基本介紹
- 中文名：小冰河期
- 外文名：Little Ice Age
- 時間：15-19世紀
- 領域：氣候學
研究歷史,主要危害,相關研究,氣候脈動,全球冷化,形成原因,相關推論,產生後果,太陽休眠,全球極寒,
研究歷史
小冰河期始於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：衣索比亞的部分地區白雪皚皚，中國的農作物欠收，蘇必利爾湖湖面開始結冰。
科學家無法斷定小冰河期開始的確切日期，因為歐洲各地氣候變冷的時間都不相同；但是，回暖的時間則大致相同。我們可以確定的是，歐洲大部份地區皆經歷了數百年的寒冷惡劣的氣候。有關小冰河期的相關資料以歐洲地區最齊全，在世界其他地區資料則殘缺不全。但是冰河學家發現公元1600年左右，世界各地許多冰河開始向低處延伸，而在過去一百年，世界各地的冰河則明顯往高處退縮。雖然尚缺乏顛撲不破的證據，許多資料皆顯示小冰河期是一個全球性現象。各種古氣候資料證實了這一觀點。譬如，中英格蘭的溫度、加州白山的樹木年輪寬度，皆顯示氣溫在13世紀開始下降，一直到19世紀才明顯回升。這些資料取自不同地點，估算方法也各自不同，但是都指出小冰河期曾在世界上許多地區發生的事實。
主要危害
小冰河期將導致地球氣溫大幅度下降，使全球糧食大幅度減產，由此引發社會劇烈動盪，人口銳減。小冰河期的另一特點是天氣變異相當大，亦即極端天氣發生的頻率較高。中英格蘭的氣象資料顯示，在1659-1979年之間，最冷及最熱的冬天與夏天多發生在小冰河期。倫敦的泰晤士河河面在1664-1665到1813-1814之間結凍20-22次，倫敦市民甚至在冰凍的河面上舉辦舞會等活動。此段期間，荷蘭的運河也經常結冰。冰雪覆蓋的地貌成為常態，也因之成為畫家筆下常見的景色。
小冰河期也在中國發生。從竺可楨寫的中國氣象史的資料中，可以知道中國歷史上幾次最大規模的社會動亂時期確實和四次小冰河期有密切關係，而不完全是吏治失敗引起的。殷商末期到西周初年是第一次小冰河期，東漢末年、三國、西晉是第二次小冰河期，唐末、五代、北宋初是第三次小冰河期，明末清初是第四次小冰河期。當時氣溫劇降，造成北方乾旱，糧食大量減產，形成幾十年的社會劇烈動盪和戰亂，長期的饑荒是造成戰亂無限制擴大的根本原因。前三次“小冰河期”中國人口銳減超過五分之四，明末最後一次人口只銳減一半是得益於美洲傳來的抗旱高產作物土豆、玉米和紅薯救的命。殷商末年和周初的人口變動缺乏史料記載。東漢末，漢族人口是六千萬，幾十年饑荒和大戰亂後到西晉一統時漢族人口僅剩七百七十萬。隨後又是八王之亂、五胡亂華，中國南北漢族人口僅存四百萬。當時人口銳減是相當驚人的。唐末漢族人口也是六千萬，至北宋初期只剩兩千萬。明末漢族人口一億二千萬，至清初社會安定時剩五千多萬，此賴美洲傳入的土豆、紅薯和玉米等抗旱高產作物以救命。
相關研究
氣候脈動
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，小冰河期預示著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。
令人著急的是，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著行星脈動的蹤跡，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著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達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德遜灣地區。它們怎么能往南移動得那么遠?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於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。
全球冷化
