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《后天》的历史原型--新仙女木冰期 美国大片 《后天》 中描绘了全球变暖带来的一个可怕的场景: 由于格陵兰和北极的冰山融化, 大量淡水进入北大西洋,降低了其盐度,最终导致墨西哥湾暖流乃至全球海洋的热盐环流 完全终止, 赤道和低纬度地区因而停止向极地和高纬度地区输送热量, 结果导致这些地方温 度剧降,进入一个新的冰河时代。 这是否仅仅是科学幻想呢?确实, 出于戏剧化的需要, 这部电

影中有大量夸张和不合理的地 方,但整体而言,此片中的情节在科学上是讲得通的,而地质学家指出,历史上地球确实 发生过在极短时间内温度剧降的事件, 其中最出名, 对人类影响最大的就是新仙女木事件。 新仙女木事件名字的由来是因为在欧洲的地层堆积中发现了仙女木,这种现在只生长于北 极地区的草本植物,证明以前欧洲气候曾经比现在冷得多。之所以叫“新”仙女木事件, 是因为在更早的地层中,也发现过仙女木,故而仙女木事件不止发生一次。但是除了新仙女 木事件以外,以前的历次仙女木事件和《后天》中描述的发生机制都不太相同。 新仙女木事件的独特之处,并不仅仅是平均气温降低---------历史上,地球的平均气温 曾经降得更低,而在于她发生于冰川期结束,全球气温不断上升这样一个背景下。从 18000 年前的末次盛冰期,第四纪冰川期达到顶点开始,地球的气温就在不断上升,冰川在不断融 化,但是在这个气温上升的过程中,却突然发生了新仙女木这样一个气温骤降的反复,是非 常有意思的,对我们今天研究全球气候变化也是很有意义的。 新仙女木事件的起因现在一般认为就是如同《后天》中所描述的那样,冰川期结束时,全 球气温升高,北美大陆的劳伦泰德冰架开始融化,在公元前 1 万年左右的时候,冰川融解 开始加速, 大量淡水进入北大西洋, 导致全球海洋热盐环流终止, 高纬度地区气温急剧下降, 积聚了大量冰雪,洁白的冰雪对阳光反射率较高,造成地球吸收的太阳辐射减少,气温进一 步降低,而更低的气温又导致冰雪覆盖的面积进一步扩张,如此反复,使得地球在短时间内 变得极其寒冷。 虽然新仙女木事件发生时气温下降速度并没有《后天》中那么夸张,但确实是极快的。对 于冰芯最新的研究表明, 当时北半球的平均气温可能在 10 年内下降了 20 度左右。 作为对比, 北京和广州的平均气温相差大约 10 度。 那么,淡水进入北大西洋为何会破坏墨西哥湾暖流乃至全球海洋热盐环流呢? 墨西哥湾暖流发源于加勒比海,终结于挪威。因为北大西洋上盛行西风,故而墨西哥湾 暖流的热量主要是通过空气输送给了西北欧(对北美也有加热作用,但小一些) ,造成西北 欧的气候比同纬度地区要温暖、湿润得多。但是,墨西哥湾暖流虽然源源不断地把温度较高 的海水从加勒比海带到高纬度地区, 加勒比海的海平面却没有下降, 高纬度地区海洋的海平 面也没有上涨,这说明,除了墨西哥湾暖流之外,一定还另有洋流,把高纬度地区海洋多余 的水体带走,并补充给加勒比海,使得墨西哥湾暖流不中断。这就是全球海洋的热盐环流。 事实上, 墨西哥湾暖流只是全球海洋热盐环流的一部分, 只不过全球海洋热盐环流因为很多 部分都是在海面下,所以不出名。 墨西哥湾暖流在向北流去的过程中,不断与空气进 行热交换,水温降低;同时,因为墨西哥湾暖流在海洋表面进行,所以水分会不断蒸发,盐 度升高。温度降低和盐度升高都会造成密度增加,当墨西哥湾暖流到达英国、挪威时,因为 其密度已经非常高,就会沉入海底,再通过海底的洋流经过印度洋、太平洋,补充回大西洋 (见附图一,图中红色线条表示海洋表面的暖水流,蓝色线条表面深海中的冷水流) 。墨西 哥湾暖流之所以能不中断,就在于北大西洋高纬度地区海洋表面的海水因为下沉、流走,把 加勒比海地区的温水“拉”了过来;如果北大西洋高纬度地区的海水不下沉,就没有给加勒 比海的温水的空间。而且,深海中的冷水流也会因为没有来源而停止,低纬度地区的海洋得

