*地球的冰暴與消融。。*~宇宙心系列
目前對氣候變遷討論最多的是關於環境政策對當代氣候的影響,也就是說人為因素對氣候的影響,尤其是關於全球變暖問題。
對氣候變化影響的因素來自多方面,包括太陽輻射、地球運行軌道變化、造山運動、溫室氣體排放等。由於地表許多間接影響氣候的因素反應較慢,如海洋溫度變化,冰山融化等,所以氣候變遷相對直接影響氣候的因素變化來說,可能要等幾個世紀,甚至更長的時間才能顯現出來。
經過幾百萬年,地球大陸板塊漂移,造成陸地和海洋位置和面積的變化,會影響全球大氣環流,從而產生全球或區域性的氣候變化。
海洋的位置對全球的熱量和濕度的轉移有極其重要的作用,因此也對全球氣候起著決定性的作用。例如五百萬年前,巴拿馬地峽形成,截斷了太平洋和大西洋之間的聯繫,因此造成了墨西哥灣暖流,導致北半球產生冰蓋。更早的石炭紀時期,大陸漂移造成大規模的碳被貯存起來,也因此引發的冰河時期的到來。在超大陸盤古大陸時期,海陸狀態曾經造成「超級季風」產生。
地貌狀態也能影響氣候變化,造山運動形成了山脈,山的存在會造成地形降水,由於隨著地勢增高,氣溫下降,水蒸汽凝結,這種降水是高山冰川形成的主要原因,也使山區形成在不同高度有不同的動物植物群落,形成高山生態系統。
大陸的面積也對氣候有重要作用,因為海洋熱容量大,可以穩定溫度變化,沿海的年氣溫變化要比內陸小,所以面積大的大陸季節性溫度變化要比面積小的陸地或島嶼大。
太陽是地球最主要的外來能源,太陽活動不論長期或短期的變化,都能影響地球的氣候。在地球古代時期,太陽輻射只相當現在的70%,當時理論上地球不可能有液態水存在,但考古證明確相反,在冥古宙和太古宙時期,是太陽年輕時期,這種現象可能是因為當時地球的大氣組成存在大量的溫室氣體,經過40億年後,太陽輻射增強,地球的大氣組成也變化了,主要是氧的成分迅速增加,不過如果太陽依照恆星的成長規律繼續變化,輻射還會逐漸增加,還會對地球氣候產生影響,太陽最終會形成紅巨星,然後成為白矮星死亡,當太陽變成紅巨星時,可能地球已經會被太陽吞噬而消亡。
但太陽短期的輻射變化,如11年一個週期的黑子活動變化,和更長一些的20多年輻射變化週期,也對地球氣候有影響,11年的週期變化會對平流層的氣溫產生約1.5 °C的影響,使高緯度更冷,低緯度更熱。可能是由於赤道附近輻射增強,造成將平流層熱風向對流層驅逐,根據從1900年到1950年氣溫變化的觀察,也許這種變化是引發小冰河時期出現的原因。太陽輻射的變化,現在人類尚沒有完全研究明白,這種變化是隨著太陽的年齡也在變化,有的研究認為全球變暖和太陽的輻射變化也有關。
地球的軌道只要有輕微的變化,就會影響到太陽輻射在地球表面上的分佈,雖然對地球的年平均接受輻射量影響不大,但對地區性和季節性的輻射量可能有很大影響,地球的軌道有三種變化:運行軌道的橢圓度、地軸傾角和地軸的進動。三種變化結合形成米蘭科維奇循環,是地球產生冰河時期和間冰時期的主要原因,也是造成撒哈拉沙漠變遷,和地層變遷的主要原因。
火山活動是由於地球的地殼和地幔之間新陳代謝運動造成的,火山噴發會向大氣噴出氣體和火山塵,也會形成溫泉。火山在歷史上每個世紀平均都會發生幾次噴發,都會影響幾年的氣候變化,火山塵會阻斷太陽輻射,造成氣溫下降,1991年的皮納圖博火山噴發使得全球氣溫下降了大約0.5 °C,1815年的坦博拉火山火山噴發,造成無夏之年。但相當大規模的火山噴發,每隔億年只出現幾次,但可能造成全球變暖和大規模的物種滅絕。
火山噴發還影響到碳循環,將地殼和地幔中的碳以二氧化碳的形式釋放到大氣中,然後又沉積到地層中,根據美國地質調查發現,人類活動造成二氧化碳的釋放,相當火山活動的130倍。
