追尋“小冰河期”的蹤跡

作者不詳

北極的浮冰群向南延伸到很遠的地方，以致於愛斯基摩人竟把他們的皮筏劃到了蘇格蘭的北部海岸。再往南，飢餓的高地人襲擊了蘇格蘭東南部的低洼地區。英王詹姆斯七世在天主教盛行的北愛爾蘭為逃荒來的長老會教友設立了聚居地。狼群可能是最後一次襲擊了英格蘭的村莊，而倫敦人則在結冰的泰晤士河上的“冰凍集市”中嬉戲。

這就是所謂的小冰河期。它始於13世紀，在17世紀達到巔峰，並最終在大約200年前減緩了活動趨勢。在它的巔峰時期，北歐一帶饑荒肆虐。有人認為挪威和瑞典有一半的人口在饑荒中喪生。與此同時，全球各地冰雪蔓延：埃塞俄比亞的部分地區白雪皚皚，中國的農作物歉收，蘇必利爾湖面開始結冰。

兩個發現

對有些人來說，小冰河期只是一段歷史奇聞——一直溫和的世界上的一次偶然的氣候波動。而對另一些人來說，小冰河期預示着今天的氣候將發生變化的危險。而在過去的3年裡，有人又提出了第三種解釋。紐約帕利塞茲哥倫比亞大學拉蒙特—多爾蒂地質觀測所的傑勒德·邦德認為，小冰河期是世界氣候系統中普遍存在的一種“脈動”的最近徵兆。這種大約每1500年出現一次的氣候脈動，看起來基本上不受冰河作用(即大約每10萬年一次的“大冰河期”)的影響。小冰河期的歷史可能要比後者長得多。

令人着急的是，這種氣候脈動的起源仍然是個謎。地球軌道的擺動被普遍認為是冰河作用的起因，但是沒有公認的天文資料能夠解釋這種新發現的氣候循環。不過，一些有趣的說法可能會有助於我們了解未來氣候可能出現的變化。

若干年來，研究人員一直在無意間跟蹤着行星脈動的蹤跡，但他們對其規律卻不甚了了，因為他們所“聽到”的只是偶然的波動。80年代初，德國一位研究生取得了第一個突破，他發現了現在被稱作海因里希活動的現象。

在戈丁根大學學習期間，哈特穆特·海因里希發現在北大西洋海底的沉積物中埋着若干奇怪的岩石碎片層。這些岩石碎片層從加拿大沿海一直延伸到不列顛群島以西的海域，甚至在南邊很遠的百慕大海底鑽取的沉澱物樣本中也發現了它們的存在。碳-14年代測定法檢測表明，這些呈帶狀的岩石碎片層，是1萬年前上一次冰河作用結束之前，以大約8000年的時間間隔斷斷續續地沉積下來的。

奇怪的是這些岩石碎片來自加拿大北部的哈得孫貝地區。它們怎麼能往南移動得那麼遠?海因里希得出的唯一解釋是，它們是由從北美主冰原上分離出來的冰山帶來的。他說，浩浩蕩蕩的冰山“艦隊”，在最終融化並把所攜帶的岩石碎片沉到海底之前，肯定往南漂流了幾千公里。

90年代初得到的另外一項重要發現，是丹斯加德/厄施格循環，即D/O循環。它指的是同樣是在上一次冰河期發生于格陵蘭島上的一系列突然而且巨大的氣溫變化。哥本哈根大學的維利·丹斯加德在分析格陵蘭冰層中氧同位素的組成時發現了這一循環，他發現該地區氣溫的波動平均至少在2攝氏度以上。

尋根究底

這兩種周期性活動的重要性，並沒有馬上被人們認識到：最初看起來，它們都是局限於上一次冰河作用範圍內的不同尋常的小規模局部事件。海因里希活動被歸因於冰原固有的不穩定性，而D/O循環則被歸因于格陵蘭島附近洋流的局部變化。

後來的兩個發現改變了這種觀點。同樣是來自拉蒙特—多爾蒂地質觀測所的海洋學家華萊士·布勒歇爾發現，與D/O循環有關的海洋環流變化，是被稱為“傳送帶”的全球海洋環流的一個重要因素。這是一種對於全球熱量分配十分重要的機制——相當於地球的溫度調節器，因此，它的作用不大可能是局部性的。

於是邦德開始懷疑海因里希活動同D/O循環是有關係的，並且是與其他地方的氣候變化——如歐洲和北美冰河的擴張或縮小——同時發生的。他推測它們可能有共同的原因。

為了證實這一點，邦德重新檢查了從北大西洋海底鑽取的沉積物樣本。過去的5年中，他分析了取自大西洋底3個不同地方的沉積物。其中有些是幾年以前由拉蒙特—多爾蒂地質觀測所的韋瑪號科學船從愛爾蘭附近的海底和格陵蘭島與冰島之間的海峽中鑽取的，另一些則是邦德自己在紐芬蘭附近海域重新鑽取的。他仔細研究這些沉澱物樣本，尋找過去3萬年裡的氣候信息，這段時間涵蓋了上一次冰河期的末期和冰河期之後的全新世——即我們現在所處的被認為是溫和平靜的時期。