一些國際權威氣候專家指出，全球氣候變暖已經停止，並開始冷化（global cooling），近來北半球的酷寒只是全球天氣變冷的開端，這樣的冷天可能會持續20至30年。這些科學家的預測是根據他們對太平洋和大西洋海水溫度的自然周期分析的推翻了一些已廣為接受的氣候變暖理論。這些理論宣稱，到了2013年夏天，北極圈將完全無冰。根據科羅拉多州美國國家冰雪資料中心的資料，自2007年以來，北極夏天的海冰增加了近106萬平方公里，也就是26%，即便是大力倡議防止全球變暖的人士也未反駁這一點。科學家的這項預測也推翻了氣候變遷電腦運算模式，這些模式認定自1900年以來的地球變暖完全是人為的溫室氣體排放所造成，而且只要二氧化碳的濃度增高，就會繼續變暖。科學家說，他們的研究顯示，大部分的氣候變暖是因為過去海洋周期處於“溫暖期”，而目前正處於“寒冷期”。
形成原因
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3萬年里的氣候信息，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，並隨著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。
那么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”。
相關推論
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，並降溫結凍的。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著外部力量的作用。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著潮汐的大小，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”。
產生後果
太陽休眠
科學家警告稱，地球氣候正在朝向“迷你冰河時代”發展。最新一項研究顯示未來太陽活動周期將發生異常，2020-2030年之間的太陽活動周期將彼此抵消，從而產生一種現象——“太陽活動極小期”。該現象曾出現在1646-1715年，當時被稱為“迷你冰河時期”，甚至導致倫敦泰晤士河水凍結。第26太陽活動周期將覆蓋2030-2040年，兩個能量波將恰好不同步，使太陽活動周期顯著減弱。瓦倫蒂娜教授說：“在第26太陽活動周期中，兩個能量波將彼此鏡像，在同一時間達到峰值，但它們位於太陽不同的兩個半球。這種互動作用將彼此抵消，我們預測這一時期將出現‘太陽活動極小期’。”
一、太陽活動≠太陽輻射
查看《每日郵報》的報導原文，他們稱這個報導的依據是英國國家天文學年會上的一項研究成果。然而，閱讀了英國2015年國家天文學會議的官方新聞後可以看出，“氣溫下降”、“小冰河期”其實來源於記者自己的推測和演繹。他們所報導的Valentina Zharkova教授的研究結果，的確認為太陽活動將在2030年下降60%。但是，太陽活動和給予地球光和熱的太陽輻射並不是一個概念。實際上，太陽活動對太陽輻射的總能量影響非常有限，僅僅在0.1%左右。
太陽活動（Solar Activity），指的是太陽大氣中爆發性現象的活躍程度。太陽活動程度高時，太陽耀斑、日冕物質拋射等現象就更頻繁，產生更多的太陽風暴。太陽黑子是太陽光球表面的強磁場區域，從太陽黑子發出的磁場會在太陽大氣中形成複雜的磁場結構，為太陽活動提供動力和能源。因此，我們用太陽在同一時刻的黑子總數來表征太陽活動的強弱程度。累積的觀測資料表明，太陽上的黑子數存在11年的周期性變化，在11年中，太陽黑子會先變多，再變少，最終回到和一開始相似的數量。
二、太陽輻射相當穩定
一般來說，在11周期里太陽活動最高的年份，可能在一天內連續產生多個太陽風暴。然而，日常經驗告訴我們，太陽並沒有在某一天因為太陽風暴的發生而忽明忽暗，每年四季的溫度也都相差不大。太空飛船的觀測表明，在地球大氣層外接收到的太陽輻射相當穩定，總在1366W/m^2左右。雖然它會隨著太陽活動變化，但太陽活動高年的總輻射量比太陽活動低年僅高出0.1%。要感受到這樣微小的變化，太空飛船上測量這個量的儀器都必須進行特殊設計。有研究者用模型重建歷史數據後，發現即使在1646-1715年的“小冰河期”，太陽的總輻射量不過降低到了1360.0W/m^2,僅比現代平均值低0.4%。
