地球变脸

向治霖

《后天》被称为21世纪前十年最好的灾难片，上映于2004年。今年入夏以来，出现在北半球大范围的极端高温事件，使得社交媒体频频提起这部老片。“某种程度上有点应景了。”今年8月6日的一条豆瓣短评这么写道。

不过，现实与电影描述的灾难完全相反。我们正在经受的是极端高温事件，而《后天》讲述的是三个超级飓风带来的极寒，美国中线以北的区域变为了“冰雪世界”。

现象虽然不同，但在多数科学家看来，根源都在于：人类活动导致的地球气候变化，使得极端天气的出现频率与强度都大大增加。

更令人发毛的是，这类幻想电影所描绘的大灾难之前的伏笔，正在现实世界一一出现。

在《后天》中，最早的伏笔是南极冰川上突然出现裂痕，而在现实中，今年7月下旬，媒体拍到了北半球格陵兰岛附近的冰山崩裂画面。

这几股小热浪的异常，在大众层面受到的关注很少，但它们的影响，却比今年出现的极端高温事件更大、更为深远。

冰川融化的提速，对气象研究者而言有风向标的意义。气象学家认为，地球存在一个“气候临界点”，意思是说，过了这个点，一切都会改变、并且回不去了，这些临界点包括格陵兰岛冰盖、南极冰盖、北方森林等等的变化。

而这一切，已经发生或正在发生。

自然与人

在人类遭受酷暑烈日之际，今年8月3日，中国气象局正式向社会公众发布《中国气候变化蓝皮书（2022）》。要知道地球气候已经发生的转变，《蓝皮书》提供了全面且客观的视野。

根据中国、亚洲和全球气候变化的最新监测信息，《蓝皮书》显示：全球变暖趋势仍在持续，2021年中国地表平均气温、沿海海平面、多年冻土活动层厚度等多项气候变化指标，打破观测纪录。

具体的气象指标上，《蓝皮书》显示，在“大气圈”，气候系统的综合观测和多項关键指标表明，全球变暖趋势仍在持续。中国升温速率高于同期全球平均水平，是全球气候变化的敏感区。中国平均年降水量呈增加趋势，降水变化区域间差异明显。中国高温、强降水等极端天气气候事件趋多、趋强。

“水圈”指标上，《蓝皮书》显示，20世纪80年代后期以来海洋变暖加速，全球平均海平面呈持续上升趋势。中国沿海海平面变化总体呈波动上升趋势。1980—2021年，中国沿海海平面上升速率为3.4毫米/年，高于同期全球平均水平。

“冰冻圈”的指标也不乐观，《蓝皮书》显示，全球冰川整体处于消融退缩状态，20世纪80年代中期以来消融加速。北极海冰范围呈显著减少趋势。青藏公路沿线多年冻土呈现退化趋势。 2021年，青藏公路沿线多年冻土区平均活动层厚度为250 厘米，是有观测记录以来的最高值。

各项指标的节节败退，是今年夏天酷热的大背景。根据国家气候中心8月3日的监测评估，从6月13日开始至今的区域性高温热浪事件综合强度，目前已位列1961年以来第三强，仅次于2013年和2017年。

毫无疑问，当气候继续极速变化，人类的生活环境将不再适宜，我们迫切需要自救。而改变的第一步，是要正确地认识地球气候形成的原理以及气候变化的原因。

《蓝皮书》显示，全球变暖趋势仍在持续。中国升温速率高于同期全球平均水平，是全球气候变化的敏感区。

气候变化包括由自然原因和人为因素引起的变化。不过，最受重视的研究方向，无疑是人类活动的因素。1992年在巴西里约热内卢，150多个国家制定了《联合国气候变化框架公约》（简称《框架公约》）。《框架公约》将“气候变化”定义为：直接或间接由于人类活动导致的全球大气组成变化，不包括在可比时间段内观测到的自然的气候状态变化。

《框架公约》区分由人类活动改变大气组成引起的气候变化和由自然原因引起的气候变化。也就是说，现在谈到“气候变化”，是指由人类活动影响的气候变化。

对人类活动影响的重要性拔高，原因在于，这是我们能够有所为的领域。气象学家、中科院大气物理研究所季风系统研究中心副主任魏科给出一个精准的比喻：自然影响的气候变化，过程很慢，就像一个人活到了100岁会死，这不值得大惊小怪，但是人类活动导致的气象变化，速度很快，相当于一个人活了两周就死，那就出问题了。

