中國(guó)特色專業(yè)_古氣候?qū)W家眼中的氣候變化

發(fā)布時(shí)間：2016-10-10 11:20

本文關(guān)鍵詞：古氣候?qū)W，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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<hgroup> 首頁(yè) > 文化 > 科技 > 正文 古氣候?qū)W家眼中的氣候變化 2008-03-24 12:34 作者：莫如 2008年第7期

2008年初中國(guó)南方遭遇的這場(chǎng)暴雪，進(jìn)一步讓人們體會(huì)了拉尼娜現(xiàn)象。據(jù)我國(guó)氣象學(xué)家統(tǒng)計(jì)，1953～2005年共出現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象27年，拉尼娜現(xiàn)象17年。從統(tǒng)計(jì)資料上明顯可以看出，自上世紀(jì)80年代開始，厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象均大大增強(qiáng)了。這是否和全球變暖有關(guān)？

中國(guó)特色專業(yè)_古氣候?qū)W家眼中的氣候變化

北京大學(xué)物理學(xué)院大氣科學(xué)系教授胡永云說(shuō):“厄爾尼諾和拉尼娜若干年來(lái)一直存在，可以看成是氣候自然變化造成的，很難說(shuō)它們近年來(lái)的增強(qiáng)與全球變暖有直接關(guān)系，更難認(rèn)為年初這次暴雪與全球變暖有直接關(guān)系�！�

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所東亞中心的馬柱國(guó)研究員表示，拉尼娜現(xiàn)象頻次和強(qiáng)度的增加與全球變暖有直接關(guān)系的證據(jù)不足，“上世紀(jì)50年代以前儀器觀測(cè)數(shù)據(jù)極度缺乏，不足以得出確切的結(jié)論，我們需要時(shí)間跨度更大、更可靠的數(shù)據(jù)來(lái)研究氣候現(xiàn)象”。

年輪中的信息

究竟是什么時(shí)候開始有了準(zhǔn)確的氣候測(cè)量?jī)x器已無(wú)法確定，人們只知道最早的氣象觀測(cè)資料距今只有300余年，精確的全球氣候網(wǎng)絡(luò)建立于1850年，就連令人誠(chéng)惶誠(chéng)恐的全球變暖，也不過(guò)是100年內(nèi)的溫度變化而已。

“你向后看得越遠(yuǎn)，就能向前看得更遠(yuǎn)�！北姸嗫茖W(xué)家們孜孜不倦地從大自然為我們保存的歷史檔案中尋找過(guò)去的證據(jù)。

中科院地理科學(xué)與資源研究所邵雪梅研究員的工作是收集活樹、尚未倒伏的死樹以及古墓中保存的槨木、棺木和封土柏木，然后測(cè)定樹木生長(zhǎng)年份，再通過(guò)年輪變化來(lái)分析當(dāng)年的氣候情況。

她的實(shí)驗(yàn)室堆滿了一根根長(zhǎng)度不等的樹芯，最長(zhǎng)的樹齡高達(dá)1500年。“生長(zhǎng)在氣候惡劣地區(qū)的針葉樹往往長(zhǎng)壽，年輪清晰，對(duì)氣候變化敏感，是研究的好材料�！鄙钌讲毓拍�，為了取回這些樹的樣本，他們往往要翻山越嶺好幾天才能到達(dá)目的地。

實(shí)驗(yàn)室工作人員正在測(cè)量的樹芯多半都是生長(zhǎng)在柴達(dá)木盆地東緣山地的祁連圓柏，那里干旱、寒冷，祁連圓柏具有發(fā)達(dá)的根系和高度的抗風(fēng)能力，材性堅(jiān)實(shí)、耐腐，成為當(dāng)?shù)貧v史時(shí)期墓葬的槨木和棺木用材，故而保存了更久遠(yuǎn)的信息。

“取一次樣要去一塊區(qū)域20個(gè)不同的地方，每個(gè)地方選30棵樹，每棵樹從陰面和陽(yáng)面各用電鉆沿著直徑鉆孔到樹干中央，鉆取一根樹芯，這樣一來(lái)每次出門都要取1000多根樹芯回來(lái)�！鄙垩┟返牟┦亢笾旌７逭f(shuō)，“我在這里待了7年，采樣去過(guò)的地方實(shí)在太多，有時(shí)還能在被盜墓者掘開的古墓中發(fā)現(xiàn)干尸木乃伊�！�

“不同地區(qū)的樹木能讀出不同的信息。對(duì)于干旱的柴達(dá)木盆地來(lái)說(shuō)，較寬的年輪即意味著當(dāng)年比較多雨;對(duì)于寒冷高海拔的青藏高原來(lái)說(shuō)，較寬的年輪則意味著溫暖�！鄙垩┟氛f(shuō)。

