追寻“小冰河期”的踪迹

北极的浮冰群向南延伸到很远的地方，以致于爱斯基摩人竟把他们的皮筏划到了苏格兰的北部海岸。再往南，饥饿的高地人袭击了苏格兰东南部的低洼地区。英王詹姆斯七世在天主教盛行的北爱尔兰为逃荒来的长老会教友设立了聚居地。狼群可能是最后一次袭击了英格兰的村庄，而伦敦人则在结冰的泰晤士河上的“冰冻集市”中嬉戏。

这就是所谓的小冰河期。它始于13世纪，在17世纪达到巅峰，并最终在大约200年前减缓了活动趋势。在它的巅峰时期，北欧一带饥荒肆虐。有人认为挪威和瑞典有一半的人口在饥荒中丧生。与此同时，全球各地冰雪蔓延：埃塞俄比亚的部分地区白雪皑皑，中国的农作物歉收，苏必利尔湖面开始结冰。

两个发现

对有些人来说，小冰河期只是一段历史奇闻——一直温和的世界上的一次偶然的气候波动。而对另一些人来说，小冰河期预示着今天的气候将发生变化的危险。而在过去的3年里，有人又提出了第三种解释。纽约帕利塞兹哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地质观测所的杰勒德·邦德认为，小冰河期是世界气候系统中普遍存在的一种“脉动”的最近征兆。这种大约每1500年出现一次的气候脉动，看起来基本上不受冰河作用(即大约每10万年一次的“大冰河期”)的影响。小冰河期的历史可能要比后者长得多。

令人着急的是，这种气候脉动的起源仍然是个谜。地球轨道的摆动被普遍认为是冰河作用的起因，但是没有公认的天文资料能够解释这种新发现的气候循环。不过，一些有趣的说法可能会有助于我们了解未来气候可能出现的变化。

若干年来，研究人员一直在无意间跟踪着行星脉动的踪迹，但他们对其规律却不甚了了，因为他们所“听到”的只是偶然的波动。80年代初，德国一位研究生取得了第一个突破，他发现了现在被称作海因里希活动的现象。

在戈丁根大学学习期间，哈特穆特·海因里希发现在北大西洋海底的沉积物中埋着若干奇怪的岩石碎片层。这些岩石碎片层从加拿大沿海一直延伸到不列颠群岛以西的海域，甚至在南边很远的百慕大海底钻取的沉淀物样本中也发现了它们的存在。碳-14年代测定法检测表明，这些呈带状的岩石碎片层，是1万年前上一次冰河作用结束之前，以大约8000年的时间间隔断断续续地沉积下来的。

奇怪的是这些岩石碎片来自加拿大北部的哈得孙贝地区。它们怎么能往南移动得那么远?海因里希得出的唯一解释是，它们是由从北美主冰原上分离出来的冰山带来的。他说，浩浩荡荡的冰山“舰队”，在最终融化并把所携带的岩石碎片沉到海底之前，肯定往南漂流了几千公里。

90年代初得到的另外一项重要发现，是丹斯加德/厄施格循环，即D/O循环。它指的是同样是在上一次冰河期发生于格陵兰岛上的一系列突然而且巨大的气温变化。哥本哈根大学的维利·丹斯加德在分析格陵兰冰层中氧同位素的组成时发现了这一循环，他发现该地区气温的波动平均至少在2摄氏度以上。

寻根究底

这两种周期性活动的重要性，并没有马上被人们认识到：最初看起来，它们都是局限于上一次冰河作用范围内的不同寻常的小规模局部事件。海因里希活动被归因于冰原固有的不稳定性，而D/O循环则被归因于格陵兰岛附近洋流的局部变化。

后来的两个发现改变了这种观点。同样是来自拉蒙特—多尔蒂地质观测所的海洋学家华莱士·布勒歇尔发现，与D/O循环有关的海洋环流变化，是被称为“传送带”的全球海洋环流的一个重要因素。这是一种对于全球热量分配十分重要的机制——相当于地球的温度调节器，因此，它的作用不大可能是局部性的。

于是邦德开始怀疑海因里希活动同D/O循环是有关系的，并且是与其他地方的气候变化——如欧洲和北美冰河的扩张或缩小——同时发生的。他推测它们可能有共同的原因。

为了证实这一点，邦德重新检查了从北大西洋海底钻取的沉积物样本。过去的5年中，他分析了取自大西洋底3个不同地方的沉积物。其中有些是几年以前由拉蒙特—多尔蒂地质观测所的韦玛号科学船从爱尔兰附近的海底和格陵兰岛与冰岛之间的海峡中钻取的，另一些则是邦德自己在纽芬兰附近海域重新钻取的。他仔细研究这些沉淀物样本，寻找过去3万年里的气候信息，这段时间涵盖了上一次冰河期的末期和冰河期之后的全新世——即我们现在所处的被认为是温和平静的时期。

