小冰期就要来临了吗？

    在经历了元旦前后一段时间的“暖冬”之后，欧洲持续遭遇强冷空气侵袭，部分地区甚至出现了百年来的最低气温。严寒天气在这些地区夺去了数百人的生命。
    不仅是欧洲，整个北半球似乎都处在严寒之中。日本雪灾迄今已造成至少63人死亡；韩国首尔气温低至-17℃，为55年来最低纪录。
    有人认为，全球气候变暖已经停止，并开始转冷，近来北半球的酷寒只是全球气候变冷的开端，这样的寒冷气候可能会持续20—30年。甚至还有人断言，今年的寒冬显示“小冰期来临了”。
    什么是小冰期？小冰期时的地球什么样？小冰期是如何形成的？小冰期真的要来了吗？
    小冰期究竟什么样？
    所谓小冰期，指的是1300—1900年这一段气候相对寒冷的时期。从温度变化来看，小冰期与20世纪后期的温暖时期（例如1971—2000年）相比，平均温度大约要低1℃左右。大家千万不要认为1℃是一个小数字，要知道，这是指几十年的平均降温。举例来说，一个10年的冷期中可能有2年温度比常年低3℃，有3年低2℃，有3年正常，有2年高1℃。这样10年平均下来，会比常年平均气温低1℃。同样，若某年的冬季气温比常年低3℃，则冬季中有时可能出现气温较常年低10—15℃的日子。况且，上面所提到的数字还只是一个区域内的平均情况，在这个区域中还有天气更冷一些的地区。所以，虽然小冰期的气温较平均气温低1℃；但是，小冰期中局部地区可能出现较平均气温低15—20℃的极端严寒事件。小冰期中最可怕的主要就是那些极端严寒事件。在以前的小冰期中曾经出现过许多现代观测不到的现象，如黄浦江冻结、太湖冻结、南方的柑橘树和荔枝树被冻死等。2008年我国南方遭遇冰冻雨雪天气时人们的生活就已经受到很大的影响，但这一年还达不到“明清小冰期”时寒冷程度的1／3，因为当时的温度比常年低1℃不到。所以，如果真的出现类似小冰期的气候，影响将是十分巨大的。
    但是，小冰期真的就要到来了吗？为了说明这个问题，我们需要研究一下地球气候的历史，从宏观的角度来探讨小冰期发生的可能性。
    历史上，地球气候出现过剧烈的变化。距离我们最近的最后一个地质时期是第四纪，它开始于260万年前。整个第四纪的气候史就是冰期和间冰期交替的历史。我们现在就生活在气候温暖的间冰期，而在1万多年前则是寒冷的冰期。冰期中最冷的时候，格陵兰岛的温度要比现代平均低20aC，南极则比现代平均气温低lOoC。由于大量水汽在大陆上凝结为冰，冰期中的海平面要比现代平均低120米，当时的寒冷程度可见一斑。进人间冰期后，人类社会才步入新石器时代，并逐渐发展到现代社会。我们所处的这个间冰期被称为全新世，开始于1.15万年前。
    全新世总的气候特征是温暖，但是温度呈略有下降的趋势，小冰期就出现在全新世晚期。全新世温度的变化幅度大约只有2℃，虽然与冰期相比，温度变化幅度要小多了；但还是对人类社会的发展产生了很大的影响。
    大约距今7000年到距今6000年的早一中全新世是气候最好的时期，有人称其为“黄金时代”。那时，在今天的北非，也就是现在的撒哈拉沙漠地区，有植被、河流、湖泊等。当时人们所绘的岩画中有鳄鱼、河马等图案，表明那里曾是真正的绿色撒哈拉。但是，到了距今5500年前，气候突然变干，撒哈拉逐渐变成不毛之地。
    4200年前，又一次广泛的冷干气候袭击了北半球广大季风区。古代埃及文明、古代两河流域文明和古代印度文明相继衰落，华夏文明也发生了大范围变化。
    统观全新世的1万多年，气候是朝着冷千方向发展的，而且在这种趋势性的变化基础上，还叠加着若干次冷干气候突变。之所以称为气候突变事件，是因为气候变化的时间短于气候异常的时间。例如距今8200年的事件，寒冷气候持续200年。但是，由暖转冷的时间只有几十年，所以是一次典型的气候突变事件。由于全新世总的气候特点是暖湿，所以这些冷干气候突变事件尤为引人注目。例如分别距今8200年、5500年、4200年的气候突变，均给人类社会的发展带来了巨大影响。全新世共有8—9次气候突变事件，事件之间的时间间隔大多在1000一-2000年。最后一次气候突变事件即为小冰期。
