立冬逢雷雨

《七绝·立冬逢雷雨》

立冬应见雪纷飞，半夜忽闻滚滚雷。

气候无常天有道，千年灾难又轮回。

美东部近一月高温却无雨，昨夜突然响雷滚滚，大雨瓢泼，在立冬的时候遇雷雨，应不多见。全球气候异常是一个值得认真思考的问题。我上网搜寻了一阵子，然后总结如下：

地球气候异常的根本原因在于地球能量平衡正在发生变化，而人类活动已成为推动这种变化的主要力量。自然气候周期也在发挥作用，但不能把今天的气候变化简单归结为自然现象。

这里面有几个不同层次的问题。我们不妨逐一分析。

一、最根本的原因：地球热量平衡被打破

地球本来有一个相对稳定的热量循环：

• 太阳向地球输送能量。

• 地球吸收太阳能量后，再向太空释放热量。

• 大气层中的温室气体吸收一部分地球释放的红外辐射，使地球保持适宜温度。

问题在于，工业革命以来，人类大量燃烧煤炭、石油和天然气，向大气排放二氧化碳、甲烷等温室气体。这些气体增加了大气的保温作用，使地球吸收的能量与释放的能量之间出现差额。结果就是：地球不断积累额外热量。这不仅仅是空气变暖，海洋也在吸收大量热量。

二、为什么气候变暖，反而会出现极端寒冷？

这是一个很有意思的问题。很多人认为，既然全球变暖，那么世界各地就应该越来越热。实际上并不是这样。全球变暖改变的是整个气候系统，而不是让每个地方、每一天都升高温度。主要有三个原因：

1. 大气环流发生变化

地球上的冷暖空气原本按照一定规律运动。随着北极地区升温，南北温差和大气环流可能发生变化，某些地区的冷空气活动路径和持续时间也会改变。但不能把每一次寒潮都归因于全球变暖。

2. 海洋温度发生变化

海洋是地球最大的热量储存库。

厄尔尼诺和拉尼娜现象会改变海洋与大气之间的热量交换，进而影响全球降雨、温度和风暴活动。

3. 水循环变得更加剧烈

温度升高会增加空气容纳水汽的能力。

这可能造成：

• 某些地区暴雨更加集中。

• 某些地区干旱更加严重。

• 热浪持续时间延长。

• 部分地区出现更严重的森林火灾。

因此，气候变暖不等于所有地方都变热，而是气候系统的许多极端现象发生了变化。

三、除了人类活动，还有哪些自然原因？

这是理解气候问题非常重要的一环。

地球气候在漫长历史中，本来就不是一成不变的。

主要有以下几种自然因素：

例如，地球历史上曾经经历过多次冰河时期，也经历过比今天温暖得多的时期。所以，气候变化本身并不是现代才出现的现象。但有一个关键区别：过去的气候变化主要受到自然因素支配，而现代全球变暖的主要驱动力已经变成人类活动。As IPCC的研究表明，1850—2020年间，全球升温约1.1℃，自然气候波动对这一长期升温的贡献远小于人类活动。

四、为什么近些年气候异常感觉越来越明显？

这里有四个值得关注的现象。

1. 极端高温增加：高温不仅影响人的生活，还会影响农作物、水资源、能源供应和生态环境。

2. 降雨规律发生变化：有些地区长期缺雨，有些地区短时间内降雨量却非常惊人。

3. 极地冰雪减少：北极海冰和全球冰川总体呈现减少趋势。冰雪减少后，地球反射太阳光的能力下降，更多能量被吸收，进一步加剧变暖。

4. 海洋持续积累热量：海洋变暖会影响海洋生态、海平面以及大气环流。这也是为什么我们不能只看地面气温来判断气候变化。这些现象都有长期观测资料支持，并非仅仅是人们的主观感受。

