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標 題: [新聞] 氣象日解密2200萬年大地的冷暖
發信站: 批踢踢實業 (03/23/07 10:20:53 Fri)

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3月23日,世界氣象日。剛剛過去的異常暖冬,眼下還不曾真正離去的倒春寒,讓人
們比任何時候都更關心天氣變化、關注氣候變遷。

雖說“天有不測風雲”,但科學家們相信一定有規律可循,而“天上的秘密”也許早
已深藏在地下——地球上各種沉積物中富含著浩瀚的環境資訊,科學家們從黃土、湖泊、
海洋沉積物、極地冰芯、石筍等一本本“古書”上,他們讀出幾千萬年的大氣冷暖。

今天,讓我們跟著南京三位專家,穿越時光,追蹤地球氣候律動的曲線。

一把黃土,記載2200萬年的地球氣候變幻

3月11日。南京大學表生地球化學研究所的標本室。一排排書架上堆滿了一袋袋黃土
,每個袋子都標注著採集的時間、地點、深度等資訊。研究所趙良博士笑稱,這些就是大
自然用黃土寫的“書”呀。

趙良打開電腦堛漪菪U:“為了把這本‘書’從陜西黃土高原背回來,我們得先當個
‘挖土工’。”黃土乾燥疏鬆,取樣完全靠手工。先要將工作地點表面的披覆挖掉,因為
表面的黃土太“年輕”,資訊不穩定。當地向導能憑經驗判斷出“老土”,有時則靠“野
外磁化率儀”來探測。確認後開始“修臺階”:從上到下,連續挖二三十個1.5-2米的坑
,坑壁上要一一標高,然後每隔2到5釐米,就取一份樣,裝進塑膠袋。

一幕800-400萬年前黃土高原的冷暖變化,浮現在趙良的敘說中。

“當時,黃土高原就像今天的非洲草原,大象、鴕鳥、三趾馬四處奔跑。這堸禰賑O
溫暖濕潤或半乾旱的氣候,屬亞洲季風區,夏季風和冬季風交替著吹,氣溫高,雨下的多
,蒸發的也多。”後來青藏高原隆升,阻斷濕潤的印度洋季風,導致內陸的日漸乾旱。冬
季風偏幹,把西北內陸的顆粒搬運過來,形成黃土;夏季風略濕,則形成古土壤。你來我
往,在黃土深處堆起一層層“氣候的記憶”。

研究古氣候,深海沉積和極地冰芯一直唱“主角”,黃土雖是“新人”,但已舉足輕
重。上世紀80年代,中科院劉東生院士第一次比較黃土的磁化率和海洋中的氧同位素測定
結果,發現了驚人的吻合,這證明黃土也能記錄古氣候的資訊。此後,基於中國的黃土,
劉院士重建了250萬年以來的氣候變化歷史,使中國黃土成為國際古氣候變化記錄的最重
要檔案庫。後來更多的研究工作使我國的黃土沉積與海洋的氧同位素階段全部對應上了,
這部“寫”在黃土中的氣候歷史,已追溯到2200萬年前。

一段岩芯,就是一座大自然的“秘密檔案庫”

一段737米的岩芯,一段278萬年的歷史。

278萬年前,南來的印度洋季風增強,積水成湖,均勻的細沙沉積是和風細雨的時代
;155萬年前青藏高原第一次劇烈隆升,季風受到阻擋,暴雨洪水把粗大的礫石裹挾到湖
底,地區的雨量更加充沛,溫度上升,植被極大茂盛,更多種類的花粉沉落湖心;湖水水
位日漸提高,水堛漸耵哄B有機物活躍起來;99萬年前,青藏高原再次劇烈隆升……

讀一段沒有干擾的湖泊岩芯,宛如讀一本筆觸細膩的女性日記,事無巨細,娓娓道來
,卻又不乏驚心動魄的高潮。

中科院南京地理與湖泊研究所的沈吉研究員就是這本日記的翻譯者。“這是迄今我國
國內獲得的最好的一支岩芯!”這根737米的岩芯來自雲南鶴慶一個形成於278萬年前的古
湖泊,由於地形和氣候的變化,從前的大湖如今收縮成了兩個小湖,而湖心則為人類留下
了一份完整而忠實的環境記錄,其中兩段分別長達6米和28米的礫石沉積完美地展現了青
藏高原的兩次劇烈隆升事件,以及由此產生的氣候、植被、生物等的環境變化狀況。

