czooie地質(zhì)學史視野中的全球變化研究

1、秋風清，秋月明落葉聚還散寒鴉棲復驚。按：以下文字第一次張貼時地學版還沒有成立，現(xiàn)借Copenhagen東風，在地學版再貼一次，求正于方家。文字中并沒有包含這幾年突進的石筍記錄，有暇再補吧。地球氣候要比我們?nèi)魏稳怂芾斫獾囊獜碗s許多。今天的全球變化很大程度上已經(jīng)類似于一種宗教，成了大國博弈的工具。我寧愿做一只鴕鳥，當風暴來臨時，把頭埋入沙子，向過去尋找答案。讀科學史，窺興亡勢。按照教材上慣常的說法，lesLyell在18301833年間發(fā)

2、表的三卷本Principlesofgeology(地質(zhì)學原理)成為地質(zhì)學作為一門學科建立的標志。這一巨著的副標題是“beinganattempttoexplainthefmerchangesoftheEarth’ssurfacebyreferencetocausenowinoperation”，表明在學科確立之初，對于存在于地球表面的過去全球變化即已納入地質(zhì)學的研究范疇?！霸谀撤N意義上說，地質(zhì)學家要解決的問題與普通歷史學家，甚或人類學家

3、的問題類似。”過去的200多年里，對全球變化事實的認識、驅(qū)動機制的理解隨著人來對自身生存與發(fā)展的日益關(guān)切而逐漸深入。諸多學者紛紛參與到這一宏偉的科學命題中，其中歧誤和學術(shù)泡沫自然也不會少?？茖W史學者希望了解的是某種思想或觀念的具體學術(shù)實踐，——哪些人參與或推動了思想的變革，又有誰傳播了學術(shù)思想，并最后造成了人群常識甚至信仰的改變。對全球變化而言，對歷史的梳理對于我們所在的這個不那么自信但更有思想好奇心的時代更加適合。如前所述，地質(zhì)學誕生

4、在19世紀的歐洲。今天的我們知道覆蓋這塊地區(qū)的沉積物主要是更新世(Pleistocene)冰期形成的泥礫，并廣泛發(fā)育鼓丘和蛇形丘的冰緣地貌。而當時，從這片區(qū)域剛剛萌芽的全球變化研究對此的解釋卻迥然不同，它們似乎完美地和神學聯(lián)系在一起。地球在當時被認為只有很短的歷史，圣經(jīng)、柏拉圖和古巴比倫記錄中普遍存在的洪水記載使得人們相信曾經(jīng)有大洪水席卷全球，在此過程中有大量巖屑沉積下來。JohnRay(1713)就認為今天的地表巖石是由于洪水帶來的，

5、JohnWoodward(1695)為這一過程提供了化學解釋，1822年出版的經(jīng)典著作OutlineoftheGeologyofEnglWales中，Noah洪水被當成了公理。甚至，在今天的非專業(yè)詞典中，Pleistocene還有一項釋義為“洪積世”。在Lyell的巨著出版之前，徹底反對普遍大洪水思想的學者，最突出的是JamesHutton，一位持自然神論觀點的農(nóng)場主和“河成論者”。他認為上帝不會毀掉他親手創(chuàng)造的世界，提及阿爾卑斯山冰川

6、范圍更大的可能，但沒有涉及氣候變化的推斷。Hutton將泥礫和漂礫與自己的山脈緩慢形成緩慢侵蝕的思想結(jié)的誕生。幾乎與深海氧同位素工作開展的同時，來自中國的風成黃土沉積與兩極地區(qū)的冰芯記錄也在展開。到1984年深海氧同位素時標SPECMAP發(fā)表時，過去全球變化的三大支柱(深海沉積、冰芯和黃土)都已經(jīng)奠定了自己的位置。劉東生(LiuTungsheng)等1958年首次確認了中國黃土高原的第四紀黃土是在干冷環(huán)境中沉積而古土壤是在暖濕環(huán)境中發(fā)育

7、的。這篇文章迅速被翻譯成德文，并在1961年的華沙INQUA大會上得以闡述。黃土的風成學說及其環(huán)境研究地位是在1982年精確測定了黃土的年代之后得到公認的。1959年美國西點軍校的一份學術(shù)刊物報道了格陵蘭島西北的冰芯鉆探成果，揭開了上個世紀最后20年冰芯研究的宏大序幕。到1980年代中期，全球變化的研究框架大體確定，剩下的就是如何去豐富變化的細節(jié)以加深對變化機制的理解。一切都很順利，包括冰期成因的天文學理論經(jīng)MilutinMilanko

8、vich完善后終于在1976年似乎統(tǒng)一了所有已經(jīng)得到的觀測事實，直到1980年代末。那時，從大西洋深海沉積中檢出Heinrich事件，在全新世開始前YoungerDryas事件中發(fā)現(xiàn)格陵蘭南部曾經(jīng)在50年內(nèi)升溫7℃，也就是說冰期內(nèi)部以及冰期向間冰期的轉(zhuǎn)變統(tǒng)統(tǒng)是不穩(wěn)定的，宣告氣候系統(tǒng)的突變正式進入學術(shù)視野。人們不得不重新檢視全球變化的觸發(fā)與反饋機制。此后的十多年間，對于全球變化的事實部分，更多的集中在人類作為地質(zhì)營力的影響和已有事實的驗證

9、上，再無突破，熱鬧的是這些事實的細節(jié)，以及它們的成因：如何被觸發(fā)，傳遞，和維持的。1840年，Agassiz【Agassizlake正是為了紀念此公】最早提出了冰期旋回，并使得冰期冰川得到了學界關(guān)注。但早在Agassiz的冰期學說還在孕育的1830年，天文學家JohnHerschel就曾經(jīng)提出地球軌道的偏心率變化可能會影響地球氣候。在Agassiz(1840)的冰川理論發(fā)表之后，JosephAlphonseAdhmar(1842)就綜合

10、了地球軌道形狀(橢圓形)、地軸的運動和地球軌道的進動提出了冰期的歲差周期(22000年)，認為由于歲差的存在使得不同半球的季節(jié)長短不一，而且可變。Adhmar建議道不論哪個半球，只要冬季長就會遭遇冰期。實際上，SimonDenisPoisson早在1836年就指出，雖然歲差可以改變季節(jié)長短，但每個半球?qū)嶋H接受的年熱量是相同的，可以是長但溫或者短而冷的冬季，整體上一年中冬夏季接受的熱量平衡。換言之，僅考慮地球運動的歲差不足以形成冰期，于是

11、，Adhmar的理論被束之高閣。又過了20年，JamesCroll在為格拉斯哥安德森學院守門期間讀到了Adhmar的書，嘗試著提出自己的關(guān)于冰期的理論。1876年他把自己先前的數(shù)篇文章綜合成了ClimateTime.他在Adhmar理論的基礎(chǔ)上考慮了地球公轉(zhuǎn)軌道形狀，即橢圓的偏心率的變化。因為冰雪的融化需要一定的時間，Croll認為，當偏心率足夠大，以至于某一半球冬季形成的冰雪不能為短而熱的夏季所融化的時候，就會出現(xiàn)冰期，相應(yīng)的另一半球