地球那么大,科學(xué)家怎么知道全球都在變暖呢?
地球那么大,其表面的3/4 又被海水覆蓋,陸地上還有巨大的冰川、沙漠和高山。那么,科學(xué)家怎么知道全球都在變暖呢?
科學(xué)家們通過一個復(fù)雜的國際性網(wǎng)絡(luò)對全球氣溫進(jìn)行監(jiān)測。這個網(wǎng)絡(luò)由分布于全球陸地和海面上的許許多多個監(jiān)測站所組成,這些監(jiān)測站每天測量的內(nèi)容包括溫度、氣壓、降雨量、濕度及其他多個參數(shù)。經(jīng)年累月,這些參數(shù)就構(gòu)成了全球氣候的基本數(shù)據(jù)庫。此外,要判明全球氣候是否正在變暖,科學(xué)家還必須知道過去的氣候是怎么樣的,比如地球的過去到底是比現(xiàn)在冷還是熱。這個“過去”至少包括數(shù)百上千年的時間。可是,具有全球性、系統(tǒng)性的測量只存在了100 年多一點(diǎn)的時間,科學(xué)家如何才能知道100 多年前的全球溫度呢?
人類很早就開始記錄天氣。天氣對古人的日常生活來說比今天更重要,所以他們必須關(guān)注天氣。縱觀歷史,總有包括醫(yī)生、工匠和僧人等在內(nèi)的一些人定期、認(rèn)真地做天氣記錄。當(dāng)然,他們所記錄的不是氣溫是多少度(實(shí)用型溫度計的發(fā)明不過是300 年前的事情),而是櫻桃樹何時開花,湖面何時封凍、何時解凍,葡萄酒的產(chǎn)量如何,諸如此類的事情。從古人的這些記錄中,當(dāng)代科學(xué)家可以梳理出不少有價值的古代天氣信息。比如,櫻桃樹很早就開花了,說明那年3 月份天氣異常暖和;又比如,蘇黎世湖完全冰封了,意味著當(dāng)時持續(xù)兩個月都十分寒冷。綜合各個地方同一時期的信息,科學(xué)家就能了解一大片地區(qū)在很久以前的氣候情況。
不過,古人的記錄有很大的局限性,為了把握全球氣候狀況,科學(xué)家顯然必須超越人類自身對天氣的記錄。那么,科學(xué)家還通過其他哪些方法來了解全球氣候的變化情況呢?
湖芯和冰芯
通過鉆取湖芯,科學(xué)家可以了解過去的氣候變化情況。什么是湖芯?湖泊在冬季的大部分時間里封凍,只在短暫的夏季融化,于是沉積物被融化的雪水帶到湖底。經(jīng)年累月,就堆積起一層一層的、好比樹木年輪那樣的沉積層??茖W(xué)家通過鉆探,就能取得湖底未被污染的樣本,即湖芯。通過測量湖芯每個沉積層的厚度,就能估計出當(dāng)時的湖水溫度。比如沉積層較厚,就意味著那年的春天比較暖和,融化的雪水比較多,產(chǎn)生的泥漿也比較多。
與此類似,地球過去的氣溫信息也保存在全球各地的冰層中,通過鉆取冰芯一樣可以獲得過去的氣候信息。
樹輪
要想了解過去全球各地的氣候狀況,樹木的年輪可謂是最好的“氣候歷史檔案館”,因為全球各地都長有樹木,而且每棵樹的樹干和枝條都會逐年長粗變長。橫截樹木,可以看見一圈一圈的年輪,其中不僅包含年輪自己的形成時間,而且隱藏著過去年代的溫度和降水量。圈的寬度反映了氣候模式:圈窄,說明那一年的冬春兩季比正常年份干燥;圈厚,表明那一年冬春兩季的降水量比平常年份多。
花粉
古樹未必隨處可見,但花粉卻無處不在。花粉粒存活的時間非常短,比如有些草籽只能存活幾小時,但花粉靠著堅硬的外衣——外包壁,可以被保存上千年的時間。科學(xué)家從泥土樣本中可以找到很多植物的花粉,在經(jīng)過放射性碳年代測定法或其他方法確定樣品的年代后,花粉專家就可以提供出這段時間內(nèi)可能生長的植物種類清單。一旦他們判明了該地區(qū)生長植物的種類,就可以借此了解該地區(qū)過去的天氣和環(huán)境情況。
珊瑚
樹木在陸地上很常見,但對于覆蓋地球表面大部分的海洋而言,科學(xué)家還需要別的“記錄器”,這就是珊瑚。和樹木一樣,珊瑚也能生長成百上千年,并且在水面不同的溫度條件下以不同的速率生長。
甲蟲
甲蟲也可以幫助人們了解氣候變化情況。甲蟲似乎無處不在,但有些甲蟲只生活在某些特定的環(huán)境中,因為它們對溫度的變化十分敏感。甲蟲的生命周期并不長,但它們的鞘翅由于材質(zhì)特殊可以被埋在土里多年之后仍然保持原樣。