“得到一支好岩芯,就是獲得一筆寶藏啊!” 先在湖心打鑽,從湖泊中小心地提取
出“檔案”——要確保完整地獲取岩芯;然後為每一層岩芯定年、編年,以現在的技術,
對近代的定年甚至已經精確到10年。再分析每一層的各項環境指標,包括物理的、化學的
、生物的指標,把淤泥記錄的環境歷史一一解讀出來,並建立起幾十萬、幾百萬年的檔案
序列。

一把“時間之尺”,丈量一次次冷暖更疊

“上一個冰期還是1萬多年前的事,下一個什么時候來?有人說再過4萬年,有人說不
到1萬年……到底還要多少年,地球就會進入天寒地凍的冰期?”3月14日下午,長江學者
、南京師範大學地理科學學院教授汪永進一本正經問起記者。

不弄懂歷史便無法預測未來。汪永進用科普語言描述近幾十年古氣候學研究的熱點:
氣候變化周期。通俗地說,這一個多世紀,科學家們是在尋找一把測算地球冷暖變化周期
的“時間尺子”。在天才米蘭柯維奇那堙A地球氣球變化周期“假定”有三個:10萬年;
4萬年;2萬年。上世紀50-60年代,第四紀氣候變遷的歷史被科學家們逐步讀透了。在大
洋深處軟泥中,他們找到“氣候的古書”:在海底沉睡上百萬年甚至更久的古生物遺骸。
只要從遺骸測出氧同位素18和氧同位素16的比例,科學家就能推算這個物種生活時的溫度
。氧同位素測定,使得人們閱讀地球冷暖成為可能,米蘭柯維奇假說因此在1976年得以證
實。

之後30年,人們從黃土高原、湖泊乃至岩洞、冰川中搜出一本本“氣候的古書”。當
然,最好的“書”藏在冰下。上世紀90年代,科學家在格陵蘭冰蓋最厚處打了兩個鑽,獲
得了3000米的冰芯,每年一層冰,清晰“刻”下12萬年的氣候變化。隨後,在南極獲得的
一支1000米的冰芯,則記錄了40萬年氣候歷史,正好四個輪回。

根據米蘭柯維奇理論,科學家們基本認定:我們正處在比較溫暖的間冰期,下一個冰
期何時來?他們吵得很厲害,爭論緣於研究的精確度有限。汪永進特別偏愛溶洞石筍,因
為石筍滴水積成石,資訊記錄忠實,且分佈全球各地,便於採集。由他承擔的國家重點專
案研究,已從石筍讀出50萬年氣候資訊,而誤差不超過700年,在所有“書”中,這樣的
精確度首屈一指!

“對老百姓來說,一萬年太久,眼前變化最重要。告訴他們10萬年地球冷暖更替,還
不如說說100年、50年內氣候變化。”科學家們尋找冷暖變化尺度的努力,沒有終點。他
們要在“大尺子”找出“小尺子”,這個“尺子”記錄的歷史越短,越能滿足人們“明天
會變冷嗎”的好奇。在格陵蘭冰芯的研究中,科學家已發現:在大的冰期、間冰期變化周
期中,還存在小的冷暖變化周期,時間為1450年。而汪永進研究南京葫蘆洞石筍後,找到
兩個分別為1700年和1000年小周期,在權威的《Science》雜誌發表後,得到國際學界認
可。還是閱讀這根石筍,汪永進把氣候變化的千年尺度收縮到百年尺度,“研究最近九千
年來的資料,我們發現,太陽黑子活動與地球氣候也有著密切的關係,還存在著更小尺度
的冷暖變化周期,也許兩三百年就有一次,我們正在尋找證據。” (廖卉 孫巡)


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