太陽活動的變化無法引起太陽輻射量較大的變化，是因為太陽給予我們的能量，主要集中在波長較長的可見光和紅外波段。而太陽活動增強時，輻射增強的主要是波長較短的X射線、極紫外和紫外波段。它們在太陽輻射的能量中所占的比重較低。
太陽輻射的微小變化，能對地球的氣候產生多大影響？
部分學者認為，太陽活動增強或減弱時，極紫外波段的輻射能量變化會對高層大氣的對流產生影響，從而“四兩撥千斤”式的影響整個地球的氣候。美國學者的一項研究發現，太陽在11年活動期里0.1%的輻射變化所產生的影響在太平洋地球的氣候系統中被放大了。然而，學界對這個問題並沒有達成共識，太陽輻射變化對全球氣候變化的影響依然處於激烈爭論的狀態。對於太陽活動的蒙德爾極小期和地球氣候的小冰河期之間聯繫的研究，也停留在推測機制的階段，沒有找到確切的因果關係。然而不管這些研究的結論怎樣，Valentina Zharkova教授的研究成果並沒有說太陽會休眠，也沒有關於冰河期的預言。
全球極寒
2012年1月以來，歐洲寒冷天氣影響範圍不斷擴大。除了烏克蘭、波蘭及保加利亞等東歐國家情況嚴峻外，義大利、法國亦相繼受冷鋒侵襲。過去一周，歐洲地區因寒流死亡的人數已超過223人。此外，日本雪災迄今奪去至少63人死亡，韓國首爾低見攝氏零下17度，是55年來最低紀錄。
歐洲成嚴寒重災區
烏克蘭在此次寒流中受損最嚴重，官方訊息稱，一周以來，烏克蘭因嚴寒死亡人數已上升至101人，其中64人死於街頭。另有約有1600人因凍傷和體溫過低而就醫，數千人蜂擁至臨時避難所。
波蘭部分地區氣溫低至零下35攝氏度。該國警方透露，在過去的24小時，又有8人死於嚴寒天氣，使波蘭全國因嚴寒喪生人數上升至37人。
俄羅斯莫斯科市衛生局稱，2012年年初以來莫斯科約有200人因受凍體溫過低和凍傷到醫院就醫，其中5人被凍死。
在塞爾維亞的山村，數千人因暴風雪被困。義大利水城威尼斯的氣溫也已降至零下5攝氏度，運河已開始結冰。全歐洲地區夜間最低溫為零下38.1攝氏度，出現在捷克西南部。
義大利中北部的公路、鐵路及機場受大雪影響，服務受阻，數百名乘客被困火車內過夜，氣象部門表示當地經歷27年來最寒冷冬天，一名嬰兒及一名長者凍死。法國28個省份發出“嚴寒”橙色警告，部分地區昨晚氣溫降至零下14度。
另外，法國也報告了該國首例因嚴寒死亡者，為一名82歲的老人。
由於多瑙河部分結冰，歐洲多個國家要把貨輪駛至較遠的港口。
日本部分地區氣溫創新低
日本氣象廳3日發布了去年年底至2月的全國低溫和大雪天氣的分析結果。北海道、秋田、山形和長野各縣以及京都府的總計7個觀測點的積雪深度刷新了歷史紀錄。其中，北海道新筱津村的積雪達213厘米(1月16日觀測)。
另外，日本部分地區的氣溫創下了歷史最低點。日本氣象廳發表的訊息說，北海道枝幸町的氣溫達到零下32.6度。
日本氣象廳稱，由於連日的嚴寒襲擊，地表的溫度被嚴寒吸取，出現了“放射冷卻現象”，導致全國38個地點的氣溫創下了歷史最低點。靠近東京的長野縣南牧村的氣溫也達到零下26度。
日本總務省消防廳發表統計，截至本月3日下午6點，今冬的大雪已造成63人死亡，其中包括在秋田縣玉川溫泉雪崩中遇難的3人。
雖然日本海一側強降雪的擔憂已經消除，寒冷將於下周初出現緩解，但預計8日前後還將迎來冬季型氣壓。預計以北日本和東日本為中心至2月中旬將迎來嚴寒天氣，日本海一側的積雪或將進一步增加。
寒冬顯示小冰河期來臨？
據美國媒體報導，一些國際權威氣候專家指出，全球氣候變暖已經停止，並開始冷化，近來北半球的酷寒只是全球天氣變冷的開端，這樣的冷天可能會持續20年至30年。英國《每日郵報》因此宣稱今年的寒冬顯示“小冰河期來臨”。
報導說，這些科學家的預測是根據他們對太平洋和大西洋海水溫度的自然周期分析而來，推翻了一些已廣為接受的氣候變暖理論。這些理論宣稱，到了2013年夏天，北極圈將完全無冰。
報導稱，根據科羅拉多州美國國家冰雪資料中心的資料，自2007年以來，北極夏天的海冰增加了近106萬平方公里，也就是26%，即便是大力倡議防止全球變暖的人士也未反駁這一點。
