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- 简明大历史-杨长云译
气候变化
纵观历史，全球气温波动伴随着海平面和天气模式的变化。而这两者又与大规模移民、导致疾病的饥荒、某些文明的崩溃和其他文明的兴起等有关。这些温暖与寒冷的循环受到海洋和大气层之间的能量交换、化石燃料排放及太阳能的影响。
许多世界历史学家依据气候变化来解释地球历史的变化。然而，科学家更直接地关注长期气候变化的原因。这些因素包括：海洋和大气层之间的能量交换；化石燃料排放；太阳能。随着全球气温自1860年以来逐渐上升，气候学家预测，在21世纪，全球气温可能会继续上升2℃。正在融化的北极冰帽就是全球变暖的证据——自20世纪70年代以来，它的体积每10年减少3%至4%。其结果是海平面自1900年以来呈上升趋势，而且在过去的半个世纪中，变化速度不断加快。冰层收缩和海平面上升使海岸区域被淹没，影响了一些植物、动物和微生物的自然迁徙。联合国政府间气候变化专门委员会（United Nation’s Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）《2007年气候变化》（Climate Change 2007）的报告称：“气候系统变暖是很明确的，目前观测得到的全球平均气温和海洋温度升高、大面积冰雪融化和全球平均海平面上升的证据支持了这一观点。”在北半球高纬度地区升温的时期，迁徙性森林取代了北方苔原，以前的边缘土地可能成为适宜耕作和进行粮食生产的地方。在逐渐上升的海平面附近、略高于海平面的地方、与海平面齐平的地方或低于海平面的地方，数百万乃至数十亿居住于这些地方的人将付出灾难性的代价，因为逐渐上升的气温和热带地区及中纬度地区不稳定的天气将迫使他们从自己的家园迁移出去。
受污染的径流是对美国沿海水域的最大威胁（这张照片显示了佛罗里达州受污染的径流）。因此，化石燃料的排放是长期气候变化的主要原因之一。美国国家海洋和大气管理局。
从温暖、温和及间冰期到寒冷、极冷和冰期，这种气候波动可能在一个世纪内快速发生，而且毫无警示。上一个冰期的最终崩溃发生在约公元前9500年，它标志着当前全球变暖期的开始。这种快速的大气变暖可能是近4万年来最重大的气候事件，它导致全球海平面急剧上升。约公元前7500年，气候变暖和冰川融化使黑海盆地被淹没。《圣经》中的“洪水”可能就是指这一次自然灾难。虽然关于气候变暖和降温的知识尚有许多差距，但为解决全球气候的复杂问题而做的努力都集中在引发天气变化的具体事件上。
大西洋循环能量交换
世界上的海洋是一个热传输系统，吸收来自大气层的太阳能的大部分热量。随着气温升高，淡水融雪，海洋的盐度降低，海洋的循环将受到影响。降低重盐水的体积破坏了大西洋的深水循环，使得温暖的热带海水穿过赤道流向北极。这些温暖的海水变成了暖流，使新英格兰海岸变暖，给不列颠群岛带去了湿气和暖空气。如果没有这股暖流，这些海岸地区将变冷几度，使肥沃的土壤变成永久的冻土。
由于海洋输送热量，温度突然小幅上升或者冰川融化速度稍微加快，都会降低水的密度。也就是说，水的下沉速度变慢，在极端的情况下还会使循环停止。根据某种气候模型，关闭或者减缓这种通常被称为“巨大热泵”的洋流使北温带地区降温，并且导致过去10万年里多次气候突变。
厄尔尼诺
在过去的40年里，北大西洋的含盐量一直在下降。但最近，模拟这些快速的气候变化与大西洋循环之间关系的失败实验迫使科学家去寻找另一种可能导致半球或全球气候变化的气候事件。他们断定，太平洋热带海域及其厄尔尼诺现象与大西洋环流的结合可能提供了一个答案。
