骤变有着必然的因果关系（注：二氧化碳分子会吸收红外辐射，因此随着二氧化碳分子进入大气层，它们会捕获越来越多从地球下方辐射的热量）。

　　我们常常感叹：冬季过去，还没好好感受春天，夏季却已骤忽而至。当夏季过去，秋叶未及清扫，冬季又已悄然而至。每年似乎也总能听到，今年是最热、最冷、最难的一年，原本以为扛过一年能松口气，但没想到一个接一个怪兽扑面而来……

　　未来如何，近百年的全球古地质考察发现，气候由温暖到寒冷的变化存在着明显的温度叠加效应，且未来可能会持续上升。