第一章 新仙女木事件

大約259萬年前地球進入第四紀冰期。直到20世紀中葉大多數科學家還相信冰期的氣候是持續的寒冷。但是實際上冰期中也有相對溫暖的時期。

科學家米蘭科維奇發現第四紀氣候變化的規律是冰期－間冰期交替，稱之為旋迴。且推斷旋迴的形成與地球軌道要素的變化有關。旋迴的周期（米蘭科維奇周期）通常以萬年計，但是並不穩定。

認識到冰期氣候的不穩定性是古氣候研究的一項重要成果。

近70萬年來以10萬年周期為一個旋迴。在每個10萬年左右的冰期－間冰期旋迴中，溫暖時期是比較短暫的，一般約1—2萬年。而更多的時間處於降溫過程中。但是溫度的下降不是直線的，而是由一系列的波動組成。

最近的一個旋迴開始於BC120000年，那時地球氣候與現代的氣候相當；直到BC21000年達到最冷（稱為末次冰盛期）。

BC16000年，末次冰盛期之後處於冰消期。地球漸漸從冰河時代開始"恢復"，雖然高緯地區還覆蓋著大量冰原，但當時地球上的氣候正在慢慢變暖。北美的勞倫泰冰蓋，北歐的斯堪的那維亞冰蓋相繼開始瓦解。

BC10750年，氣候已回暖到接近現代的情況。這時一顆彗星在撞向地球前發生爆炸，爆炸的彗星所產生的碎片可能落進了地球的冰原中，導致冰原大面積融化。北美冰蓋大量融化改變了淡水向南流入墨西哥灣的現象，反使得大量淡水向北流入北大西洋，表面海水因之變輕(因為含鹽量變小)，下沉海水量變少，“溫鹽環流”因而變弱。海表面往北洋流也連帶的減弱，北傳的熱量減少，降低海洋調節高緯大氣的功能，氣溫因此迅速下降。

這次激烈的氣候波動，稱為“新仙女木”事件。以北大西洋北部為中心，氣候迅速變冷。

地球在此後長達1000年（BC10750—9750）再度陷入冰天雪地中，地球北半球大部分地區溫度驟降，從而破壞了舊石器時代文明，並造成了大型史前動物（如猛獁象）的滅絕。這一時期被稱為新仙女木時期。

在這個時期，英國南部的平均氣溫降到了－8℃，冬天更低至－20℃，嚴重擾亂了當時正在歐洲和亞洲形成的早期人類文明的發展。

“新仙女木”事件持續約千年。開始時氣溫迅速下降，結束時氣溫又迅速上升，而降溫及升溫的時間只有幾十年甚至十年，因此稱為氣候突變。溫度變化的幅度達到了冰期－間冰期旋迴的3/4。這是末次冰盛期后處於氣溫回升階段的1次氣候突變。它是由於全球海洋中的溫鹽環流關閉所致。

“仙女木”是寒冷氣候的標誌植物，因此用來命名北歐地區出現的寒冷事，“新仙女木”的“新”表示末次冰盛期后的最近一次寒冷事件，“新仙女木”事件之後氣候變暖，進入溫暖的全新世。

新仙女木事件是末次冰盛期后的冰消期持續升溫過程中的一次突然降溫的典型非常規事件，對於研究古氣候、古環境的快速突變事件和短周期現象，合理評估現今氣候一環境條件並做出氣候變化的預測有着重要的意義。它是一個全球性的事件，中國東部陸架海也普遍發現了“新仙女木”事件的沉積記錄。由於中國東部陸架位於歐亞大陸和太平洋之間，受季風的強烈影響，因此有着獨特的響應。

我問先賢：“何謂‘溫鹽環流’？怎麼會有這麼大的影響？”