當然，邦德發現了海因里希觀察到的每隔8000年出現的岩石碎片。但他還發現了另外一些頻繁得多的意外氣候變化跡象。沉積物樣本都顯示了大約每1500年出現一次的層狀物，其中包含了兩種外來的物質，即被格陵蘭和北極斯瓦爾巴群島的赤鐵礦染紅的石英和長石顆粒。邦德斷定，它們都是被冰摩擦下來，並隨着從冰原上分離出的冰山一起往南漂流到北大西洋的。在樣本中還有在冰島歷史上不斷發生的火山爆發中形成的熔岩速凝體。邦德認為，這些通常散落在冰島附近海洋里的暗棕色玻質碎片，定期隨巨大的冰山隊伍漂流到溫暖的大西洋水域，最後沉到海底。

海因里希認為，這些冰山“艦隊”肯定是大陸冰原不斷擴展的結果。冰原擴展到某種不穩定的程度時便開始瓦解。邦德證實了這種說法不足以解釋他所發現的每1500年一次的脈動。首先，在冰川期和間冰期，無論是否存在冰原，寒冷期都會以長度相似的間隔出現。其次，來自格陵蘭島和冰島兩地的岩石數量是同時達到高峰的，如果它們是由區域事件決定的，就不大可能出現這種情況。

謎底何在?

那麼是什麼導致了氣候變冷的脈動呢?邦德再次分析了從海底鑽得的岩芯。在顯示冰河跡象的那些岩層中，還含有數量異常龐大的冷水浮游生物遺骸和數量明顯稀少的暖水浮游生物遺骸——這表明海水表面溫度在低溫脈動期間比現在大約要低2攝氏度。至關重要的是，海洋似乎在冰山艦隊啟航之前大約500年就開始變冷了。看來是海洋溫度的降低引發了冰山漂流，而不是相反。

結論似乎是再明顯不過了。快速的氣候變化不斷出現於冰川期和冰川期之後的時期——直到最近，科學家還認為冰川期之後的時期是風平浪靜的。此外，這些以脈動形式出現的快速的氣候變化，並未因為上一次冰河期的結束而改變。脈動幾乎是定期出現的——當然不會像音樂節拍器那樣按部就班。邦德說，脈動的間隔會有差異，從1300年到1800年不等。但這種脈動是可以辨別的，就像人的心跳加速或變緩是可以辨別的一樣。邦德說，這種脈動“決定了氣候變化的速度”。

這樣的脈動已成為歷史，抑或仍將是以後氣候變化的一部分?邦德1998年在紐芬蘭附近海底鑽取的新岩芯首次表明，小冰河時期的海底沉積物中含有這種脈動的所有特徵。火山熔岩速凝體層、被赤鐵礦染紅的岩石層和冷水浮游生物層都出現在相應的位置上。因為小冰河時期一直延續到19世紀初，所以有人認為20世紀氣候變暖是地球逐漸從寒冷時期恢復的證據。難怪布勒歇爾說，理解人類在全球變暖趨勢中所起作用的關鍵“也許在於解開小冰河時期終止之謎”。

新的推論

但是這仍然沒有回答主要問題——是什麼造成了神秘的脈動?大多數研究者認為，重要的線索在於海洋環流以及海洋與大氣的密切關係。海洋與大氣關係的關鍵是北大西洋，即出現冰山艦隊的地區。向北的墨西哥灣流就是在該地區停止向前，並降溫結冰的。冰冷的、含鹽量逐漸增加的海水下沉至海底，使被稱為“傳送帶”的全球海洋環流中的慢速系統得到維持。布勒歇爾稱這種環流系統為我們氣候的“阿喀琉斯之踵”。

邦德說，“傳送帶”自發的內在擺動可能會導致大氣的脈動。但是越來越多的人推測可能存在着外部力量的作用。這種外部力量可能是到達地球的太陽射線的變化，或者正如最近出現的引人入勝的理論認為的那樣，可能是對地球潮汐產生影響的宇宙引力。

研究氣候的美國科學家查爾斯·基林早些時候指出了有關海水潮汐的值得注意的東西。他發現地球、月球和太陽排列的不斷變化改變着潮汐的大小，這些變化的發生頻率與邦德發現的氣候周期的頻率基本一致。基林同時提出了原因。他說，強烈的潮汐加強了海水在垂直方向的混合，把海底冰冷的海水帶到海面，從而降低了上空大氣的溫度。

基林計算出上次潮汐強度出現峰值大約是在1425年——這恰巧也是小冰河期的高峰時期。這種令人吃驚的說法引起了邦德的注意，他說這種說法至少與其他的說法“一樣有道理”。

不論脈動的起因是什麼，看起來我們很可能將在今後某個時候遭遇另一個寒冷時期。根據小冰河期的規律來推算，下一個泰晤士河“冰凍集市”將出現於3000年左右。你不想預訂點什麼嗎?