[新聞] 史前大暖化

看板NTUGEO_study作者時間14年前 (2011/11/19 22:03), 編輯推噓0(0推 0噓 0→)
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【科學人】封面故事 史前大暖化 5600萬年前，全球上演了最劇烈的氣候升溫，現在我們又面臨了劇烈的全球暖化，史上的 暖化事件能給我們什麼訊息？ 撰文╱坎普（Lee R. Kump） 翻譯／林筱雯 重點提要 ■5600萬年前，地球大氣層裡會捕捉熱能的溫室氣體大量增加，導致全球溫度上升了5℃ ■在這場事件當中，溫室氣體突然釋放的速率只有目前大氣溫室氣體增加率的10%。 ■現在，溫室氣體的增加率比總量更讓人憂心，因為地球上的生物非常難以適應氣候劇 變。 斯匹茲卑爾根是挪威斯瓦巴群島中最大的島，大部份的遊客來到這裡，是為了看北極熊； 但對我來說，這裡最迷人的是岩石。2007年夏天，我跟一些同行（都是地質學家或氣候學 家）飛到這個偏遠的極地小島，來尋找某次史前暖化事件的可靠證據，當時我們相信，那 是有史以來最劇烈的全球暖化事件。從我們設在朗伊爾（Longyearbyen）這個廢棄煤礦村 落的舊工寮出發，必須先在崎嶇不平的路上徒步兩小時，才有辦法探勘可能埋藏證據的岩 石露頭，所以，我們休息一夜以後，隔天一大早便出發。當我們一行人在濕滑的積雪和矮 小的植物間跋涉時，我想像著：某年某月，棕櫚樹、蕨類和短吻鱷，可能就生長在這裡。 如果是大約5600萬年前的話，我現在就不需努力禦寒，而是揮汗如雨了。研究指出，那段 時期，全球溫度在短短幾千年裡上升了5℃，這以地質時間來說非常短，科學家把這次氣 候暖化叫做「古新世–始新世氣候最暖期」（Paleocene-Eocene Thermal Maximum, PETM ）。PETM發生時，氣候的分區向兩極移動，在陸地或海裡都一樣，植物和動物只能被迫遷 移或適應，否則只有死路一條。在一些深海地帶，海水開始酸化並缺氧，很多居住在這裡 的生物因而死亡。大自然花了近20萬年才平復地球這場高燒。 PETM有一些特徵與目前正在發生的人為氣候變遷很像。最值得注意的是，兩次暖化的元凶 是同一個：會捕捉熱能的溫室氣體大量進入大氣與海洋。如果我們在未來幾個世紀持續燃 燒化石燃料的話，溫室氣體的排放總體積就會跟這次事件差不多。了解PETM時期究竟發生 什麼事，有助我們預測自己的未來。PETM的暖化事件其實一直還有不少未解的問題，而即 便是最好的預測，也只能說是猜想而已。不過，最近發現的解答有助於釐清真相。證據指 出，和地球目前即將面臨的事情相比，上一次大暖化事件完全相形失色。新發現的事實也 指出，倘若人類依舊自行其事，終將自食惡果。 溫室氣體從哪裡來？ 目前，研究人員認為PETM發生時，與現在的氣候危機一樣，是從燃燒化石燃料開始的。當 時盤古大陸正處於破裂的最後階段，地殼被扯碎，東北大西洋逐漸形成。大量熔化的岩石 、熱從陸塊中湧出，並加熱富含碳的沉積物，或甚至是某些接近地表的煤炭跟原油。這個 陸塊涵蓋今天的歐洲和格陵蘭，受「烘烤」的沉積物會釋出大量二氧化碳和甲烷這兩種強 效溫室氣體。從氣體噴發的規模看來，這場火山爆發釋放到大氣的溫室氣體大約是幾百拍 克（petagram, 1Pg為10億公噸），足夠讓全球溫度上升好幾度。