地质、气候与人类：究竟谁改变谁？

爱流泪的鱼

地质、气候与人类：究竟谁改变谁？

西部南极洲的冰川在过去几十年里加速退缩，仅仅六个主要冰川的消失就足以让海平面上升1.2米。 （CFP/图）
大气圈、水圈、岩石圈和生物圈这四个密不可分的圈层彼此之间相互作用，牵一发而动全身。无论是变冷还是变暖，极端天气的变化频率和强度有愈发强烈之势，而这正是气候变化的集中反映。
在没有人类出现的时代，“雪球事件”与“温室效应”天然存在，周而复始，与此对应的是，海平面也发生着剧烈的变化。在第四纪大冰期期间，地球的平均气温比现在低3℃-7℃，大陆上有32%的面积被冰川覆盖，大量的水分被“困”在陆地上，结果导致海面下降约130米。
将“人类世”作为一个新的地质时代写进地质年代表，已经成为一个热点话题。英国科学家最近认为，1610年应当是“人类世”的开始，当时的欧洲人抵达美洲对整个世界带来了前所未有的冲击，新旧世界的碰撞不仅造成了物种的改变，也造成了大气构成的显著变化。
“广州下雪了，而上一次降雪，是在清朝。”
2016年1月24日，广州的天空中飘洒了几片雪花，一些从未见过雪的网友如此诙谐地调侃。就在此前一天，中央气象台曾发布了寒潮橙色预警，几乎与此同时，罕见暴风雪天气重创了美国东北部地区。有人不解：都说全球在变暖，究竟是变暖了还是变冷了呢？
有关专家解释，此次出现的大规模寒潮天气，正是全球变暖所致。2015年，地球上发生了非常显著的超强厄尔尼诺，赤道中东太平洋大部海温异常偏暖。数据显示，2015年底，北极地区比以往冬季正常气温高约30℃，暖空气占领北极结果导致冷空气被挤向中低纬度地区，故而受冻的就成了我们。总而言之，无论变冷还是变暖，这种极端天气的变化频率和强度有愈发强烈之势，这正是全球气候变化的反映。大气圈、水圈、岩石圈和生物圈这四个密不可分的圈层彼此之间相互作用，牵一发而动全身，气候的变化才只是个开头。
地质活动，曾改变全球气候
“我们怎么知道这是‘冰河世纪’？”
“因为四周都是冰！”
“就连说话都冷冰冰的。”
看过电影《冰河世纪》的朋友们应该还记得第一部刚开始的这几句对话吧？电影中滑稽可爱的小动物们一定给你留下了深刻印象，但是，真正的冰河世纪是什么样的，真的是这样充满了欢乐和温情吗？在电影《冰河世纪》第四部中，顽皮的小松鼠追逐它最爱的松果，结果不小心掉入地球深部，在它转动地核的过程中，导致地球板块分裂，原本彼此相连的大块陆地分裂成七大洲四大洋。当然，这只是电影中的娱乐，使地质学上的“大陆漂移学说”和“板块构造学说”变得幽默有趣。电影中有人类出现，这也就表明，所描绘的是大约在二三百万年前后的事情，而事实上，从两亿年前的侏罗纪开始，地球上的大陆就开始分裂成为若干块体了，并各自漂移，最终变成了现今这样的海陆格局。
然而，在地质发展历史中，地球上不仅有海陆变迁，还有大幅度的冷热气候变化，当气候趋向寒冷时，在两极和高纬地带，以及中低纬度的高原和山地就会慢慢地被冰盖或冰川所覆盖，这样的地质时期就称为大冰期，而两次冰期之间为相对温暖时期，称为间冰期，电影中所说的“四周都是冰”可谓是对冰期最简明的解释。事实上，我们的地球曾经经历了多次大冰期，其中最大的三次是：大约六亿年前的震旦纪大冰期、大约三亿年前的上古生代大冰期及距今200万年的第四纪大冰期，表现出了一定的周期性，平均每三亿年就会发生一次。
关于冰期的形成原因，虽然科学家们提出了多种假说，但始终没有统一的结论。大冰期时代的地球被冰雪裹了个严严实实，就连赤道附近都结冰了，仿佛一个白白的雪球，所以在地质史上就出现了所谓的“雪球事件”。是谁拯救了我们的地球，给我们解冻了呢？试想，明亮的冰雪将太阳照射进来的热量大部分都“慷慨”地反射回去了，照此下去，地球岂不是要永久冰封？挽救我们的地球只能依靠自身的力量——来自地球内部的岩浆，说白了，是火山挽救了我们。强烈喷发的火山突破重重障碍，将炙热的岩浆和二氧化碳等气体从地下深处送至寒冷的地表，融化冰雪，大量的二氧化碳像一层保护膜将太阳辐射进来的热量牢牢地困住，形成“温室效应”，于是，地球的春天又到来了。
第四纪大冰期距离现今时期最短、影响最大，故而成为最著名的一次大冰期，又被称为“冰河时期”。这时候风雪、冰雹时常出现，冰川、冰山随处可见，平均气温比现在要低3～7℃，大陆上有32%的面积被冰川覆盖，大量的水分被“困”在大陆上，结果导致海面下降约130米，后来气温回升，冰川开始慢慢消融，海面逐渐上涨，大约到六千年前海面才接近于现今的位置。在没有人类出现的时代，“雪球事件”与“温室效应”天然存在，周而复始。自人类诞生之后，这种状态开始发生了一定程度的变化。
全球变暖，地质反受其害