地球的尺度

对人类活动影响的重视，不代表对自然因素的研究就不重要，毕竟，自然原因和人为因素共同影响了气候。

在每一次极端事件的形成中，人为因素起到隐蔽的概率上的作用，而自然原因是更直接的引导。例如，今年的极端高温事件，全球变暖是北半球高温热浪事件频发的气候大背景，大气环流异常则是直接原因，高压系统强盛导致多地高温突破历史极值。

此外的自然原因还有，目前正在持续的拉尼娜事件（跨越3年），为今年6月以来南方高温的发生发展，提供了重要的气候背景条件，尤其是7月中纬度暖高压带发展加强，导致大范围的高温天气。

气象学者、中国科学院深圳先进技术研究院研究员李晴岚告诉南风窗，根据统计分析，在多数拉尼娜事件次年夏季，西太平洋副热带高压（简称副高）易偏北。今年6月下旬以来，副高北抬，特别是台风“暹芭”于7月上旬北上后，副高加强西伸，伊朗高压东伸，并与中纬度大陆高压相结合，在我国上空形成稳定的暖高压带，进而造成大范围的高温天气。更进一步，副高携带的水汽使得我国中东部地区湿度较大，体感温度更高。

因此，自然原因仍是气象学家研究的重地。在该领域，“气候变化”已经被专指人类因素的影响，那么由于自然原因引起的气候变化就被称为“自然变率”（Natural Variability）。

李晴岚告诉南风窗，自然变率产生的原因可以是自然内在的变化，比如气候系统的内部波动，就像太平洋年代际振荡和大西洋多年代際振荡。自然变率也可能是由外部强迫引起的，例子包括太阳能输出和火山活动的变化。

从影响因素上看，人类活动影响因素无疑只有“唯一的人”，而自然变率的因素多且复杂。

科学研究认为，太阳辐射变化、地球轨道变化、火山活动、大气与海洋环流变化等，是造成全球气候变化的自然因素。

要理清两者的不同影响，李晴岚表示，人类活动特别是化石能源消费活动，造成了以全球变暖为主要特征的气候变化。但自然因素是地球气候变化的主要原因，地球上气候灾害主要是自然因素引起的，人为因素影响不明确，仍存在争论。

自然原因带来的气候灾害，最极端的场景则是地球曾经演绎过的“生物大灭绝”事件。科学研究表明，这样的事件曾经演绎了5次，它会重来吗？

生命脆弱

无论自然原因还是人为因素，在可能引起的气候改变和极端天气下，脆弱的并不是地球，而是生命。这是人类需要自救的原因。

地球几十亿年的存在过程中，经历过更极端的严寒，整个地球被冰雪覆盖，当时即便海洋上都有数千米厚的冰盖，被称为“冰雪地球”。

李晴岚介绍，大气环流在冰雪地球的形成过程中就起到了重要作用，当冰线在热带外时，哈德雷环流通过将热量从热带输送到副热带，起到阻碍其形成的作用；当冰线推进到热带区域内时，哈德雷环流的近地表分支将相对冷的空气从冰面运输到冰线附近和开放洋面，起到促进冰雪地球形成的作用。

科学研究认为，太阳辐射变化、地球轨道变化、火山活动、大气与海洋环流变化等，是造成全球气候变化的自然因素。

地球也经历过更热的时期，中国科学院大气物理研究所研究员周天军，曾画出一条“地球尺度的时间”。据他介绍，12.5万年前，大气温度比现在高出 0.5～1.5摄氏度，1500万年前，大气温度比现在高出5～10摄氏度。最极端的是约5580万年前，温度高出10～25摄氏度。

所以，在地球尺度的时间下，一万多年历史的人类，不过是没有见过太多世面的“新生事物”。

刨除最极端的场景，人类所经历过的较大气候变化事件当属4K事件。4K事件指距今约4200年的一次突然气候变化事件，表现为大范围的气候异常，亚洲季风也出现了反相变化，对人类文明的影响已可辨识，可能与西亚阿卡德王国的解体、希腊和埃及早期古代文明的衰落等有关。

“4K事件也与自然内部变率息息相关。”李晴岚告诉南风窗，4K事件可能是一次严重的古ENSO事件。

需要说明的是，ENSO是指厄尔尼诺—南方涛动（El Ni o–Southern Oscillation），即发生于赤道东太平洋地区的风场和海面温度震荡。ENSO是低纬度的海—气相互作用现象，在海洋方面表现为厄尔尼诺—拉尼娜的转变，在大气方面表现为南方涛动。

