全新世的氣候突變

2020-12-04 中國氣象局

　　過去認為全新世（Holocene）開始於1萬年前，那是根據14C測定的，稱為14C年。後來發現14C年要經過樹輪校正，才能得到正確的實際的年代，即日曆年。校正後全新世開始的日曆年為11.5kaBP（即距今11.5千年）。全新世對人類實在是太重要了。人類的文明社會，當前社會的一切繁榮、富強、發展、進步都發生在全新世。因此，認識全新世的氣候變化有重要的意義。為了說明全新世在地球歷史上的地位，有必要簡略回顧一下地球氣候的歷史，至少近兩百萬年的歷史。儘管這對於有46億年歷史的地球而言幾乎只相當於一天中幾分鐘的短暫時間。

　　大約240多萬年前地球進入所謂第四紀，其氣候特點是冰期-間冰期交替，地質學家稱之為旋迴。旋迴的時間即周期以萬年計，但是並不穩定。近70萬年來以10萬年周期為主。在南極的冰芯氧同位素變化中表現最清楚，在深海沉積、黃土堆積中也有一致的反映。一般認為冰期-間冰期旋迴的形成與地球軌道要素的變化有關。由於這是米蘭克維奇發現的，所以也稱為米蘭克維奇周期。最近一個旋迴開始於約12萬年前，那時地球氣候與現代的溫暖程度相當。到2.3萬年前達到最冷，稱為末次冰盛期。在每個10萬年左右的冰期-間冰期旋迴中，溫暖時期是比較短暫的，一般約1萬-2萬年。而更多的時間處於降溫過程中。但是溫度的下降不是直線的，而是由一系列的波動組成。直到20世紀中葉，大多數科學家還相信冰期的氣候是持續的寒冷。但是後來發現冰期中也有相對溫暖的時期。認識到冰期氣候的不穩定性是古氣候研究的一項重要成果。

　　末次冰盛期之後處於冰消期，北美的勞倫泰冰蓋，北歐的斯堪的那維亞冰蓋相繼瓦解。但是，就在氣候已回暖到接近現代的情況下，又發生了一次激烈的氣候波動，稱為「新仙女木」事件。以北大西洋北部為中心，氣候迅速變冷。但是寒冷僅持續了1千年左右，又快速變暖，所以稱為氣候突變。溫度變化的幅度達到了冰期-間冰期旋迴的3/4。這是末次冰期中最後一次氣候突變。「新仙女木」事件之後，即進入全新世。

　　儘管在20世紀後期人們已經認識到冰期氣候的不穩定性，不再把冰期看成持續的寒冷時期，也不再認為第四紀僅有4-5次冰期，但是，仍認為全新世的氣候溫暖而平和，沒有大的氣候波動。1995年O『Brien等首先根據格陵蘭冰芯中海鹽與陸源塵粉的變化，指出全新世可能有一系列的冷事件。以後國際上開始了一系列的研究。最著名的是Bond等（1997）根據北大西洋深海沉積中冰島火山玻璃和染赤鐵礦等浮冰碎屑（IRD）確定的冷事件年表。冰島及揚馬延島等地的冰川下滑到海中形成冰山，冰底攜帶了碎石顆粒，其中包括火山活動形成的玻璃和與赤鐵礦摩擦而染紅的碎石。當冰山融化時，冰底的碎石沉入海底。因此分析北大西洋深海沉積的IRD，可以判斷何時有大量流冰傾瀉入北大西洋，也就是冷事件。在愛爾蘭以西的地區沉積率超過了10釐米/ka，所以隔0.5-1.0釐米取樣，使得沉積記錄的時間解析度達到50-100年。根據Bond等的研究，全新世共發生9次冷事件，小冰期約出現於0.4kaBP。近年來一系列的古氣候研究表明，亞非季風區的降水量變化也同冷事件有關。當北大西洋出現冷事件時，季風降水減少，即弱季風事件。例如Gupta等（2003年）對阿曼灣沉積的研究就很有代表性。深海沉積中保存了浮遊有孔蟲的記錄。有的有孔蟲的數量與海水溫度有線性關係，而海水溫度取決於湧升，湧升的強度則依賴於海表的風力大小，也就是季風強度。因此，人們可以從過去近萬年的有孔蟲記錄來推測當時季風的強度，確定弱季風事件。