作为世界上最大的海洋，太平洋的面积约有1.81亿平方公里，具有回归线附近最宽广的地带，这里正是大部分太阳能被转化成热量的地带。洋流和风速有助于散发这种热量。在一些年里，大气温度和海洋温度异常温暖，其原因尚不完全清楚。这些原因可能包括太阳黑子活动、大西洋深水循环的影响，以及当今的世界海洋承担着化石燃料排放造成的巨大的碳负荷。
一些气候学家认为，这些异常现象可能引发厄尔尼诺海洋现象，这意味着从南美流向太平洋暖池的冷水会减少甚至完全停止。东风将洋面的冷水吹到亚洲，而当东风消失的时候，西风会把太平洋暖池推向美洲。与暖池一同移动的还有炎热潮湿的空气，带去暴雨，浸湿了以前干旱的赤道岛屿和从秘鲁到美国西海岸的美洲沿海地区。随着西风的加速，降水延续到西半球，从美洲和欧亚大陆到俄罗斯平原。干旱袭击了印度、中国、印度尼西亚和非洲。
厄尔尼诺对世界各地的热量和降水分布的影响是众所周知的。尚不清楚的是大西洋的全球气候活动和太平洋的全球气候活动之间的关系。海洋温度和盐度影响环流。事实上，一些北大西洋的深水可能进入赤道太平洋海域，并且就像它们在大西洋一样，使这里的水温和气温冷却，同时，通过这种方式化解了厄尔尼诺可能造成的灾难性气候。如果来自大西洋的冷水环流减速或停止，那么，就目前所知，没有什么可以限制厄尔尼诺的破坏性后果。
厄尔尼诺影响世界历史
公元1500年，在西班牙人征服印加人之前，原住民和渔民的先进文明已经出现在秘鲁北部海岸。这些美洲原住民被称为莫希人（Moche），他们建造金字塔，制作手工陶器和黄金饰品来庆祝他们在精神和物质上的成就。他们挖掘的灌溉沟渠和用泥砖砌成的建筑遗迹证明了他们拥有先进的文明。在河床、潟湖中发现的沉积遗迹证据以及通过检查这些沉积物中的化石揭示，厄尔尼诺的反复影响扰乱了莫希文明的发展。洪水和干旱迫使莫希人放弃了已建的家园，转移到一个新的地方。由于从过热的海洋中吸收了更多能量，超级厄尔尼诺激活了水环流和风循环，提高了大气温度，并且创造了多变的天气。
到公元1100年，温暖期逐渐让位于小冰期；与此同时，超级厄尔尼诺也逐渐消失。由于激活热带海洋的能量转移较少，最后一次重大的厄尔尼诺现象于公元700年在秘鲁北部登陆。这些先于西班牙的征服者厄尔尼诺，与世界历史上的其他气候现象类似，导致了原住民生活中重要的政治和文化混乱。沿海地区的洪水和安第斯山脉以东的干旱迫使人口迁移，重建家园，并且去适应在整个温暖期造访南美洲的这一多变的天气。
数据来源于美国国家海洋与大气管理局卫星和信息服务及国家气候数据中心。
厄尔尼诺现象观测：卫星图像显示太平洋海域风平浪静，1998年7月11日，NASA。
近代史中的厄尔尼诺
对厄尔尼诺历史的深入研究源自20世纪80年代在世界范围内发现的各种厄尔尼诺现象。由于那10年的干旱状况，农民被迫离开巴西北部，并且引起了撒哈拉沙漠以南国家的政治动荡，使食物短缺在印度、中国和日本变得很普遍。厄尔尼诺天气系统无疑证明，全球气候系统与其对生命体、历史发展和当地及区域天气模式造成的影响之间具有关联性。
1982—1983年的厄尔尼诺现象再一次强化了关于在世界范围内的冷热水，尤其是在印度洋、太平洋和大西洋中的冷热水之间能量交换的理论和知识，它是通过吸收太阳能并向大气层释放热量来实现这一能量交换的。由厄尔尼诺释放的破坏性力量表明，世界范围内的海洋达到了能量负荷的临界点，因此需要释放它们累积的热量。以这种方式，一种不可预测的全球气候系统恢复到了微妙的平衡状态。
