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冰河時代

地球四十六億年的歷史中,曾反覆發生過大規模的氣候變遷,「冰河時代」是其中的一種。科學家對冰期開始前後的氣溫變化模式,仍一無所知。
 
 
 
冰河時代」是個通名,也是個專名,地球四十六億年的歷史,反覆發生過大規模的氣候變遷,「冰河時代」是其中的一種。今年九月九日,一個科學團隊發表研究報告,指出五千五百萬年前,也就是新生代古新世結束時,北極海的氣候像今日的地中海。

他們的證據來自北極南方兩百公里的海底沈積層,其中有只能在亞熱帶海域生存的藻類化石,而早些時候生活在當地水域的物種,卻不見蹤影。換言之,現在有厚冰層覆蓋的海面,當年水溫在攝氏20度左右,許多物種因而滅絕。

一九八○年代,海洋地質學家在南極也發現過同樣的證據。科學家推測,當時大氣中可能突然增加了許多溫室氣體,特別是甲烷,才造成那麼大規模的氣候變遷。至於那些甲烷怎麼來的,沒有人知道。

古新世結束後,大氣平均氣溫就一直下降,直到更新世。更新世是著名的「冰河時代」,起於一百八十一萬年前,迄於一萬五千年前。對更新世與先前的上新世(五百三十二萬年前至一百八十一萬年前),人類學家特別感興趣,因為人類與黑猩猩源自同一始祖,自六百萬年前分別演化後,主要的演化階段發生在上新世與更新世。

更新世的特徵是:北半球北方有長期而穩定的冰單覆蓋大地;赤道非洲則溫溼多雨。大量的水鎖在陸上冰裡,海平面因而比現在低一百公尺以上。許多今日的海峽,包括台灣海峽,當年都是生物的通衢大道。不然,人不可能在四萬年前就進入澳洲定居,一萬五千年前抵達美洲。

但是更新世一百八十萬年中,並非一直都很寒冷,其間氣溫起伏過好幾次,可以細分為許多「冰期」,以及冰期之間的「間冰期」。冰期的平均氣溫比「間冰期」低攝氏 7 度。自七十萬年前起,每個冰期大約持續十萬年。以長期趨勢而言,我們目前所處的時代(「全新世」),其實是「間冰期」而不是「冰後期」。即使一萬五千年前上一次冰期結束,代表氣溫將長期走高,我們仍不能確定我們最關心的未來,也就是我們的子女、孫子在世的年代裡,氣溫究竟會如何變化。因此,協助我們描述冰期始末的詳細資料,對我們評估目前地球暖化趨勢的後果,極為重要。

一九九○年代,國際團隊在格陵蘭中部鑽取冰蕊,第一次得到了過去十多萬年的詳細氣溫紀錄。當時科學家得到的印象是,更新世最後一次冰期(大約十二萬年前開始)是「突然」發生的。

但是科學家很快就發現,他們鑽取的兩根冰蕊(長度超過三公里),最下端(占全長的百分之十)曾受擾動,其中資訊並不可靠。可靠的紀錄,起自十萬五千年前,那時最後一次冰期已經開始了。換言之,科學家對冰期開始前後的氣溫變化模式,其實一無所知。

今年九月九日,另一份冰蕊分析報告在《自然》發表了。這次冰蕊是在格陵蘭北部(現在平均氣溫攝氏零下 31.5 度)鑽取的,由於那兒條件較佳,冰蕊下段沒受過擾動,過去十二萬三千年的氣溫記錄都保存下來了。初步分析的發現是,第一、最後一次冰期之前的「間冰期」,氣溫一直很穩定,比現在高攝氏 5 度;第二、最後一次冰期是緩慢地展開的,從十二萬兩千年前到十一萬五千年前,氣溫逐漸下滑到「間冰期」與「冰期」平均氣溫的中間值。然後,氣溫突然升高,並上下震盪了五千年,才逐漸下降到「冰期」的最低溫。

電影〈明天過後〉的科學

更新世在一萬五千年前結束,但是氣溫回升了三千年後,又突然開始下降,中東的幼發拉底河谷發生嚴重的旱災。學者推測這一波長達千年的寒流,促使兩河流域的狩獵採集族群發展農業,以貼補日漸匱乏的野生資源,竟然為日後的文明奠定了基礎。

至於氣溫反覆的原因,學者推測,是加拿大境內的冰單,因為氣溫上升而融化,最後形成一個大湖。一萬兩千年前,湖的東岸潰決,大量淡水順著今日的聖勞倫斯河谷,湧入拉布拉多海。結果是,北大西洋接近格陵蘭南端的海域,鹹度下降,使得由赤道北上的洋流因而停頓。北方失去了熱帶的熱量,越來越冷,導致冰期復辟。

這個理論發表之後,立即引起許多有識之士的興趣,他們相信最近的大氣暖化趨勢,也會造成同樣的結果,使氣候發生大規模的變遷。今年五月底在國內上演的電影〈明天過後〉,情節就是以這個點子推展的。

但是專家早就指出了,一萬二千年前那次短冰期,發生的條件與現在並無類似之處,例如當時北歐與加拿大仍帶著冰帽。而根據計算機模擬,氣溫至少還要再上升四、五度,才能導致洋流停頓。事實上,十二萬年前的間冰期,氣溫就比現在高五度。因此電影與現實毫無對應之處。

那麼我們就不必憂慮溫室效應了嗎?倒也不是,專家認為雖然電影裡的科學並不堅實,可是氣候系統實在太複雜,我們不明就裡地往大氣灌注溫室氣體,無異撩撥一頭憤怒的野獸。
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