近年来,人们就地球气候变化是否因人类活动引起这一问题进行了大量的讨论。我们将在第4节学习更多的相关知识。在这里,需要指出的重要事实是,气候变化早在人类出现之前就已经存在了。树轮、冰芯、化石和放射性碳元素的研究都为过去的气候变化提供了证据。地球气候的这些变化是由诸如太阳活动的异常、地轴倾斜度及其轨道变化,以及火山爆发等自然事件所引起的。
太阳活动 太阳活动与地球气候之间可能存在关系的相关证据,是由英国天文学家E.W.蒙德于1893年提出的。太阳黑子的出现周期持续11年左右,这一结论是由德国科学家 S.H.施瓦贝于1843年提出的。然而,蒙德却发现,在1645~1716年间,太阳黑子的活动很少,甚至不存在。太阳黑子活动量非常低的这段时间,被称作蒙德极小期(Maunder minimum)。它与通常被称为小冰期的异常寒冷气候存在密切的相关性。在此期间,欧洲大部分地区都处在刺骨的寒冬中,全年气温都低于正常值。据说,伦敦的居民曾于6月份在泰晤士河上面溜冰。作为气候的一种指标,海平面温度与太阳黑子较少时期的关系如图14-18所示。研究表明,太阳活动的增强是与高于正常值的海平面温度相吻合的,而在太阳活动减弱期间,比如蒙德极小期,却是与寒冷的海平面温度相一致的。
地球轨道气候变化也可能是由于地轴和地球运动轨道的变化所引起的。地球的椭圆形轨道形状在10万年的周期内会发生变化有时更像椭圆,有时又更像圆一些。如图14-19所示,当轨道变扁时,地球在某些年份会更加靠近太阳。此时，气温会比平时变得更高。当轨道更趋近于圆形时,地球始终在离太阳稍远的轨道上,气温便会降至平均值以下。 地球倾角 众所周知,季节是由于地轴的倾斜造
成的。目前,地轴的倾角是23.5°。然而,在一个41000年的周期内,该倾角的大小都在最小值22.1°与最大值24.5°之间变化着。科学家们从理论上解释了地轴倾角变化导致地球上不同的季节。例如，如图14-20所示,地轴倾角变小,可能会导致冬夏季之间温差的减小。冬季将会更温暖和湿润,而夏季则会更凉爽。因为气温比平均值更低,所以靠近极地的纬度带内的多余积雪在夏季将不再融化,这会导致冰川数量增加,以及冰川覆盖面的扩张。事实上,某些科学家通过假说认为,正是地轴倾角的变化导致了极地附近的冰原。
地球的摆动 地球的另一种运动也可能会导致气候的变化。在一个大约26000年的周期内,地球在绕轴自转的过程中会出现摆动。目前,地轴指向北极星,如图14-21所示。然而由于地球的摆动,在大约13000年后,地轴最终会旋转着远离北极星，指向另一颗恒星-织女星。目前,当地球运动到远日点,地轴倾斜的方向使得太阳直射在北半球时,北半球是夏季。然而,再过13000年,地轴指向织女星时,则变成地球运动到近日点时,太阳直射北半球,此时,北半球是夏季。 火山活动 气候变化也可能是由火山剧烈喷发时向大气释放的大量尘埃所引起的,如图14-22所示。火山尘埃可能悬浮于大气中若干年,阻碍入射的太阳光,降低全球气温。一些科学家提出理论认为,强烈的火山活动期可以导致凉爽的气候期。这一理论被过去一个世纪以来的几次大型火山喷发及其随之而来的低于正常值的全球气温的记录所证实。例如,1991年菲律宾境内的皮纳图博火山喷发期间释放了大量的火山灰和气体,导致之后两年全世界的气温出现轻微的下降。
一般来说,火山喷发只会对气候产生短期的影响。火山喷发以及之前所提到的其他一些对气候短期和长期的影响因素,都是导致气候变化的自然因素。
