地球还会进入冰河时代吗?

作者: tianren

来源: 科学世界

发布日期: 2018-07-25 16:55:58

人类活动,特别是化石燃料的燃烧,已经显著影响了地球的气候系统,可能推迟甚至阻止下一次冰河时代的到来。

地球还会进入冰河时代吗?如果你看过《冰河时代》的话,一定对当时冰封的大陆和猛犸象、剑齿虎等灭绝生物印象深刻。据我们最近的末次冰盛期结束于大约1万年前,那么,人类还会面临下一次冰河时代吗?答案很有可能是不会。作为一种空前的地质营力,人类对地球的改变已经足以抑制下一次冰期的启动。

在解释这个回答前,我们需要解释地球是如何进入冰期的。或许你会听说过米兰科维奇周期这个词吗。

米兰科维奇周期是由地球轨道偏心率、黄赤交角及岁差三要素构成的地球自转与公转运动的周期性变化,能够影响地球接受太阳辐射的强度。不过,天文学周期自地球诞生以来就已经存在,而冰期却并非亘古永存。如果只看自5.4亿年以来的显生宙,证据充分的全局性大陆冰川只出现在3.5亿~2.7亿年前的石炭-二叠纪,以及260万年以来的第四纪。

也就是说,冰河时代是地球历史上的“异类”,仅用米兰科维奇周期并不能完全解释进入冰期的原因。洋流、板块分布、甚至生物演化都是不能忽略的因素,当然更重要的因素还有温室气体,特别是二氧化碳在大气中的所占比例。

南极的大陆冰川形成于1400万年前,与板块运动导致南美洲、澳洲与南极洲分离,从而形成狂暴的寒流——南极环流有关。

根据一项2016年1月发表于Nature的研究,德国波茨坦气候影响研究所的Andrey Ganopolski等发现,在地球历史上最近的8次冰期中,受米兰科维奇周期控制的北半球日照强度和大气二氧化碳浓度是关键指标。同时他们的结果表明,即使人类从现在开始减缓对碳平衡的干扰,下一次冰期的启动也会在10万年之后。

Ganopolski表示:“即使没有人为的气候变化,冰期也不会在5万年内到来,这使得全新世成为第四纪的一个异常漫长的间冰期。然而,根据我们的研究,燃烧化石能源所产生的额外二氧化碳,已经足以将冰期再推迟5万年,甚至可能干脆跳出冰期循环。这令人难以置信,人类已经足以干扰造就如今世界的基本规则。”

研究使用了一个复杂的地球系统模型,同时模拟了大气、海洋、冰川和全球碳循环。

通常情况下,冰期由北半球夏季异常低强度的太阳辐射启动,这是由于当前大陆板块主要集中在北半球的缘故。而大气中的二氧化碳能够减缓这一趋势。如果太阳辐射较低的同时二氧化碳浓度也低于某一阈值,则地球就会进入冰期。研究者表示:“冰河时代塑造了地球如今的面貌,但现在是人类燃烧的化石能源决定地球的未来。我们已经进入了一个新时代‘人类世’,在这一阶段人类本身成为了地质营力。”

自80万年以来,地球总体展现着冰期逐渐发展——迅速进入间冰期——由于二氧化碳浓度低于阈值再次进入冰期的循环,循环的周期大约是10万年的米兰科维奇周期。今天的地球处于1万年以来的温暖的间冰期,而上一次冰期开始于11万年前。也就是说,理论上我们应该会步入冰期循环。但是,由于工业革命以来人类排放的二氧化碳(目前浓度已达400ppm,上图上方虚线),下一次冰期的时间,甚至是否还会到来已经不再确定。

根据作者的估算,即使人类累计碳排放量保持在500吉吨碳,也就是和目前相当的程度,下一次冰期的来临时间也要推迟5万年之久。如果累计碳排放量达到1000吉吨碳,这很可能在21世纪内达到,甚至1500吉吨碳的话,那未来10万年将很可能不再有冰期了,第四纪也将会成为历史。

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