    最早在1939年，就有人提出“小冰期”这个概念，当时指的是从4000年前开始的气候变冷。后来，人们习惯上把那时的冷期称为新冰期。因为当时气候变冷后，冰川前进，好像冰期又回来了。实际上，小冰期是不能同冰期——即冰河期相提并论的。小冰期温度变化的幅度只有冰期的1/10。在小冰期中，地球上的植被等虽有变化，但与冰期时的剧烈变化完全不同。所以，不能把“小冰期”称为“小冰河期”。现在，人们只把新冰期的最后一个冷期称为小冰期，人们对小冰期的认识也是不断发展的。
    最初，英国科学家把1550-1850年欧洲的冷期称为小冰期。后来，人们发现世界上许多地区在这个时间段内均有一个气候相对寒冷的时期；于是，“小冰期”这一名称逐渐碍到了学术界的认可。但是，不同地区寒冷气候出现的时间点可能不完全相同，之后，有较多的科学家同意采用更为宽松的定义，把1300—1900年定为小冰期，而且也只把这个时期看作一个宏观的气候时期，同时承认，不是地球上的每一个地区都一定在这一时期内出现寒冷气候。况且，对任何一个地区而言，实际上不可能整个小冰期都持续寒冷气候。例如，中国的小冰期就可能包括3个冷期：1450s—1510s、1560s—1690s和1790s—1890s（其中，1450s代表1450—1459年，其他时间依此类推）。因此，所谓的冷期只是表示一种气候趋势，并不代表年年都持续寒冷气候。
    小冰期是如何形成的？
    了解了小冰期的概念，人们可能接着会问：什么原因造成了小冰期？如上所述，小冰期是全新世一系列冷干气候突变中最后发生的一次寒冷事件。学术界一般认为，早全新世的气候突变，可能是冰湖的冰坝崩溃造成的。距斤8200年的事件就是一个典型的例子。在早全新世，北半球在冰期中形成的两个大冰盖尚未完全消融。当时温暖的气候使得冰盖迅速融化，融冰形成冰湖，这些冰湖为冰坝阻挡，湖水不能下泻。一旦气候持续变暖，冰坝消融，冰湖中的淡水大量下泻，进而可能影响到北大西洋深水的循环，造成冷干气侯突变事件。相对而言，小冰期的冷期持续时间更长，可能是全新世中温度最低、寒冷持续时间最长的气候突变事件。但是，小冰期处于晚全新世，没有发现伴随着的相应的冰坝崩溃。因此，在学术界，大部分科学家都认为，太阳活动减弱可能是小冰期形成的根本原因。
    太阳活动是太阳黑子、光斑、耀斑、日冕等太阳上各种物理活动的总称。人们一般认为，太阳活动强对应温瑗的气候；太阳活动弱则对应着寒冷气候。1645-2715年，曾经出现过一个太阳活动极小期，被称为“蒙德尔极小期”。在此期间，大约有60年未观测到太阳黑子。通常，人们就把蒙德尔极小期与小冰期联系起来，认为它是小冰期形成的主因。
    不过，太阳舌动极小期又是如何造成了寒冷气候，至今还是一个谜。因为只是在有了卫星之后，人们才能够从外层空间观测太阳辐射的变化情况，从而避开大气对观测的影响。可惜这样的观测时间只有20多年。众所周知，太阳活动有一个11年的周期，换句话说，我们至今才有了两个多周期的太阳辐射外层空间观测记录。
    这些观测证明，太阳活动强时，辐射强度也高。它解决了一个人们争论了100多年的问题：太阳辐射值究竟是不是一个常数？观测表明，太阳辐射不是常数。这同时也解决了另一个问题：太阳活动强时，太阳辐射是强还是弱？因为太阳黑子的温度低于太阳表面的温度，因此看起来才是黑点；但是，太阳活动强时，太阳黑子多，那么应该太阳辐射弱才是。不过，大量的历史资料证明，太阳活动强时，地球上的气候非常温暖；太阳活动弱时，地球气候则比较寒冷。由于过去没有准确的太阳辐射观测记录，人们一直无法回答上述问题，卫星观测很好地解决了这个问题，证明了太阳活动强时，太阳辐射也强。因此，古气候研究中所得到的太阳活动强时地球气候温暖，太阳活动弱时地球气候寒冷的结论是正确的。
    但是，解决了旧的问题，又出现了新的问题：在1个11年周期内观测到的太阳辐射变量很小，只有不到0.1%。无论统计分析，还是气候模拟，都证明，这样小的太阳辐射变化不足以引起观测到的气候变化，例如小冰期的寒冷。因为，根据气候模式估计，太阳辐射大约要有1%的变化，才能造成地球上loC的气候变化。这样就出现了两种可能：第一，我们观测到的11年周期内的太阳辐射变化，不能代表几十年到几百年尺度的太阳辐射变化。第二，除了太阳总辐射之外，还有其他途径的太阳活动可以影响地球气候。