正如我们看到的那样，科学家已经确定了全球气候变化的三个基本因素：海洋与大气层之间的能量交换；化石燃料排放；太阳能。尽管如此，关于它的具体成因及其影响，还有许多问题尚待被发现。太阳能的输出是周期性的，并且在强度上时常不规律。高强度时期一般每11年出现一次，低强度时期一般每三年半出现一次。虽然关于这两种强度的相似性尚无定论，但是，一些科学家认为，厄尔尼诺现象是在两次高强度时期之间呈周期性出现的。最后，没有实质性的证据表明近几十年来引发厄尔尼诺现象的太平洋水域变暖与大气污染之间的关系。关于厄尔尼诺还有许多未知情况，而且因为它对全球气候和全球人口具有潜在的影响，它仍是一个引起科学家和历史学家极大兴趣的领域。
化石燃料排放的影响
当世界范围内越来越多的温暖海水蒸发时，逐渐上升的全球气温转化为大气中不断增加的水汽——一种温室气体，从而导致更多的降水。通过燃烧煤炭、石油和天然气，化石动植物中蕴藏数百万年之久的能量被释放，这提高了大气层中另一种温室气体二氧化碳的浓度。这些排放主要来自三个关键领域：发电、交通运输及住宅、商业及公共建筑的供热和制冷。全球41%的二氧化碳排放来自发电。在工业化阶段，化石燃料的燃烧和森林砍伐使大气中二氧化碳的含量增加了约25%。在过去100年里，世界上40%~50%原始森林和无人居住的土地通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，这些土地已被转化为农业生产、商业及住宅建筑。同样通过燃烧化石燃料引起的其他快速增长的温室气体包括甲烷（CH4）和氟氯烃（CFCs），它们比二氧化碳具有更强的吸热性，也影响了大气层的温度。1850—2000年，人类通过燃烧化石燃料、砍伐森林和农业生产所增加的二氧化碳浓度大约有1.7万亿吨。其中约40%的二氧化碳存留在大气之中，并且以每年约0.5%的比率在增加。大气中二氧化碳分子的寿命是100年，这意味着1927年上市的第一部T型车和此后每生产一辆车的尾气排放到今天仍然是人类造成的全球碳负荷的一部分。
全球变暖在寒冷的地区更迅速，而非在温带和热带地区，概因北极空气中缺少水蒸气。这一特点使得二氧化碳在空气寒冷干燥的地方成为更重要的温室气体。在温暖潮湿的空气中，水蒸气是一种比二氧化碳更重要的热转化因素。由于地球范围内变暖分布不均匀，因此，二氧化碳在全球变暖中究竟起什么作用仍然存在争议。
在目前的全球变暖阶段，人们可以预期二氧化碳的物理特性将导致更多的降雨、更高的大气和海洋温度、更多的云层和更大的风速。二氧化碳的生物效应更值得注意，它有助于延长温带和热带气候的生长季节，曾经不适宜于耕种的干旱和半干旱土地获得充足的水分，增加了粮食产量，这将为2050年世界人口达到90亿~120亿时提供稳定的粮食储备。虽然如此，人口增长对全球气候系统的具体影响目前仍然未知。
自1900年以来，由于气候变化，海平面不断上升，并且在过去的半个世纪里变化速度不断加快。美国国家海洋和大气管理局下设的国家大地测量局（National Geodetic Survey）的研究人员进行了海岸线测量。美国国家海洋和大气管理局。
太阳能的作用
另外还有两种因素影响全球气候系统。其中一种在科学文献中经常被引用，但最近受到了“米兰科维奇解释”（Milankovitch explanation）的挑战。塞尔维亚天文学家M. M. 米兰科维奇认为，地球的偏心轨道确立了其主要的全球气候循环为10万年周期。在此期间，地球经历了一个完全的间冰期/冰期循环。在这个较长的模式下，另一个41 000年的周期控制着到达地球高纬度地区的太阳能总量。这是由地球在其地轴线上倾斜所造成的。
一个短得多的周期是由地球在其地轴线上的“摆动”造成的，循环周期是2.3万年或者1.9万年，它影响了低维度地区和赤道地区的辐射量。米兰科维奇认为，在过去的80万年中，地球经历了8个完整的冰期/间冰期循环。冰期持续了9万年，接着是1万年的温暖期。因此，目前的间冰期阶段行将结束。