4200年前，那场可能改变了人类文明史的4K事件中，在北大西洋变冷的同时，由于热量在南部积累，可能导致西太平洋暖池区域海表面水与深层水温度之间的反差增加，有利于ENSO现象的形成，并最终导致了东亚季风和印度季风出现反相变化。

当然，与4200年前的古埃及、古希腊相比，现代人类掌握的科技水平不可同日而语，今天的我们能够对极端天气作出更有效应对了。然而，我们仍当敬畏自然的力量。

隐秘的危机

自然原因引起的气候变化，速度是很缓慢的，恶果却是灾难性的。这留给人类漫长而又艰难的选择时间。

电影《后天》中，当气候学家给美国政府作报告，强调气候结构的脆弱性时，却被政府高官以“美国经济跟气候一样脆弱”为由，遭到无视。

而我们知道的是，工业化以来的人类社会，对自然界起到了此前从未曾有过的重要影响。对传统能源的依赖和浪费，导致温室气体的排放和积累，而这导致的气候变化，使得人类的应对倾向于开发更多传统能源，“能源—气候”之间陷入了恶性循环，且以牵一发而动全身的态势加剧环境改变。

在气象学家魏科看来，我们已经跨过了“气候临界点”，今年正是气候危机的第三年，而连续且极端的高温天气，已然在对我们进行提醒。尽管面对自然原因，人类能做的不多，但减少人类因素的影响，至少能够大大减小极端气候发生的概率。

气象学家的共识是，气候危机已经是我们最迫切、最现实的挑战之一，而在环境保护与经济发展之间作出的选择，将持续反作用到我们自己身上。虽然没有《后天》表现的那样快速和极端，但这个问题的浮现与它所发出的拷问，才是这类幻想作品的意义所在。

在气象学家魏科看来，我们已经跨过了“气候临界点”，今年正是气候危机的第三年，而连续且极端的高温天气，已然在对我们进行提醒。

回到对“自然变率”的关注上，气候变化固然是一个长期的挑战，但值得注意的是，它还包括更加隐秘、也更加暴烈的气候灾害类型，也就是自然变率中的“自然外强迫”因素，例子包括太阳能输出和火山活动的变化。

太阳辐射是气候形成的最主要因素，引起太阳辐射变化的原因是多方面的，主要包括地球轨道因素的改变和太阳活动的变化等。

李晴岚介绍说，地球公转轨道的三个因素—偏心率、地轴倾角和春分点的位置，都以一定的周期变动着，导致了辐射发生变化，引起了气候变迁。

太阳活动的变化，主要包括太阳黑子活动与太阳常数的变化等。太阳黑子活动大概有11年的周期，长期来看，太阳辐射与太阳活动为正相关。我国近500年的寒冷时期正好处于太阳活动的低水平阶段，其中三次冷期对应着太阳活动的不活跃期。

火山的活动，通过改变大气透明度，影响了到达地表的太阳辐射强弱。强火山爆发，喷出的火山尘和硫酸气溶胶，能喷入平流层，由于不会受雨水冲刷跌落，它们能强烈地反射和散射太阳辐射，削弱到达地面的直接辐射。

此外，小行星冲撞地球，也会导致地球气候发生变化。

我们熟知的恐龙灭绝故事，便是由一颗中等规格的小行星造成。李晴岚介绍，小行星撞击发生于陆地，剧烈地震产生的抛射物在空气中急速抛射燃烧，可能带来大范围火灾，产生的尘埃可能会一直弥散在大气层上空，影响大气透光率和植物光合作用，引起全球气温骤降。

如若撞击海洋区域，那也不是什么好事。李晴岚表示，大量水汽注入中层大气中，水蒸气在中层大气温度下会很容易凝结，形成硫酸型气溶胶，长期滞留在平流层。长达数年的“遮天蔽日”对生物来说，将是灭顶之灾。

李晴岚认为，人类应该警惕“自然外强迫”的影响，尤其是火山强迫。

尤其值得警惕的是，大部分能造成环境破坏的火山，分布在北半球的陆地上，而大约90%的人口和大多数农作物也生长在北半球，因此北半球受火山喷发影响的可能性更大、更深远。

“有很多研究预测，美国黄石火山的休眠期即将结束，随时会迎来下一次超级火山喷发，我们应对此保持警惕并关注。”李晴岚说。