　　近來用大氣環流模式所做的模擬研究表明，THC減弱北大西洋變冷，可能是亞非季風減弱的原因。因此，冷事件與弱季風事件出現時間的一致，可能並不是偶然的。實際上我國至少是最早注意到全新世氣候不穩定性的國家之一。施雅風、孔昭宸主編的《中國全新世大暖期氣候與環境》（1992年）一書就明確指出4次冷事件，其出現的時間與Bond等在5年之後發表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。以後中國的諸多作者，根據冰芯、泥炭、孢粉、黃土、湖泊、冰川、雪線及考古資料做了大量的研究，並且有不少是高解析度的古氣候序列，證明全新世中國弱季風事件年表與北大西洋冷事件有很大的一致性。

　　全新世中的冷事件以及季風區的弱季風事件是與全新世的基本氣候特徵背道而馳的。全新世作為間冰期氣候溫暖溼潤，但是不斷為冷幹氣候事件打斷。這些冷幹事件一般只有幾百年，短的也許只有100-200年，但是對人類的社會發展卻有很大的影響。8.2kaBP的冷事件就可能促進了農牧業的發展。因為，在全新世中各地先後進入新石器時代，人口也迅速增長。發生氣候突變時，採集、狩獵不再能滿足生活需要，再加上人口的壓力，就可能成為推動農牧業發展的動力。

　　據吳文祥、劉東生的研究，5.5kaBP的氣候變冷在四大文明古國：兩河流域、埃及、印度及中國的文明中有重要的推動作用。4.2-4.0kaBP的氣候變幹正當兩河流域的阿卡德王國解體、埃及處於混亂的第1中間期、印度哈拉帕文明衰落。中華古文明也處於交替時期，經過動亂，於公元前2070年建立夏朝。愈來愈多的證據表明，人類社會的發展與全新世大約出現於8kaBP、6kaBP以及4kaBP的3次氣候突變有密切的聯繫。 （來源於2007年04月03日《中國氣象報》 作者：王紹武）

　　

　　