人類活動會影響環境,有時人類活動對氣候有著直接和不容質疑的影響,例如:灌溉就會改變當地的濕度,有時的影響則不那麼明顯。現代科學研究傾向於認為在最近幾十年內,人類的活動致使全球氣溫迅速上升。因此人類應該盡量減少對氣候影響的活動並設法消除已經造成的惡果。
其中人類對氣候影響最大的因素,是因為燃燒化石燃料,製造水泥,排放了大量的CO2和飄塵,此外還有土地利用、臭氧層破壞、畜牧業和農業活動、森林砍伐等,都會對氣候有不同範圍的影響,並成為氣候變遷的因素。
氣候變遷的證據可以從各方面看出來,從19世紀中葉,就有全球大氣溫度變化的記錄,再早的情況雖然沒有直接的記錄,但可以依據間接的來源確定,如植被分佈、積冰層的研究古樹的年輪、海平面變化、冰川地質學等。
從古代人類分佈,農業生產的方式,考古的發現,口頭傳說和歷史文獻中,可以發現歷史上氣候變遷的情況,氣候變遷曾經造成多個文明的毀滅。
植被的變化也反映了氣候的變遷情況,哪怕氣候微小的變化,如果造成溫度和降水增加,植物生長茂盛,會固定二氧化碳。如果氣候急劇變化,會導致植物死亡和土地沙漠化。
年輪氣候學是根據樹的年輪研究古代氣候變遷的學科,寬的年輪證明當時氣候濕潤,適合植物生長,窄的年輪證明當時氣候條件不好,不利於植物生長。
孢粉學是研究當代和化石植物孢子和花粉的學科,根據孢粉化石可以分析古代植物種類的分佈情況,不同種類的植物花粉形狀、結構、表面狀態都不同,花粉表面含有彈性物質,可以抵禦腐蝕,在河流、湖泊、沼澤等不同時代的沉積層中發現的花粉化石,可以確定植物分佈的變化情況,由此推測當地的氣候條件變化。
在不同時期沉積物中經常發現昆蟲的化石,研究昆蟲種類的變化也可以推測當時氣候條件的變化。
對冰芯鑽探分析,例如對南極冰層的分析,可以發現大氣溫度和海平面的歷史變化情況,對封凍在冰層氣泡中的氣體研究,也可以發現歷史大氣的二氧化碳含量變化情況,對研究古代和現代大氣狀態的區別提供了非常有價值的資訊。
冰川能顯現出氣候變遷的明顯證據,當氣候變冷時,冰川範圍擴大,氣候變暖時冰川收縮。冰川的變化會將影響氣候的因素放大,同時也對自然造成影響。1970年代,根據高空攝影,已經對全球的冰川情況完成詳細的記錄,記錄了覆蓋240 000平方千米的大約100 000個冰川,以前的估計全球冰川覆蓋面積應該是約445 000平方千米,世界冰川監測所每年收集冰川萎縮和物質平衡的數據,根據數據證實,全世界冰川在1920年代和1970年代是處於擴大狀態,在1940年代曾經萎縮,從1980年代中期到現在又處於萎縮狀態。物質平衡數據顯示冰川物質已經連續17年處於消失狀態。
最重要的氣候變遷是上新世中晚期(約三百萬年前)的冰河期和間冰期循環,最近的一次間冰期(全新世)已經延續了約11 700年。表現在陸地的冰蓋變化和海平面的漲落。
冰川消融之爭或冰川爭吵是指2010年1月爆發的關於喜馬拉雅冰川將在2035年消失的說法的爭論。這個爭議起源於聯合國政府間氣候變化專門委員會的2007年報告預測喜馬拉雅冰川到2035年可能由於氣候變化而消失。這項預測是建立在一位科學家與一位記者的談話上的,而後者如今把它稱為「猜測」。
大多數專家一致認為許多喜馬拉雅山冰川正在退縮,這對於生活在下游的無數人的水供應有嚴重影響。印度空間研究組織下屬的印度空間應用中心的雪與冰川項目協調員Anil Kulkarni的研究組分析了喜馬拉雅山印度一側的1317個冰川,認為喜馬拉雅冰川區已經從1962年的5866平方公里減少到了2004年的4921平方公里——冰川消失了16%。但是印度環境與林業部發表的一份對衛星和地面觀測結果的綜述聲稱,儘管一些冰川正在縮小,其他的冰川卻很穩定,而且一些冰川甚至正在擴張。
但是科學家說研究過於狹窄,沒有覆蓋整個喜馬拉雅地區的足夠研究。中國青藏高原研究所的冰川學家康世昌認為,儘管喜馬拉雅冰川跨越了8個國家,科學家的研究工作通常限於他們的本國。由於喜馬拉雅山脈自西向東延伸數千公里,氣候條件有很大的差異。