当然，邦德发现了海因里希观察到的每隔8000年出现的岩石碎片。但他还发现了另外一些频繁得多的意外气候变化迹象。沉积物样本都显示了大约每1500年出现一次的层状物，其中包含了两种外来的物质，即被格陵兰和北极斯瓦尔巴群岛的赤铁矿染红的石英和长石颗粒。邦德断定，它们都是被冰摩擦下来，并随着从冰原上分离出的冰山一起往南漂流到北大西洋的。在样本中还有在冰岛历史上不断发生的火山爆发中形成的熔岩速凝体。邦德认为，这些通常散落在冰岛附近海洋里的暗棕色玻质碎片，定期随巨大的冰山队伍漂流到温暖的大西洋水域，最后沉到海底。

海因里希认为，这些冰山“舰队”肯定是大陆冰原不断扩展的结果。冰原扩展到某种不稳定的程度时便开始瓦解。邦德证实了这种说法不足以解释他所发现的每1500年一次的脉动。首先，在冰川期和间冰期，无论是否存在冰原，寒冷期都会以长度相似的间隔出现。其次，来自格陵兰岛和冰岛两地的岩石数量是同时达到高峰的，如果它们是由区域事件决定的，就不大可能出现这种情况。

谜底何在?

那么是什么导致了气候变冷的脉动呢?邦德再次分析了从海底钻得的岩芯。在显示冰河迹象的那些岩层中，还含有数量异常庞大的冷水浮游生物遗骸和数量明显稀少的暖水浮游生物遗骸——这表明海水表面温度在低温脉动期间比现在大约要低2摄氏度。至关重要的是，海洋似乎在冰山舰队启航之前大约500年就开始变冷了。看来是海洋温度的降低引发了冰山漂流，而不是相反。

结论似乎是再明显不过了。快速的气候变化不断出现于冰川期和冰川期之后的时期——直到最近，科学家还认为冰川期之后的时期是风平浪静的。此外，这些以脉动形式出现的快速的气候变化，并未因为上一次冰河期的结束而改变。脉动几乎是定期出现的——当然不会像音乐节拍器那样按部就班。邦德说，脉动的间隔会有差异，从1300年到1800年不等。但这种脉动是可以辨别的，就像人的心跳加速或变缓是可以辨别的一样。邦德说，这种脉动“决定了气候变化的速度”。

这样的脉动已成为历史，抑或仍将是以后气候变化的一部分?邦德1998年在纽芬兰附近海底钻取的新岩芯首次表明，小冰河时期的海底沉积物中含有这种脉动的所有特征。火山熔岩速凝体层、被赤铁矿染红的岩石层和冷水浮游生物层都出现在相应的位置上。因为小冰河时期一直延续到19世纪初，所以有人认为20世纪气候变暖是地球逐渐从寒冷时期恢复的证据。难怪布勒歇尔说，理解人类在全球变暖趋势中所起作用的关键“也许在于解开小冰河时期终止之谜”。

新的推论

但是这仍然没有回答主要问题——是什么造成了神秘的脉动?大多数研究者认为，重要的线索在于海洋环流以及海洋与大气的密切关系。海洋与大气关系的关键是北大西洋，即出现冰山舰队的地区。向北的墨西哥湾流就是在该地区停止向前，并降温结冰的。冰冷的、含盐量逐渐增加的海水下沉至海底，使被称为“传送带”的全球海洋环流中的慢速系统得到维持。布勒歇尔称这种环流系统为我们气候的“阿喀琉斯之踵”。

邦德说，“传送带”自发的内在摆动可能会导致大气的脉动。但是越来越多的人推测可能存在着外部力量的作用。这种外部力量可能是到达地球的太阳射线的变化，或者正如最近出现的引人入胜的理论认为的那样，可能是对地球潮汐产生影响的宇宙引力。

研究气候的美国科学家查尔斯·基林早些时候指出了有关海水潮汐的值得注意的东西。他发现地球、月球和太阳排列的不断变化改变着潮汐的大小，这些变化的发生频率与邦德发现的气候周期的频率基本一致。基林同时提出了原因。他说，强烈的潮汐加强了海水在垂直方向的混合，把海底冰冷的海水带到海面，从而降低了上空大气的温度。

基林计算出上次潮汐强度出现峰值大约是在1425年——这恰巧也是小冰河期的高峰时期。这种令人吃惊的说法引起了邦德的注意，他说这种说法至少与其他的说法“一样有道理”。

不论脉动的起因是什么，看起来我们很可能将在今后某个时候遭遇另一个寒冷时期。根据小冰河期的规律来推算，下一个泰晤士河“冰冻集市”将出现于3000年左右。你不想预订点什么吗?