相關焦點

  • 黃土高原西部全新世季風變化及突變事件精細結構研究獲進展
    全新世的氣候變化是研究現代氣候變暖的背景，這期間，地球氣候系統經歷了一系列千年-百年尺度的氣候突變，如2.8 ka、4.2 ka、5.5 ka、8.2 ka、9.3 ka等，這些氣候突變事件的發生速度快、變化幅度大，足以造成災難性後果，甚至危及人類社會的生存和發展。未來是否有可能再次發生該類似的突變事件？
  • 地球環境所發現全新世最強的千年尺度亞洲季風減弱突變事件
    它們共同且突出的特徵就是氣候在較短時間內（通常在幾十年甚至更短）相對於之前的平均態發生大幅度的突變，並持續數百年，然後再跳轉回平均態。對於這些發生在溫暖背景下（全新世）的快速氣候變化事件的過程及機理的研究將有助於人們理解地球氣候系統的不穩定性特徵並預測未來全球變暖預期下地球氣候發生突變的風險性。
  • 氣候突變可能存在的威脅
    因為，就在人類文明蓬勃發展的全新世（11.5kaBP，即距今11.5千年）以來，就發生過8—9次氣候突變，其時間間隔約1.0—1.5ka。距我們最近的1次就是小冰期（LIA），其結束時間在100—150年前。報告的論點是：人類活動造成的氣候變暖可能改變海洋環流的格局，從而觸發氣候突變。從理論上講，這種可能性是存在的。因此，研究氣候突變，特別是人類活動造成的氣候變暖背景下的氣候突變有巨大的現實意義。
  • 揭密全新世北京氣候環境變化
    科研人員還發現了一件有意思的事：北京地區進入全新世以來，古人類遺址的分布似乎存在某種規律，全新世早期的人類遺址多分布於山區，中晚期的遺址則集中在平原區。綜合各個遺址的考古資料，科研人員推測，北京地區全新世的植被和氣候變化，影響了先民的活動和分布，可能驅使古人類從山區向平原遷徙。
  • 全新世:最年輕的地質年代
    這個全新的時期被稱為全新世。全新世對於人類具有十分重要的意義。人類的文明社會以及當前社會的繁榮、發展、進步都發生在全新世，認識全新世的氣候變化有重要的意義。在過去，人們根據14C測定，認為全新世開始於1萬多年前（10.5kaBP），但後來發現14C需要進行樹輪校正，才能得到了正確的年代，即日曆年，而校正後的全新世開始的日曆年為11.5kaBP。全新世是由哲爾瓦在1850年提出的，並在1885年的國際地質大會正式通過。全新世的名稱源自希臘語「ὅλος」（holos，完全的）和「καινός」（kainos，新的），意即「完全新近的」。
  • 廣州地化所提出整合的東亞全新世火山灰地層框架
    正確理解氣候突變事件的時空差異和驅動機制，需要對高解析度古氣候記錄建立精確的年代學控制。目前東亞高解析度湖泊記錄的定年主要依靠14C法，但該方法在萬年時間尺度存在百年的定年誤差，因而難以制約百年尺度的氣候變化。東亞廣泛存在的火山灰等時標誌層，是古氣候記錄精確定年和時間同步的有力工具。然而，在利用火山灰關聯古記錄前，需要建立細緻的區域火山灰地層框架。
  • 中亞地區晚全新世水文氣候變化研究獲進展—新聞—科學網
    長期以來，中緯西風環流被認為是影響該地區水文氣候變化的最主要因素。但是由於器測記錄時間較短且空間分布不均，對該地區氣候變化細節的認識不足，尤其是中緯西風環流南-北擺動對該地區氣候的影響尚不明確。 中國科學院地球環境研究所湖沼實驗室、「一帶一路」氣候環境變化研究中心副研究員藍江湖聯合天津大學教授徐海和泰國朱拉隆功大學博士Sakonvan Chawchai等研究人員，近日在《第四紀科學評論》上發表了題為《中亞地區晚全新世水文氣候變化及其對中緯西風環流和太陽活動響應》的文章。
  • 最年輕的地質年代:全新世
    全新世（Holocene）是最年輕的地質年代，從11700年前開始。根據傳統的地質學觀點，全新世一直持續至今，但也有人提出工業革命後應該另分為人類世。全新世的氣候變化與人類社會的發展有密切的關係，因此詳細研究全新世的氣候和環境變化至關重要。研究全新時氣候變化的主要材料包括高緯度和高海拔冰芯，湖泊沉積物紀錄，樹輪，石筍及其他洞穴沉積物，高沉積速率的深海沉積物等。格陵蘭島的冰芯記錄提供了年紀解析度的氣候變化，它顯示了自新仙女木事件以後全新世氣溫很穩定。
  • 四千年前的氣候突變與古文明的衰落(上)
    四千年前的氣候突變　　近十年來，古氣候學中有一個蓬勃發展的方向，這就是氣候突變的研究。有人把小冰期排作全新世的第0次冷期。全新世中的最暖時期稱為大暖期，約發生於第5次冷期及第3次冷期之間（距今約8000～3000年前）。
  • 中國全新世研究學術研討會在杭州召開
    由中國第四紀科學研究會全新世專業委員會、中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊沉積與環境重點實驗室聯合主辦的2004年中國全新世研究學術研討會，於11月25至28日在浙江省杭州市召開。中國第四紀科學研究會全新世專業委員會主任王蘇民研究員作了題為「湖泊沉積環境代用指標記錄揭示的流域亞生態系統特徵」的主題學術報告，謝武同志代表中國第四紀科學研究會名譽主任劉東生院士、主任劉嘉琪院士向大會致賀詞，中國第四紀科學研究會全新世專業委員會秘書長瀋吉研究員主持了會議。