取回的樹芯要先用白膠固定在一個(gè)凹槽中，然后用砂紙將向上的一面打磨平整，才能開始在顯微鏡下細(xì)數(shù)有多少道年輪。工作人員每讀取100道年輪便在上面用鉛筆點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)，讀取500年則是兩個(gè)點(diǎn)，1000年是三個(gè)點(diǎn)，工作5年的熟手讀完這些需要10分鐘。“碰上干旱情況下生長(zhǎng)的樹木，年輪密密麻麻，弄不好要讀上半小時(shí)�！敝旌７逭f(shuō)。

數(shù)完年輪后再用測(cè)量?jī)x讀出每?jī)蓷l年輪之間的距離，這又需要半小時(shí)，然后用計(jì)算機(jī)糾錯(cuò)，再對(duì)異常的數(shù)據(jù)重新測(cè)量。測(cè)量完后，就是復(fù)雜的計(jì)算了。

“近50年器測(cè)資料的數(shù)據(jù)和樹木年輪寬窄之間能建立一個(gè)函數(shù)關(guān)系，然后用這個(gè)函數(shù)通過(guò)古代的樹木年輪寬度反推出當(dāng)時(shí)的氣候數(shù)據(jù)。這就是樹木年輪所蘊(yùn)含的信息�！鄙垩┟氛f(shuō)。目前，他們最長(zhǎng)已經(jīng)推算出柴達(dá)木盆地東北部3500年的氣候狀況。

讀懂“雨雪分寸”

邵雪梅的同事鄭景云也在從事古氣候研究，不同的是，他從浩如煙海的古代文獻(xiàn)中尋找關(guān)于氣候的蛛絲馬跡。這其中較好的研究對(duì)象是清代的雨雪檔案，記錄了每次降雪的積雪厚度和每次降雨的入土深度，以分寸為計(jì)量單位，因此被稱為“雨雪分寸”。但如何將入土深度與現(xiàn)代器測(cè)的降雨量相對(duì)應(yīng)又成了一個(gè)棘手的問(wèn)題。

他們?cè)谄教沟霓r(nóng)田上進(jìn)行人工降雨實(shí)驗(yàn)。降雨器由一個(gè)直徑1米的圓盤，一個(gè)白色的塑料大桶和一個(gè)高架子組成。塑料桶里的水被抽到高架子上的儲(chǔ)水器中，然后再向下通過(guò)導(dǎo)管流到圓盤中。圓盤的底部布滿了密密麻麻針眼大小的孔，水從這里像下雨一樣落下來(lái)。通過(guò)控制流速和流量，能夠調(diào)整“雨”的大小和時(shí)間。等“下”完了，將打濕的土壤翻開，測(cè)量滲入泥土的深度，再和古代的記錄值相比較，然后換算成如今的降雨量。

這個(gè)工作乍看沒有什么科技含量，“但是需要大量的實(shí)驗(yàn)以及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，因?yàn)闈B入的土壤深度和降雨量并不成比例關(guān)系，降雨量從50毫米到250毫米要做40多次實(shí)驗(yàn)才能和古代資料更好地進(jìn)行對(duì)照”，鄭景云說(shuō)。這也就意味著，獲取一個(gè)地區(qū)古今降雨量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要在田野里“下”40多場(chǎng)“雨”。

在一項(xiàng)研究中他們分析了清代中后期（1738～1908年）江蘇降水的變化情況，發(fā)現(xiàn)1830年前后極端大旱大澇事件均呈上升趨勢(shì)。而由美國(guó)科學(xué)家奎因（Quinn）統(tǒng)計(jì)得出的時(shí)間尺度長(zhǎng)達(dá)1368年的厄爾尼諾年表顯示，1830年后是厄爾尼諾的多發(fā)期�！敖Y(jié)果和世界上最完整的年表相吻合，并且變化趨勢(shì)也基本一致�！编嵕霸普f(shuō)，“事實(shí)上，厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象增強(qiáng)也是正常的，在歷史上都發(fā)生過(guò)�！备鶕�(jù)天氣波動(dòng)的頻度，“預(yù)測(cè)未來(lái)20年的氣候狀況至少要知道200年的氣候狀況;預(yù)測(cè)氣候突變或極端天氣狀況，則需要更長(zhǎng)的時(shí)間尺度。所以對(duì)于厄爾尼諾和拉尼娜是否異常這個(gè)問(wèn)題，我們現(xiàn)在還沒有最終發(fā)言權(quán)”。

