2.3 氣候變遷的多重時間尺度特性

地球的氣候機器不斷地運轉,冷暖期交互出現。科學家估計,地球自從在46億年前誕生以來,歷經了35次冰期。圖2-2圖2-2顯示過去8億年間,冷暖氣候多次地交替出現,我們目前的氣候相對而言是處於較冷的狀態。氣候的實際變化不像圖2-2中曲線那般的平滑。如果將過去100萬年氣溫度變化的曲線放大( 圖2-3圖2-3a),我們發現尚有許多起起伏伏,但是振幅較小的溫度變化。過去百萬年發生過多次冰期,其中的前五十萬年氣溫偏低,後五十年的氣候則較為暖和。十幾萬年前是間冰期,氣溫比二十世紀初的氣溫(虛線)還高;最近一次冰期的鼎盛時期約發生於1萬8千年前,而目前的氣候則是脫離冰期之後較暖的時期。

奇妙的是,看似平滑的曲線中,還埋藏更細微的變化。地球自從脫離上一個冰期之後,大氣溫度明顯上升,但是仍舊像個翹翹板一樣,冷暖氣候交互出現,溫度變化達4℃∼5℃之多(圖2-3b)。目前的氣候並非是最暖的,比如6-4千年前的氣候就比目前還要暖和。過去1萬年中,地球氣候經歷了4次冷暖變化。最近的一次冷期為小冰河期(Little Ice Age),大約發生於15世紀至19世紀初,歷時數百年之久(圖2-3c),之前則為中世紀暖期(Medieval warm period)。脫離小冰河期之後,氣候又逐漸回暖。同樣地,其間也充滿了變化(圖2-4圖2-4)。比如,19世紀末至1940年之間,溫度持續上升,地球氣候在1940年代相當暖和,但是1950∼1970年代溫度卻又持續下降。一些科學家因此懷疑較冷的氣候是否又來臨了。大自然似乎又跟人類開了個玩笑: 1980年代至今,全球平均溫度又節節上升。1995年全球平均溫度比1961∼1990的平均溫度高出0.4℃,是過去一百多年來最暖的一年(圖2-4)。許多科學家預測,全球平均溫度未來仍將持續上升。是否如此,則有待觀察。

由以上的討論,我們知道地球氣候變化是具有多重時間尺度的特性。圖2-2a的曲線中氣候變化的時間尺度是以億年為單位,2-3a的單位則為萬年。 圖2-3b,c圖2-4則為千年、百年、十年其至一年不等。一般而言,時間尺度越長,溫度的變化幅度也越大。歷史氣候資料顯示氣候變化可以是十分緩慢也可瞬變(abrupt change),其複雜程度不言可喻。也因為其複雜程度,雖然經過許多科學家窮一生之力研究氣候變遷,人類至今仍無法窺其全貌。

以下幾節將逐一介紹中世紀暖期、小冰河期、以及20世紀的回暖期間氣候的特性。


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