五、还有一个更深层次的问题

我们不应该只问：为什么地球变暖了？还应该问：为什么人类的经济发展模式，会不断改变地球原有的生态和能量循环？这里涉及几个深层次问题：

• 工业化以来，人类对煤炭、石油、天然气的依赖越来越大。

• 森林砍伐和土地开发改变了地表反射率、水分蒸发和碳循环。

• 城市化改变了局部地表温度和水循环。

• 农业、畜牧业和工业生产增加了甲烷、氧化亚氮等温室气体排放。

这实际上是人类文明发展与自然生态承载能力之间的矛盾。

六、未来气候会走向哪里？

未来有三个值得警惕的方向：

1. 全球平均温度继续升高：如果温室气体排放不能显著减少，地球还会继续积累热量。

2. 气候极端化风险增加：热浪、强降雨和部分地区的干旱风险将进一步上升。

3. 生态系统承受更大压力：冰川、海洋生态、森林和农业生产都可能受到长期影响。

当然，并不是每个地区的所有极端天气都会越来越严重，不同类型的天气事件具有不同的区域规律。地球不是一个静止的物体，而是一个复杂的动态系统。大气、海洋、森林、冰川、土壤和生物之间，存在着极其复杂的相互作用。人类过去几百年的工业文明，极大地提高了生产力和生活水平，但同时也在改变这个系统。我觉得这里存在一个值得人类反思的悖论：人类越来越有能力改变自然，却未必越来越有能力理解自然；越来越有能力创造财富，却未必越来越有能力维护创造财富所依赖的生态环境。这让我想到一个更大的哲学问题：人类究竟是在改造自然，还是在不知不觉中改变着自己赖以生存的自然规律？

除了地球本身的变化外，太阳活动对地球的影响也是不可忽视的。因为太阳是地球气候系统最根本的外部能量来源。太阳活动的变化，当然会影响地球气候。但这里需要区分两个问题：

1. 太阳活动是否影响地球气候？答案是肯定的。

2. 近几十年来全球持续变暖，是否主要由太阳活动增强造成？现有科学观测并不支持这个结论。

一、太阳活动如何影响地球气候？

太阳活动主要有以下几种表现：

1. 太阳黑子周期：太阳大约每11年经历一次活动高峰和低谷。太阳活动增强时，太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射通常更加活跃。太阳总辐射量也会略微增加。但要注意，黑子本身比较暗，太阳活动高峰期太阳整体反而略亮，因为周围更明亮的区域贡献更大。

2. 太阳辐射强度变化：这是影响气候最直接的途径。太阳活动增强，地球接收到的能量略有增加；太阳活动减弱，接收到的能量略有减少。按照NOAA的数据，太阳活动高峰和低谷之间，太阳总辐射量通常相差约0.1%，对全球平均地表温度的影响约为0.1℃或更小。

3. 太阳磁场与地球大气：太阳磁场变化还会影响进入地球附近空间的高能粒子和宇宙射线环境，并可能影响高层大气化学过程。至于这些变化能否通过云层形成等机制显著影响全球气候，目前仍有科学研究，不能把尚未证实的机制当成确定的结论。

二、历史上太阳活动确实与气候变化有关。一个典型例子就是17世纪的蒙德极小期（Maunder Minimum）。大约1645年至1715年，太阳黑子活动异常稀少。这一时期与欧洲小冰期的部分寒冷现象在时间上有所重叠。太阳活动减弱可能是当时降温的因素之一，但火山活动和海洋气候变化等也发挥了作用。明朝末年的严重危机早于蒙德极小期的正式起点，但处于太阳活动持续减弱、全球气候处于小冰期背景的时期。明末崇祯年间（1627—1644年），中国出现了一场极其严重的气候灾难，史称崇祯大旱。

三、为什么科学界认为近几十年的变暖主要不是太阳造成的？

关键在于卫星观测数据。自1978年以来，人类已经利用卫星持续测量太阳辐射。观测发现：太阳辐射存在约11年的周期性波动。太阳辐射长期没有出现与全球持续升温相对应的增长趋势。全球平均气温却持续上升。NASA还指出，如果太阳辐射增强是主要原因，那么大气各层应该呈现相应的升温特征；实际上，地表和对流层变暖，而平流层总体降温。这更符合温室气体增加的物理特征。

四、这里有一个值得深入讨论的科学问题：太阳活动的11年周期比较短，但太阳活动是否还存在几十年、几百年甚至更长时间尺度的变化？这些长期变化对地球气候究竟有多大影响？目前科学家对太阳长期变化的认识还存在不确定性，尤其是远古时期的太阳辐射重建。因此，我们不能把太阳活动从气候研究中排除，也不赞成把所有气候异常都归结为太阳活动。研究全球气候，必须同时研究太阳、大气、海洋、地球轨道和人类活动。只有把这些因素放在同一个系统中，才能真正理解气候变化。