    目前，有人提出两条途径——紫外线辐射及宇宙线。
    在太阳活动的11年周期中，紫外线的变化要比可见光的变化大得多。紫外线可影响平流层臭氧变化，进而影响到大气环流。
    太阳活动强时，太阳磁场覆盖了地球，使宇宙线不易进入高层大气。太阳活动弱时，大量宇宙线进入高层大气，形成凝结核，促进降水的形成，从而影响了地球气候。但是，这两种机制仍处于研究阶段，还没有较为成熟的理论。
    这也是至今还有不少人对太阳活动影响地球气候持否定态度的原因。
    小冰期又要来了吗？
    现在让我们回到最开始提到的问题，小冰期真要再次来临了吗？
    如上所述，全新世中气候突变事件之间的时间间隔为lOO02000年。上次小冰期距离我们只有几百年时间，按照历史规律来推算，短期内再次出现小冰期的可能性不大。但是，太阳活动极小期的出现频率要比气候突变事件高得多：全新世1万多年间就出现过27次太阳活动极小期，平均300—400年左右就出现一次。另外，太阳活动还存在着400年及200年左右的周期；如果把蒙德尔极小期的中心放在公元1700年，则400年后是2100年，到时候，太阳活动可能会处于一个相对低点。有人认为，1900年前后也有一个太阳活动极小期，虽然大多数研究人员认为，那时太阳活动并没有减弱到极小期的程度，但这段时间确实是太阳活动的一个相对低点。这样一来，按照200年周期推算，2100年也可能是一个相对低点。
    1920年以来是一个太阳活动极大期，而且人们估计这个极大期可能已经或即将结束。在经历了20世纪一系列的强11年周期之后，从2008年开始的这一个11年周期显示出许多太阳活动减弱的特征，并且这些特征在1920年之后从没有出现过。因此，这些迹象很可能表示，现代太阳活动的极大期要结束了。所以当前面临的是可不可能以及什么时候会出现一个太阳活动极小期的问题。综上所述，、太阳活动有可能将在21世纪迎来一个减弱的时期，并且在2100年前后达到最低值。至于该时期是否能达到极小期的标准，目前还很难判断。
    今年年初，中国、欧洲、北美等地多次出现区域性的冷冬大雪，是否意味着会出现一个与太阳活动减弱有关的气候寒冷时期，这个问题特别引入关注。不过，由于人类活动造成的温室效应仍在加剧，由此而形成的全球气候变暖可能也仍将持续。退一步讲，即便由于太阳活动减弱造成的寒冷能在一定程度上减缓全球气候变暖的程度，可能也不会改变全球变暖的气候趋势。不过，寒冬大雪可能造成的区域性气候灾害，仍然值得我们密切关注。

    相关链接
    小冰期时的欧洲与中国
    在欧洲小冰期之前的几百年内，气候环境适宜，那时，粮食作物可以生长在冰岛，甚至格陵兰地区；北方地区渔业繁荣。然而，到了小冰期时，情况开始改变。由于气温下降，冰岛的气候不再适合粮食生长。加之北方冬季变冷，鱼群也开始改变迁移路径。于是，北方的海盗南下谋生。
    在英格兰中部1500—1650年间，冬天的温度比现今低约1.50c．17世纪的最后10年特别冷，连泰晤士河也被冻上了。
    伴随着小冰期的到来，人们的生活越来越艰难。由于连年的饥荒，这一时期欢洲的人口急剧减少。据统计，1696—1697年的芬兰饥荒曾被视为欧洲历史上最恐怖事件，死亡总数达居民的1/4—1/3。
    在我国，1550—1851年，也即明代嘉靖至清代道光年间，亦曾发生大规模的极寒天气。由于应对寒冷气候的经验不足，防御措施不及时，农作物大幅减产，随后还出现饥荒、农民起义等一系列连锁社会效应，例如，在明代中叶，受到小冰期的影响，北方持续低温、干旱，草场退化，为改善处境，北方少数民族频繁南下，战乱较多。1640—1700年是这次小冰期中最冷的时期，这个时间恰好与清军南下入关、建立政权的时间相吻合。清政权建立后，随着远道而来的马铃薯、玉米等耐寒高产农作物的普及，农业经济才逐渐恢复。这些事件在史志上都有记载，也有人称其为“明清小冰期”。