“在歐洲大陸的西邊，大西洋的東北區域，有一支自西南向東北流動的洋流－－北大西洋溫鹽環流，它給歐洲帶去了溫暖濕潤的空氣和豐富的降雨，使北歐的冬天不至於那麼嚴寒，這支暖流也相似地影響到北美東北部，如果沒有它，那麼，北歐的冬天就會變得異常寒冷，不僅如此，北半球很大一部分地區的氣溫都要受到影響。

北大西洋溫鹽環流，就像一條將熱能從赤道送往北大西洋的傳送帶：來自赤道的表面暖水藉由沿岸的灣流不斷向北移動，途中海水釋放出熱量，造成凈熱量向北輸送。

釋放熱量的海水逐漸變冷，再加上不斷的蒸發使海水的鹽度增加。因此，越往北海水越冷越咸，因此也越重，最後終於在北大西洋高緯度的固定下沉區下沉入深海，而這部分原本溫暖的赤道海水也變成了又冷又鹹的北大西洋深層海水。

形成於北大西洋的冷水團在深層以邊界流的形式向南流去，之後圍繞着南極繞極急流，部分和形成於威德爾海的南極底層水混合，流向太平洋和印度洋，在那裏上翻穿過溫躍層達到上層海洋，最終又回到赤道，完成所謂的“環流”。

從上面情況可以看出溫鹽環流主要依靠海水的溫度和含鹽密度驅動，是一個全球洋流循環系統。海面上依靠受溫度影響的風力驅動暖流，在海底依靠受鹽度影響的海水密度差異驅動海底寒流。

表面風對於100米左右以下深度的海水環流所起的作用微乎其微，而海水溫度和鹽度的變化則足以使海水密度產生差異。

海水密度的差異使得海水產生了密度梯度，導致海流的形成。這種方式產生的海流流速非常慢（每年只有若干公里），只有通過特殊的手段才能發現這種海流，也就是通過把不同深度的水團的溫度、鹽度和氧含量表示在圖上，才能發現它的存在。

一次溫鹽循環耗時大約1600年，在這個過程中洋流運輸的不單是能量（溫度/熱能），當中還包括地球固態及氣體資源等，不過溫鹽環流最受人類關注的是其全球恆溫的功能。

溫鹽環流的重要性在於，它和大氣中著名的Hadley環流、Ferrel環流和極地環流等一起，構成了對於維持全球氣候系統的能量平衡至關重要的經向環流體系。

對於全球氣候系統而言，熱帶存在輻射盈餘，極地則存在輻射虧損，為保持整個系統的能量平衡，在低緯與高緯之間，必須存在強的經向能量輸送。以前人們認為，這種輸送作用主要通過大氣傳輸來實現。現在研究表明，海洋的極向熱輸送約佔海氣耦合系統中極向熱輸送總量的50%，在北半球，它把低緯的熱量輸送到高緯，在北緯50度附近（那裏的海洋西邊界流最強）通過強烈的海氣熱交換，把大量的熱量輸送給大氣，再由大氣把能量向更高緯度輸送。海洋經向熱輸送強度的變化，將對全球氣候產生重要影響。

在當前氣候中，大西洋是主要的向高緯度的熱輸送器。北大西洋灣流冷、暖水在北大西洋高緯的轉換，向大氣釋放出大量的熱量。據估算，在北緯24度處，大西洋的熱輸送為1.2PW，而該緯度上所有大洋的經向熱輸送總量為2.0PW，大氣的熱輸送總量為3.0PW。在北大西洋，向高緯的熱輸送以及冬季的熱釋放，可以補充年日射的25%，盛行西風帶將這些熱量帶至相臨大陸，使得北歐氣候保持溫暖。

所以溫鹽環流活動的任何變化，都將給區域乃至全球氣候造成可觀的影響。而新仙女木事件恰恰是因為突然的熱量增加導致全球海洋中的溫鹽環流關閉。

2009年11月，中國長江中下游以及江南地段急劇降溫，其原因也是全球氣候變暖影響了溫鹽環流的運動。”

下一章介紹史前大洪水。