不到补充,整个热盐循环就会终止。而北大西洋高纬度地区海洋表面的海水之所以下沉,是 因为其温度、盐度造成其密度较大;如果其温度高一些,或者盐度淡一些,则其密度就要降 低;如果其温度足够高或者盐度足够淡,其密度可能就不足以大到下沉所需的密度,从而终 止墨西哥湾暖流乃至全球海洋热盐环流。 如果足够多的淡水进入北大西洋, 就可以把其高纬 度地区的海水稀释到不足以下沉的密度;这就是新仙女木冰期的发生机制,也是《后天》中 所描述的。 一旦墨西哥湾暖流终止, 西北欧地区气温就会降到同纬度其他地区--------加拿 大北部和西伯利亚的水平,冰川会在挪威、瑞典、芬兰和苏格兰等地开始发育,洁白的冰 雪会把更多的太阳辐射反射回太空,减少地球所能获得的热量,进一步降低气温;气温降低 又会促进冰川的发育, 如此反复。 虽然温度下降的速度不会如 《后天》 中所描述的那么急剧, 但是现在看, 地球平均气温在 10 年内下降 20 度左右是曾经发生过的, 以后再发生类似速度 的降温也是可能的。 在新仙女木冰期,气温接近于末次盛冰期。中纬度地区即使在盛 夏,最高气温也从不超过 10 度,而冬季中纬度地区的气温普遍在零下 20 度以下。从 9 月到 次年 5 月,暴风雪几乎从不间断。站在直布罗陀海峡或者长江口,就能看到漂在海上的冰 山。 当冰期来临时,雪线和林线会下移和南移;大量淡水被锁在高纬度地区的冰雪中,低 纬度地区的降水会剧减, 这都会极大干扰人类的生活。 新仙女木冰期对人类早期文明造成了 极大的冲击, 一般认为, 北美大陆的克罗维斯文化的消失就是新仙女木冰期造成的。 、 当然,人类也会适应。在新仙女木冰期,西南亚和我国长江三角洲地区诞生了农业(欧亚 大陆上其余地区的农业全部是由这两个地方传播扩散开来的) ,很有可能是寒冷干燥的气候 造成的恶劣环境使得狩猎/采集不足以支持生存,逼迫人们转向农业。至于农业的发明并没 有一般想象的那么困难,很有可能早期的狩猎/采集者发现,如果把自己吃剩下的果实留下 一些扔到地里, 第二年再来的时候同一个地方就会有丰富的食物; 重复几次, 农业就诞生了。 现代分子生物学表明,在强人工选择的条件下,驯化农作物最短可能只需要 30 代(30 个 种植季)就能够获得足够好的品种。 新仙女木冰期大约持续了 1000~1300 年,约在公 元前 9500 年结束。其结束的原因现在还不清楚,但她的结束和开始一样突然,大概是在几 年内气温上升了 7 度。等到新仙女木冰期结束时候,人类进入了文明时代。

橘色的部份代表墨西哥湾暖流 墨西哥湾暖流(Warm Current of Mexico Gulf) ,简称湾流,是大西洋上重要的洋流。世界 大洋中最强大的暖流,也是最大的暖流。起源于墨西哥湾,经过佛罗里达海峡沿着美国的东 部海域与加拿大纽芬兰省向北, 最后跨越北大西洋通往北极海。 在大约北纬40度西经30度左 右的地方,墨西哥湾流分支成两股分支,北分支跨入欧洲的海域,成为北大西洋暖流,南分 支经由西非重新回到赤道。 这股来自热带的暖流将北美洲以及西欧等原本冰冷的地区变成温 暖适合居住的地区,对北美东岸和西欧气候产生重大影响。