对于到达地球的太阳能总量，“米兰科维奇解释”仅有0.1%的变化。然而，一些气候学家已通过其他途径寻找气候变化背后更连贯的驱动力。他们认为，太阳能的波动遵循太阳黑子活动的周期性模式。根据这一模式，他们确定地球过去72万年里有8次循环。每一个循环有9万年，从完全冰期（-0.3%的太阳能输出）到完全温暖期（+0.3%的太阳能输出）。鉴于地球历史上的动态变化，以及我们对其物理和生物特性知识的差距，尽管这种循环规律依然存在，未来气候变化将如何依然扑朔迷离。
气候变化对世界历史的影响
公元前33000—公元前26000年最后一个主要的冰期出现的温暖期可能有利于解剖学意义上的现代人从非洲和亚洲西南部迁徙到欧洲，并取代了尼安德特人。在全球海平面上升并淹没从西伯利亚到北美洲的通道之前，这一温暖期也使得狩猎民族能够穿越冰冻的白令海峡。在此后的一系列迁徙中，可能早在公元前32000—公元前11000年，他们沿着狩猎路线，最后在美洲定居。
最后一次冰期结束于约公元前13000年。当时，格陵兰岛逐渐上升的气温接近现在的温度，冰川的消退被两个小冰河期阻断了，前一次出现于公元前12100年，称为“老仙女木期”（Older Dryas），后一次出现于公元前10800年，称为“新仙女木期”（Younger Dryas）。（仙女木是在最后一个冰期生长于欧洲的一种寒带植物。）暖水流未能在约公元前12700年到达北半球并开始“新仙女木”时期的证据表明，在最后一次最大冰期结束时，进入北大西洋的冰川融化减缓了深水循环，或使其停止。在接下来的1300年里，它把北方温带地区带入了一个小冰期。不列颠群岛变成了永久的冰土带，夏季气温降到了32℃，冬季温度降到了零下10℃。冰山漂到伊比利亚海岸，而长期的干旱影响了亚洲、非洲和北美洲中部地区。大西洋环流的减速可能是半球气候变化的主要因素。
气候变化对印欧文明的影响
在这种气候变暖时期，小冰河期不时打断世界历史。变冷的结果是，撒哈拉沙漠曾经肥沃的田园文明崩溃了，迫使其居民在约公元前5500年迁徙到尼罗河流域。沿尼罗河定居点的建立与古埃及文明几千年的兴起同步发生。公元前5000—公元前4500年，埃及人建立了他们的第一个帝国，并且在几个世纪里建造了伟大的吉萨金字塔。与此同时，印度河流域的哈拉帕文明（Harappa civilization）也繁荣起来，他们用泥巴和烧制的砖建造公共建筑和私人住宅，并且用几何图案规划他们的城市。
公元前4500—公元前3800年，一个“全球寒冷期”中断了人类文明进程，并伴随着似乎永无终止的干旱期。全球气温可能比自“新仙女木”时期以来任何时候都要冷。在寒冷时代和干旱时期的早期，人类往南迁徙，以逃离极端的气候条件。几千年前就逐渐在移民并将农业技术从亚洲西南地区带到西欧和北欧的印欧农业人口，这时也由于寒冷的气候被迫向南撤退。他们撤退到地中海沿岸的温暖地区，向东南到乌克兰，向西南到亚洲、印度，然后向西北进入中国。
公元前3250—公元前2750年，另一次旷日持久的寒冷期给依赖灌溉的底格里斯河、幼发拉底河和印度河流域的“肥沃新月”文明带来了干旱。事实上，一些考古学家认为，在今天的伊拉克南部肥沃并获得自然灌溉的地区可能是《圣经》中所说的“伊甸园”所在地。最近的考古研究证实，美索不达米亚（公元前3200—公元前2900年）北部阿卡德人农业帝国的崩溃恰逢一次重大的火山喷发和随后气候从潮湿凉爽变为持续一个多世纪的干燥炎热。这些并发事件迫使古代人离开北方，迁往美索不达米亚南部（今天的伊拉克）。
玛雅文明的兴衰