既然拉尼娜現(xiàn)象是正常的，那么暴雪自然也不為過(guò)�！皳�(jù)清代資料記載，太湖共冰封過(guò)七次。20世紀(jì)50年代以來(lái)，太湖也有兩次冰封記載，分別是1968～1969年及1976～1977年的冬季。有報(bào)道說(shuō)，今年?yáng)|洞庭湖出現(xiàn)過(guò)冰封，而上次洞庭冰封發(fā)生在1955年初。話說(shuō)‘冰凍三尺，非一日之寒’，頤和園昆明湖冰封尚需要溫度處于0℃以下連續(xù)15天左右，洞庭湖冰封也需長(zhǎng)時(shí)間的寒冷天氣。此外，1794～1797年（乾隆年間），南方也曾連年遭遇暴雪�！编嵕霸屏信e了大量例子來(lái)證明此次暴雪無(wú)論在人眼中如何肆虐，在老天爺眼里都沒有玩過(guò)頭，不過(guò)他也承認(rèn)，物質(zhì)豐富以后人們?cè)馐艿膿p失更為嚴(yán)重。

博古能否通今？

就連被世人承認(rèn)的全球變暖，在古氣候?qū)W家眼里也并非什么出格的事�！皻夂驈墓胖两穸际遣▌�(dòng)的。通過(guò)分析過(guò)去若干年，比如說(shuō)1000年內(nèi)的氣候波動(dòng)，如果發(fā)現(xiàn)全球變暖在過(guò)去1000年內(nèi)同樣發(fā)生過(guò)，而人類歷經(jīng)此過(guò)程又繼續(xù)存活，那我們就不必為此感到恐慌�！鄙垩┟氛f(shuō)。

“此外，古氣候數(shù)據(jù)對(duì)氣候模型的改進(jìn)非常有用�！彼^氣候模型，就是利用數(shù)學(xué)方法對(duì)天氣變化進(jìn)行模擬。天文學(xué)家用公式計(jì)算天體運(yùn)行軌道，氣候?qū)W家也希望計(jì)算出天氣變化情況。但是“目前人們對(duì)氣候變化的過(guò)程并非十分了解，因?yàn)閷?duì)某些氣候現(xiàn)象的研究不得不進(jìn)行假設(shè)，而且越精確的模式需要的觀測(cè)資料越多，對(duì)計(jì)算機(jī)的容量和計(jì)算速度要求越大，這些都是目前無(wú)法解決的問(wèn)題”，氣候模型專家馬柱國(guó)表示。

除此之外，科學(xué)家還建立了古氣候模式，用模型對(duì)古代的氣候進(jìn)行模擬，這在原理上和對(duì)現(xiàn)代和未來(lái)氣候進(jìn)行模擬的氣候模式是一樣的�！澳Ｐ图瓤梢灶A(yù)測(cè)未來(lái)，也可以模擬過(guò)去。我們的研究結(jié)果可以和古氣候模式的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而修正古氣候模式的不足，加深對(duì)氣候成因的認(rèn)識(shí)，而這一切，反過(guò)來(lái)又能幫助氣候模型進(jìn)行修正�！鄙垩┟氛f(shuō)。不過(guò)，馬柱國(guó)也表示，目前我們國(guó)家的氣候模式用于季度、年度的預(yù)報(bào)和未來(lái)50～100年的氣候變化預(yù)測(cè)，但尚未用于古氣候模擬的研究中。

既然了解過(guò)去是為了預(yù)測(cè)未來(lái)，，那么，如果我們對(duì)過(guò)去的氣候足夠了解，對(duì)氣候系統(tǒng)的過(guò)程和機(jī)制認(rèn)識(shí)透徹，未來(lái)任何時(shí)候的氣候狀態(tài)都可以預(yù)測(cè)嗎？

很遺憾，在專家們眼中答案是否定的。就像無(wú)論如何飽讀史書，運(yùn)籌帷幄，也無(wú)法百分之百把握未來(lái)一樣，氣象學(xué)家無(wú)論怎樣了解過(guò)去的氣候發(fā)展規(guī)律，也不能完全準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)天氣�！笆澜缟献詈玫念A(yù)報(bào)模式在7天內(nèi)效果最好，如果要對(duì)未來(lái)10天、20天、30天的天氣都做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，任何國(guó)家的科學(xué)家都無(wú)法完成任務(wù)。以24小時(shí)內(nèi)的暴雨預(yù)報(bào)為例，美國(guó)的準(zhǔn)確率只有22%，我國(guó)是12%～13%�！眹�(guó)家氣象臺(tái)首席預(yù)報(bào)員楊貴名說(shuō)�！斑@涉及可預(yù)報(bào)性問(wèn)題，天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性達(dá)到一定程度后就難再提高，除非科學(xué)某一天出現(xiàn)奇跡�！编嵕霸普f(shuō)。

這或許讓人悲哀，不過(guò)這也是地球的魅力所在�！�

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