  • 研究揭示中亞伊犁盆地黃土記錄的全新世溼度變化
    中亞地區全新世乾濕變化是古氣候學具有爭議性的前沿科學問題。在全新世亞軌道（指多千年）尺度上，來自中亞石筍、湖泊、黃土等載體的乾濕變化結果，有的顯示與亞洲季風區同步，也有的呈反向變化，制約對其動力學機制上的理解。近年來，基於湖泊、黃土等記錄的結果，大體支持中亞核心區全新世以來持續變溼。相比湖泊而言，黃土記錄有限，具有高精度年代標尺的全新世黃土記錄仍有待補充。
  • 地球環境所揭示中亞伊犁盆地黃土記錄的全新世溼度變化
    中 小】 語音播報 　　中亞地區全新世乾濕變化是古氣候學具有爭議性的前沿科學問題　　近日，中國科學院地球環境研究所科研人員在中亞伊犁盆地半乾旱區選取塔勒德（TLD）、肖爾布拉克（XEB）和昭蘇（ZS）三個全新世黃土剖面，開展高密度（10cm間距）石英OSL測年和古氣候替代性指標磁化率、粒度和色度測試（5cm間距），揭示全新世伊犁盆地半乾旱區溼度(有效水分)變化，並探討其可能的動力學機制。
  • 地球環境所揭示黃土記錄的全新世東亞冬季風強度變化及其與夏季風...
    北半球西伯利亞高壓控制下的東亞冬季風系統影響東亞地區氣候，影響範圍可觸及南半球。對過去多時間尺度冬季風強度變化的研究有助於理解當今和預測未來冬季風變化。主要基於中國黃土，已對全新世之前構造、軌道和千年尺度上東亞冬季風變化有了清晰認識。
  • 地質地球所等揭示全新世東亞季風與人類活動存在500年周期的同步變化
    長期以來，人們認識全新世（約1萬年以來）氣候變化與人類社會發展的關係，主要集中在三個方面:（1）災變性氣候事件：如洪水、乾旱、地震、火山、冰筏事件等，對人類活動產生的重大影響；（2）周期性氣候變化：如十年-百年際時間尺度的周期性氣候振蕩，可能與遊牧遷徙、人口變動、戰爭頻率、王朝更替等人類社會發展進程有關；（3）社會彈性（social resilience）：考古文化對氣候事件或周期脅迫的敏感程度。
  • 溫鹽環流與氣候突變
    影片中描述了一場空前的氣候災難。由於人類不顧大自然的警告，超負荷地開發地球資源，加劇了全球變暖，最終導致氣候的突變，地球在一天之內突然急劇降溫，陷入第二次冰河世紀，整個北半球陷入了龍捲風、暴雨、暴風雪、海嘯等各種災難之中。　　影片中描述的情景雖然駭人聽聞，但是越來越多的研究表明，這些情景是有相當科學根據的，也是可能出現的。
  • 全新世滅絕事件——物種滅絕的背後人類是應該取利還是保衛?
    第四紀滅絕事件的成因有兩個主要的假說：氣候轉變及史前殺戮假說。現今的生物集群滅絕都是與人類有關，如伐林及其他破壞棲息地的行為、獵殺及煮食、引入非原住的物種、汙染及氣候轉變。聯合國亦指自6500萬年前恐龍滅絕後，世界正面臨另一更壞的時期。
  • 全新世滅絕的5種動物,其中一種滅絕於4千年前,多國制定復活計劃
    說起史前生物，人們可以找到各種它們滅絕的理由，說它們的滅絕與人類毫無關係是絕對正確的，因為那個時期人類還未誕生，但是進入全新世時代以後，很多物種的滅絕要想在歸結於大自然那就有點說不過去了，全新世時代是指公元前1.1萬年到至今，也就是說最後一個冰河時代結束至今的時期，今天列舉5個全新世時代滅絕的物種
  • 【活動報導】中科院南海海洋研究所舉辦「人類世—海洋」學術沙龍
    雖然對於人類世開始於何時（地層金釘子）目前依然還沒有定論，但1950年左右，被稱為「大加速階段GreatAcceleration」已基本公認，即圍繞社會經濟、工業生產等一些列的人類活動（如CO2排放等）導致全球性環境的顯著變化，例如氣候變暖、冰川融化、風暴加劇、海平面加速上升、海洋酸化、全球性生物滅絕等。在近岸海洋系統中，受人類影響最明顯的，要數海岸帶、河口三角洲、珊瑚礁、紅樹林等。
  • 連續1萬年的記錄表明在早全新世暖化時期美國西部冰川一直處於休眠狀態
    連續1萬年的記錄表明在早全新世暖化時期美國西部冰川一直處於休眠狀態(Image credit：懷俄明州提頓山脈（Teton Range）高山冰川波動的連續1萬年的記錄表明，在早全新世的暖化時期，美國西部的一些冰川中的冰一直處於一種縮減但基本上休眠的狀態。
  • 氣象專家:無法完全排除未來20年內氣候突變可能
    隨著影片的熱映，人們對氣候突變引發的災難議論越來越多，影片中描述的景象真會發生嗎？為此，科技日報記者採訪了中國氣象局國家氣候中心副主任羅勇研究員。有消息稱，影片題材源自美國國防部提交給白宮的一份「秘密」報告《氣候突變的情景及其對美國國家安全的意義》。羅勇研究員參與了這份報告的編譯工作，並對此作了大量的研究工作，他向記者介紹了這份報告的大致內容：全球氣候將在未來二十年內發生突變，對人類構成的威脅要勝過恐怖主義。屆時，因氣候突然變冷，人類賴以生存的土地和資源將銳減，並因此引發大規模的騷亂、衝突甚至核戰爭，成百上千萬人將在戰爭和自然災害中死亡。