2014年7月12日，俄罗斯《共青团真理报》报道：一名直升机驾驶员在飞过西伯利亚西北部的亚马尔半岛时发现了一个巨大的圆坑，直径约30米，深度约70米，坑底还有一个冰湖。几天之后，到了7月28日，英国《每日邮报》报道，俄罗斯的牧民又发现了两个类似的大坑，其中一个位于俄罗斯亚马尔半岛，直径15米，另一个位于俄罗斯北西伯利亚的泰米尔半岛，直径只有4米，虽然规模比之前的亚马尔半岛巨坑要小很多，但是其形状极其相似，这让当地人感到十分诧异。
科学家经过初步研究后认为，俄罗斯所谓的“末日天坑”应该是由于地下气体集聚，导致压力过大，从而发生了由内而外的爆炸性喷涌所致。不过，值得注意的是，俄罗斯境内分布着大片厚厚的永久冻土层，冻土层中温度低于零摄氏度，也就是说，这里的水是以冰的形式存在，冰层内蕴含着大量的天然气水合物，而如今不断出现这种地下天然气向外排放的现象，说明这里的冻土层开始部分融化，这在一定程度上证明了全球气候仍在继续变暖。
如果越来越多的甲烷气体被释放到大气中，这将进一步加剧温室效应，因此，俄罗斯“末日天坑”的出现不仅仅是一种地质现象，更是一种气候变化的反映，需要引起人类的密切关注。
全球气候变暖，已经是不争的事实。世界气象组织在2015年11月9日发布的《温室气体公报》称，全球温室气体浓度在2014年再创新高，2014年全球大气中的二氧化碳浓度是工业革命前（1750年）水平的143%，甲烷和一氧化二氮的浓度也分别是工业革命前水平的254%和121%。由全球气候变暖所可能带来的灾难，也几乎是人尽皆知。有数据显示，自1880年以来，气候变化已经导致海平面升高了20.3厘米，在本世纪结束前，预计平均还将升高30.5至122厘米。
美国著名科普作家比尔·布莱森在其所著的《万物简史》一书中写道：“在我们历史的下一阶段，将会看到大量冰盖融化而不是大量冰盖形成。如果所有的冰盖都融化，海平面将上升60米——有20层楼那么高，全世界所有沿海城市都会被淹没。更加可能的是，至少在短期内，南极洲西部的冰盖会塌陷。在过去50年的时间内，南极洲周围水域的温度增加了2.5摄氏度，冰盖塌陷已经大大加剧。这一地区的地质构造特点使得大规模的塌陷更有可能发生。一旦这种情况出现，全世界海平面将平均上升——而且速度很快——4.5～6米。”该书中还总结了一句发人深省的话：“一个明显的事实是，我们不知道未来的年代是一个严寒气候，还是一个酷热的气候。只有一点是肯定的，我们生活在刀刃上。”
据英国《卫报》2015年12月9日报道，美国政府的科学家们已经预测出，到本世纪末，阿拉斯加地表下超过四分之一的永久冻土有可能会融化，长期储存在地下的二氧化碳会排放到大气中，加速全球气候变暖。阿拉斯加州是美国西北的一个州，北临北冰洋，东接加拿大，中间是白令海峡与俄罗斯隔海相望，这里38%的陆地面积被永久冻土、土壤、岩石或连续冰冻在地下至少两年的沉积物所覆盖，其中的冻土层深达30～40厘米，原本是夏季上层冻土层融化而冬季再次被冻结的情况将随着全球气候变化而改变，一部分永久冻土层将彻底消失。
气候变化对地质的改变不仅仅是冻土层的变化，在一定程度上，全球气候变暖，加速了地质灾害的发育。我们还是以阿拉斯加为例，窥一斑而见全豹。2015年9月24日的《中国科学报》发表了一篇题为《气候变暖使阿拉斯加公路面临滑坡风险》的文章，文中指出，阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地质工程学家对沿着道尔顿高速公路的43处类似冻土碎裂面进行了分析，而后证实了阿拉斯加的气候变化促进了滑坡的形成，其中一个高度达20米的滑坡，每天平均移动1.4厘米，大规模、慢速移动的滑坡对道尔顿高速公路将产生严重威胁，而这一切都是由于气候变化软化了它们原来的冻土支撑，地质工程学家称呼它们是“悬在头顶的严重地质灾害风险”。
如果我们仅仅意识到气候变化会造成地质灾害的变化，这是远远不够的。全球气候变暖，以及极端气候事件发生的频率和强度增加，也对重大工程的建设和未来安全运行增大了风险。众所周知，天气的变化对地质灾害具有直接的诱发作用，比如崩塌、滑坡、泥石流，它们通常集中爆发于暴雨和长时间降雨等极端天气条件下，在不同的月份地质灾害发生的概率明显不同，所以，每年的汛期来临都是对地质灾害防治工作的严峻考验。而从长时间的气候变化角度考虑，比如不同年、不同的十年、不同的百年，这些时间段上的气候变化对地质灾害的影响，研究成果十分稀少。
2015年11月2日的《中国气象报》曾发文探讨了气候变化对我国重大工程的影响和挑战，文中指出“在气候变化的背景下，重大工程的安全性、稳定性、可靠性和耐久性，以及运行效率和经济效益都受到一定影响。”因此，为了提高对未来风险的应对能力，我们需要在重大工程建设方面充分考虑气候变化及由此引发的地质变化，合理调整工程设计标准，提高我们对地质灾害的抵御能力。

