地質(zhì)科學家的氣候變化故事

1、地質(zhì)科學家的氣候變化故事 地質(zhì)學家通過野外采樣、鉆探、實驗室分析和計算機 模擬等手段了解地球的過去 地質(zhì)科學家是從事地球結(jié)構(gòu)和演變過程研究的科學工 作者。他們通過野外考察、鉆探等技術(shù)手段獲取地球發(fā)展過 程中遺留下的各種信息，并對這些信息進行物理化學分析和 計算機模擬（圖 1），為人類揭示地球發(fā)展歷史的謎底，以幫 助我們在生產(chǎn)生活中能夠更好地順應(yīng)地球發(fā)展的自然規(guī)律。 雖然地質(zhì)科學與地理學、氣象學、海洋學、生態(tài)環(huán)境等 其他地球環(huán)境學科一樣，都是以我們所賴以生存的地球自然 環(huán)境為研究對象，但是，地質(zhì)科學家所面對研究對象的時間 尺度卻要長得多。因此，地質(zhì)科學對理解目前所發(fā)生的全球 氣候變化有著獨特的貢

2、獻。 目前的科學理論認為，宇宙中的星球起源于主要成分為 氫的一團團巨大的氣體。在萬有引力作用下，這些氣體向這 些中心收縮，并且越收縮密度越大，密度越大就收縮越快， 氣團內(nèi)原子的運動也越來越快，內(nèi)部溫度也越來越高。當氣 團溫度達到攝氏 1000 萬度以上時，就會發(fā)生核反應(yīng)。核爆 炸后散布在星際空間的宇宙塵和氣體云成為形成行星、衛(wèi)星 及其大氣的基本原料。 綜合分析來自地球本身、太陽、隕石等各方面的證據(jù)， 科學家推論地球形成于距今 46 億年以前。在太陽輻射的作 用下，構(gòu)成原始地球的氫、氦和其他含氫氣體從地球逃逸， 而被禁錮在地下的水汽、二氧化碳、二氧化硫等氣體通過火 山爆發(fā)等方式釋放出來（圖 2）

3、，形成地球早期的大氣圈。 大氣圈演變到今天的成分結(jié)構(gòu)，與生命的出現(xiàn)密切相 關(guān)。雖然地球生命如何出現(xiàn)依然還是一個爭論的科學問題， 但科學實驗已經(jīng)證明，最簡單、最早的生命可以出現(xiàn)在地球 原始的大氣中。而綠色植物的出現(xiàn)是地球生命史上的一個巨 大飛躍。綠色植物所富含的葉綠素，能利用太陽光，將其所 吸收的二氧化碳與體內(nèi)的水進行光合作用，放出氧氣。充足 的氧氣在高空形成了可以保護動物的臭氧層。當動物出現(xiàn) 后，又通過他們的呼吸作用逐步調(diào)節(jié)大氣中氧和二氧化碳的 比例，最終才在距今 6500 萬年的新生代時期形成我們今天 的大氣成分構(gòu)成，也正是由于大氣的溫室效應(yīng)，才使地球表 面平均氣溫達到15 C,形成了適宜人

4、類生存的溫度環(huán)境。 地質(zhì)學家對古氣候變化的研究表明，地球表面溫度曾經(jīng) 經(jīng)歷過平均達22 C的暖期，也出現(xiàn)過平均只有 12 C的冰期 （圖 3）。造成地球溫度發(fā)生重大變化的原因有多種，包括大 陸漂移，火山地震造成的地形和地貌的變化，海洋環(huán)流的改 變，大氣中溫室氣體成分的變化，以及太陽輻射和地球軌道 的變化等，而每次變化都伴隨著物種和生態(tài)系統(tǒng)的重大轉(zhuǎn) 變。 近年來，地質(zhì)學界對古氣候變化的研究表明，上述導致 氣候變化趨勢的幾個長期原因，如地球自身的構(gòu)造運動和軌 道變化，在目前 200 多年氣候變化的時間尺度上幾乎是微不 足道的。而火山噴發(fā)雖然可以導致全球氣候降溫一兩年，厄 爾尼諾事件也可以導致溫度升

5、高 1 年左右，但這些短期因素 又難以成為影響百年以上氣候變化長期趨勢的主導因素。通 過對各個學科研究成果的綜合分析，全球科學界達成共識， 即導致工業(yè)化革命以來發(fā)生的氣候變化趨勢無法用自然變 化因素來解釋，人類活動是導致目前氣候變化的主要驅(qū)動 力。 在地質(zhì)學家眼中，地球氣候不但總是在變化，而且在整 個 46 億年歷史的長河中，地球生命也經(jīng)歷了從無到有，從 郁郁蔥蔥的樹木覆蓋著南極洲、恐龍在全球漫步游蕩的暖 期，到整個地球幾乎完全被厚達千米冰雪所覆蓋、生物大滅 絕的冰河時期。氣候?qū)W家對未來氣候變化所可能出現(xiàn)現(xiàn)象的 預測，在地質(zhì)學家看來，他們不但早已發(fā)生過，而且還有過 之而無不及。 但是，地球歷史上的氣候變化完全是由自然規(guī)律所主導 的，而今天所發(fā)生的氣候變化，我們?nèi)祟悈s是罪