與此同時,一些測量方法存在爭議,大部分冰川研究是過分簡化的,因為它研究冰川鼻的運動。儘管人們發現冰川鼻通常正在退縮,冰川鼻的數據幾乎不能顯示整個冰川的質量。科學家認為更精密的方法是「質量平衡」研究。但是還不存在系統化的數據。而且冰川和水供應之間的關係仍然不明。人們甚至對冰川退縮的後果也不太清楚。
為此,2008年4月在尼泊爾的國際山地綜合發展中心(ICIMOD)召開會議,專門討論喜馬拉雅山冰川退縮數據不足的問題。冰川的消退影響了鄰國居民獲取水,而且可能對農業與環境造成重大影響,而冰川湖洪水和家園遭到破壞的風險也不容小覷。
用檢潮儀可以檢測海平面的變化情況,現在常用高度計和人造衛星軌道結合測量海平明的變化,海平面的漲落是大氣溫度變化和冰川融化造成的。
雪崩產生的原因有很多。一場雪崩往往是多個外部因素綜合產生的。強烈的陣風會吹動山上的雪,不斷累積的重量會導致雪板斷裂,雨水或陽光會讓雪變軟,自然或人為的聲音對雪體的震動作用。也有人認為,部分雪崩是因為全球變暖導致的。
雪板雪崩多發生於30至45度的開放坡面上。凍結的雪形成一定厚度的冰層,冰層下方可能會是一個空洞的空間。在受到外力作用的情況下,這樣的冰層很可能會坍塌。
松雪塌陷在更陡峭的山坡上,鬆散的積雪下面可能會有一定的空間。這樣的積雪在受力的情況下會發生塌陷。
濕雪下滑一般發生在30度以上的雪坡。有一定濕度和重量的積雪因為沒有完全凍結,在外部因素影響下向下坡方向下沖。
冰崩由冰川運動及外界溫度上升有關。融化的冰塊移動的同時,會帶動上面的積雪移動。雪崩對登山運動往往是致命的。登山者可能會被大雪沖走,被埋,甚至死於雪崩產生的大型氣浪。大型雪崩會掩埋山下居民的房屋,甚至活埋當地居民。
雪暴(Blizzard),又稱暴風雪,
冰雹是在對流雲中形成,當水氣隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴,若隨著高度增加溫度繼續降低,達到攝氏零度以下時,水滴就凝結成冰粒,在它上升運動過程中,並會吸附其周圍小冰粒或水滴而長大,直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降,當其降落至較高溫度區時,其表面會融解成水,同時亦會吸附周圍之小水滴,此時若又遇強大之上升氣流再被抬升,其表面則又凝結成冰,如此反覆進行如滾雪球般其體積越來越大,直到它的重量大於空氣之浮力,即往下降落,若達地面時未融解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹,如融解成水就是我們平常所見的雨。
冰雹通常發生在風暴期間,如豆大的冰雹顆粒並不罕見。冰雹的降落往往會給人們帶來大小不同的災難。儘管大多數冰雹的直徑只有幾毫米,有些冰雹的直徑可達幾釐米甚至更大。很少有冰雹得直徑會超過6釐米。旁邊的量尺告訴了我們這一顆冰雹的直徑約有6釐米,大概有一粒網球那麼大。
說到如此大顆的冰雹,其中最為眾人皆知的,就在印度北部地區和孟加拉一帶。據說在那兒,因為冰雹而導致死亡的新聞絕對比世界上任何一個地方都來得多;這裡也曾發現過目前為止所測量過的最大顆冰雹。
在中國所發生的致命的冰雹雨也讓大家略有所聞。俄羅斯和大部分東歐地區較常出現大型冰雹。美國的平原州份及加拿大的鄰近州份經常受到夾雜冰雹的暴風雨吹襲,當中包括有懷俄明州、科羅拉州、堪薩斯州和內布拉斯卡特別容易受到特別嚴重的雹暴侵襲. 這會對農作物做成嚴重的損害。
非洲南部亦受到猛烈的冰雹影響。通常,小型的冰雹不一定都會隨著雷暴雨而來,特別是在冬天時分,在美國西北部地區和加拿大西部的沿海一帶,以及英國眾島嶼都可以遇到。