地质、气候与人类：究竟谁改变谁？

在过去半个世纪里，全球冰川的平均厚度在显著减少。 （维基百科/图）
进入“人类世”，警钟长鸣
新华社2016年1月9日消息，一个由全球多名科学家组成的“人类世工作组”在新一期美国《科学》杂志上做出报告，认为应该单独设立一个新的地质年代——人类世，而起点应该是20世纪50年代。
何为“人类世”？这要从地质年代表说起。地质学家按照年代先后把地质历史进行系统性编年列表，采用“宙”“代”“纪”“世”这些单位进行划分，比如显生宙中包含有新生代，新生代中又包括古近纪、新近纪和第四纪，第四纪又分为更新世和全新世。它反映了地壳中无机界（矿物、岩石）与有机界（动物、植物）演化的顺序、过程和阶段。
距离我们现在最近的第四纪，不仅是哺乳动物和被子植物高度发展的时代，也是人类出现的时代，所以，也有人称第四纪为“人类纪”。特别是1万年前至今的这段时间，即全新世时期，地球上的自然地理状况和生物物种几乎和现在一样，人类活动所留下的古代遗址的文化层也基本上都保存在全新世的覆盖层中。
现代科技的发展和人类文明的进步，极大地改变了我们的地球，人类活动的痕迹已经不可逆转地在地层中留下了深深的印记。俄罗斯在南极建立的东方站采集到了长达3623米的冰芯，其中保存着近42万年来的二氧化碳含量及温度变化等历史信息，这些信息表明全新世时期的二氧化碳含量持续升高并在今天已经达到最高值，气温也处于不断升高态势。
另一方面，人类对大气的污染，也被写进了地质史中。美国地球化学家彼得森在研究格陵兰岛上的积雪时，发现了一个奇怪的现象，这里的积雪随着年份的变化而层次分明，在不同年份的积雪中铅的含量明显不同，而且在1923年以前的积雪中几乎不含铅，而自此以后的铅浓度逐渐升高。这足以表明，自此人类在1921年发明了四乙基铅汽油并于1923年大规模生产之后，大气中的铅含量明显增大了。
荷兰大气化学家、1995年诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑在2000年提出了“人类世”的新概念，他指出：自18世纪晚期的英国工业革命开始，人与自然的相互作用加剧，人类成为影响环境演化的重要力量。此后，是否将“人类世”作为一个新的地质时代写进地质年代表，成为地质学家探讨的热点话题。
十五年过去了，我们似乎已经接受了这个概念，争论的焦点已经转移至如何确定“人类世”的起点。有学者认为应该从18世纪60年代的英国工业革命算起，也有学者认为应该从20世纪40～50年代人类制造核弹开始，而英国科学家最新的研究成果认为，1610年应当是“人类世”的开始，当时的欧洲人抵达美洲对于整个世界带来了前所未有的冲击，对地球造成了不可逆转的损害，全球贸易带动了玉米、小麦等物种的转移，新旧世界的碰撞不仅造成了物种的改变（这是地质变革的标志），也造成大气构成的显著变化。
不得不承认，在地球母亲面前，我们每个人都显得极其渺小，但全球60亿人加在一起，我们就成了这个星球上最强大的力量，比风、水甚至地壳运动对地球环境的影响还要大。在放眼未来大步前进的同时，我们需要时不时关注下脚下的这片土地，无论何时，地球都是我们最美丽的家园，主宰人类命运的始终是我们自己。

地质、气候与人类：究竟谁改变谁？