另一个全球性的寒流期是在公元前2060—公元1400年，它产生了有益的效果，为热带和亚热带地区带来了寒冷和干燥的气候。在中美洲，玛雅文明将其农业生产力向北扩散到尤卡坦地区，即今天墨西哥的一部分，在过去覆盖着浓密的热带植被及布满携带疟疾的蚊子的地区建立了金字塔和城市。他们在那里居住了大约一千年。
多年没有降雨导致了玛雅农业生产力的一系列崩溃。沉积地质遗迹表明，干旱在公元1200年降临这个地区，并且在500年后再次造访这一地区。公元1240年，玛雅人放弃了一些城市；公元1190年，当另一个严重的干旱期袭击这一地区时，他们又放弃了剩下的城市。虽然导致玛雅文明消亡还有其他一些因素，但气候变化无疑是其中一个重要因素。在这个特殊的全球寒冷期结束后，随着气候变暖，水文循环强度增强。热带雨林和蚊子一同再现，迫使剩下的玛雅人放弃他们的家园，向南迁徙。如今，玛雅人的遗址在中美洲浓密的热带森林中被发现，这一事实证实了最近一次的全球变暖。
由于过去150年更强的水文循环，拓荒者砍伐森林以发展农业，生长季节延长，日益增多的人口可获得更多的食物。在全球气候变化作为影响世界历史进程的一个因素被更广泛接受之前，气候变化、移民、动物数量和文明兴衰之间的关联还需要更多的具体研究来加以证明。
小冰期
来自沉积物和冰芯的证据揭示，一个小冰期（比典型的冰期短8万~9万年）持续时间大约是1300—1850年，横扫了北半球。在中世纪温暖时期（公元1000—1300年），维京人在格陵兰岛建立了前哨基地，在1200—1300年的严寒时期放弃。粮食生产在前工业时期的欧洲骤然衰退。即使在最好的情况下，饮食主要包括面包和土豆，每日食物消费也很少超过2000卡路里。普遍的营养不良之后，是饥荒和传染病的暴发。
1400年欧洲大饥荒之后，黑死病来袭。1100—1800年，法国频繁地发生饥荒，12世纪发生26次，19世纪发生16次。在北欧国家，渐渐变冷的气温至少缩短了一个月的生长季节，种植作物的海拔高度也缩短了18米。但是，在这个小冰期，并不是所有人口的遭遇都是一样的。对于那些居住在主要河流和沿海地区的人来说，渔业弥补了多数人饮食所需要的动物蛋白。在新英格兰，1815年被称为“没有夏季的一年”。在1850年后，小冰期毫无迹象地结束了。不断增加的太阳能、工业化对大气中温室气体浓度的影响，以及大西洋深水循环的变化被确认为小冰期结束的原因，或者是单独成因，或者是与其他因素共同作用。
气候变化：未来
回顾历史上的气候事件及当前的科学发现表明，没有单一的原因能够合理解释重大的气候变动。世界上的海洋、大气和陆地种种变化的集合导致我们认定的重大气候现象的暴发和中止。这些气候现象具有复杂和不可预测的特点，以至于迄今为止最高级的计算机和全球气候模型（GCMs）都无法预测未来的气候事件。
尽管对过去气候事件的认识只是零星的，但我们知道面临巨大挑战的我们将来要做些什么。在气候突变时期，沿海地区和陆地边缘地区的人口增长更有可能造成灾难性后果。物质消费和能源使用的增长会持续不断地给全球生态系统施加压力。发达国家可持续增长的目标和发展中国家可持续增长的预期仍然难以捉摸。用瓦茨拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）的话来说：“如果对地球变暖的关注将有助于使发达国家的人更理智、谨慎地对待经济增长和个人对财富的追求，如果它们将帮助贫穷国家控制人口增长和制定负责任的发展政策，那么，全球变暖的趋势就有可能是一个理想变化的有效催化剂。”
安东尼·N. 彭纳（Anthony N. Penna）
东北大学
进一步阅读
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