墨西哥湾暖流规模十分巨大,它宽 100 多千米,深 700 米,总流量每秒 7400 万到 9300 万立方米,流动速度最快时每小时 9.5 千米,200 米深处流动速度约每小时 4000 米。总流量 大约相当于所有河流径流量的 40 倍。湾流水温很高,特别是冬季,比周围的海水高出 8℃。 刚出海湾时,水温高达 27~28℃,它散发的热量相当于北大西洋所获得的太阳光热的 1/5。 它像一条巨大的、永不停息“暖水管”,携带着巨大的热量,温暖了所有经过地区的空气,并 在西风的吹送下,将热量传送到西欧和北欧沿海地区,使那里成为暖湿的海洋性气候。 成因 1.信风所引起的赤道海流在大西洋西侧积聚海水,使加勒比海、墨西哥湾水位抬高所致 2.注入墨西哥湾的大河流(如密西西比河)将大量河水排入,引起水位抬高所致 3.高纬度海域与低纬度海域的巨大水团的密度差引起。湾流系统包括佛罗里达洋流,湾流 和北大西洋暖流。 狭义湾流指从美国东岸哈特勒斯角向东北至纽芬兰浅滩的一段洋流, 由佛 罗里达暖流和安的列斯暖流汇合而成。湾流流量大,流速急、流幅窄,并有高温高盐、透明 度大等特征。湾流长约 3700 公里,表层宽 100~150 公里,深 800 米,最大流速 2.5 米/秒, 表水年均温和盐度分别为 25~26℃,36.2~36.5‰,流量高达每秒 8200 万立方米,约等于 世界河流流量总和的 20 倍。湾流在北纬 45°纽芬兰的东洋面折向东流、为北大西洋暖流。 4.墨西哥暖流颇具传奇色彩。他起初是著名的北大西洋涡流,但那时只是一股漂流,而不是 一股洋流,就像大西洋中部的一个旋转不停的巨大漩涡。 黑潮 Kuroshio Current 北太平洋副热带总环流系统中的西部边界流,即日本暖流。黑潮具有流速强,流量大,流 幅狭窄,延伸深邃,高温高盐等特征为其特色。潮即水流,因其水色深蓝,远看似黑色, 因而得名。黑潮 黑潮是世界海洋中第二大暖流。只因海水看似蓝若靛青,所以被称为黑潮。其 黑潮 实,它的本色清白如常。由于海的深沉,水分子对折光的散射以及藻类等水生物的作用等, 外观上好似披上黑色的衣裳。 黑潮是一支强大的海流。夏季,它的表层水温达 30℃,到了冬季,水温也不低于 20℃。在 我国台湾的东面,黑潮的流宽达 280 公里,厚 500 米,流速 1 节~1.5 节(一节=1.852 公里/ 小时);入东海后,虽然流宽减少至 150 公里,速度却加快到 2.5 节,厚度也增加到 600 米。 黑潮流得最快的地方是在日本潮岬外海,一般流速可达到 4 节,不亚于人的步行速度,最 大流速可达 6 节~7 节,比普通机帆船还快。整个黑潮的径流量等于 1000 条长江。黑潮是 太平洋洋流的一环,为全球第二大洋流,只居于墨西哥湾暖流之后。自菲律宾开始,穿过台 湾东部海域,沿着日本往东北向流,在与亲潮相遇后汇入东向的北太平洋洋流。黑潮将来自 热带的温暖海水带往寒冷的北极海域,将冰冷的极地海水温暖成适合生命生存的温度。黑

潮得名于其较其他正常海水的颜色深, 这是由于黑潮内所含的杂质和营养盐较少, 阳光穿透 过水的表面后,较少被反射回水面。黑潮的流速相当的快,就像搭上高速公路般,可提供回 流性鱼类一个快速便捷的路径, 向北方前进, 故黑潮流域中可捕捉到为数可观的回游性鱼类, 及其他受这些鱼类所吸引过来觅食的大型鱼类。 黑潮的速约为 100 至 200 厘米每秒, 厚度约 在 500 到 1000 米, 宽度约 200 多公里。 于日本四国的潮岬外海测得海水流量达 6500 万立方 米/秒,约是世界流量最大的亚马孙河流量之 360 倍。 黑潮年平均水温约摄氏 24 至 26 度, 冬季约为 18 至 24 度,夏季可达 22 至 30 度。黑潮也较邻近的黄海高 7 至 10 度,冬季更可 高出 20 度。黑潮的主流并非沿着东亚大陆边缘流动,而是沿着东亚岛弧流动,因此,黑潮 对岛弧的影响也较大陆显著。然黑潮的支流延深进入东亚大陆的边缘海,也对大陆区域造 成一定影响。

气候影响
黑潮与气候关系密切。日本气候温暖湿润,就是受惠于黑潮环绕。我国青岛与日本的 东京、上海与日本九州,纬度相近,而气候却差异不少。当青岛人棉衣上身时,东京人还 穿着秋装;当上海已是"昨夜西风凋碧树"时,九州的亚热带植物依然绿叶扶疏。这是因为, 海洋暖流对大气有直接影响。据科学家计算,1 立方厘米的海水降低 1℃释放出的热量,可 使 3000 多立方厘米的空气温度升高 1℃。而海又是透明的,太阳辐射能传至较深的地方, 使相当厚的水层贮存着热量。假若全球 100 米厚的海水降低 1℃,其放出的热能可使全球大 气增加 60℃!所以说,海洋长期积蓄着的大量热能,是一个巨大的"热站",通过长期积蓄 着的大量热能和能量的传递,不断影响着天气与气候的变化。然而,通过改造海洋暖流调节 气候, 至今, 仍是"纸上谈兵",能否可行并付诸实施,充分开发和利用海洋中积蓄着的热能, 使全球气候变暖得到遏制或者趋缓, 造福人类, 还有待科学技术的发展和人类驾驭自然能力 的提高,并将成为各国科学家亟待攻克的世纪难题。


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