但這麼多的溫室氣體只 是剛開始而已，許多研究（包括我們的研究在內）都指出，要推動PETM進入最暖期，還需 要其他過程。 在接下來的一段時間裡，火山帶來的熱釋放了其他氣體，進一步增強暖化。海洋的自然混 合過程把熱帶到較冷的海床以後，會讓埋藏在海床底下、凍結的甲烷水合物變得不穩定， 這些水合物受熱解凍，甲烷氣泡就會浮到海面上，釋放更多的碳到大氣中。甲烷在大氣裡 捕捉熱的效率比二氧化碳更好，不過很快就會轉變成二氧化碳。雖然如此，只要海床繼續 釋放甲烷，大氣中的甲烷濃度就會一直很高，繼續增強溫室效應，使氣溫升高。 一旦甲烷水合物引起的暖化達到最高峰，其他幾種正回饋效應就可能隨之發生，導致陸地 儲庫釋放更多的碳。任何生物組織（或遺骸）在乾燥、烘烤或燃燒以後，都會釋放出溫室 氣體，結果很可能使地球各處（包括美國西部和西歐）發生旱災，進而導致森林和泥煤地 嚴重旱化，有時甚至會造成大規模的野火，釋放出更多的二氧化碳到大氣裡。由現代的經 驗來看，我們知道火在泥煤地跟煤炭悶燒時，可能會持續燒上幾個世紀，因而持續釋放大 量的溫室氣體。 極區的永凍土解凍，可能也會加劇暖化。永凍土是一層永久凍結的土壤，可以把死去的植 物保存幾百萬年，就像冷凍庫保存漢堡肉一樣。如果把漢堡肉放到廚房的流理台上，就會 解凍，然後腐爛。永凍土也是這樣，只要解凍了，微生物就會分解裡面的生物遺骸，並且 釋放出大量的甲烷。科學家擔心的是，當甲烷從極區永凍土釋放出來之後，會大幅加速目 前由化石燃料引發的暖化速度。在PETM時，永凍土解凍對暖化的貢獻可能更大。和現在不 一樣的是，當時地球比現在溫暖，所以甚至在PETM開始以前，南極地區的永凍土上就沒有 冰原覆蓋了。不過南極大陸還是有永凍土，只是全都像生肉擺在流理台上一樣，等著解凍 。 氣體開始釋放以後，海洋會吸收大部份的二氧化碳（以及隨後由甲烷轉變成的二氧化碳） 。一開始，這種天然的碳捕集過程足以減緩暖化，但最後進入深海的二氧化碳太多了，就 會形成碳酸，這個過程叫做酸化作用。而且，一旦深海變暖，海水含氧量便會逐漸下降（ 水溫越高，所含的氧就越少），這些改變會為生活在海床表面或海床沉積物裡的有孔蟲帶 來大災難，化石記錄證明，牠們真的不能適應，大約有30~50%的有孔蟲因此死亡。 尋找自然保存的氣候記錄 早在1990年，我們就知道PETM是溫室氣體大量釋放引發的。曾經有兩位美國加州的研究人 員從南極附近的海床鑽出岩心，這份岩心有長達數百萬年的氣候記錄，讓我們首度知道溫 室氣體曾經大量釋放，但細節不清楚，例如究竟有多少溫室氣體進入大氣，哪一種氣體的 量最多，氣體釋放持續了多久，以及引發氣體釋放的原因為何。 後來，很多科學家開始著手分析其他數以百計的深海沉積物岩心，希望能夠找出答案。當 沉積物緩慢堆積的時候，海洋生物骨骸等礦物會留在每一層，所以能夠保留當時海洋或大 氣環境組成的特徵，以及當時存在的生物。舉例來說，骨骸裡的氧同位素比例，就會告訴 我們當時的水溫高低。 岩心保存得好的話，可以提供我們一份完美的氣候歷史記錄。不過很多涵蓋PETM時期的岩 心狀況並不好，有的地方遺失了，倖存部份的狀況則隨時間逐漸惡化。海床的沉積物富含 碳酸鈣，PETM時，酸化的海洋把沉積物的大部份碳酸離子都溶解出來，因而這幾層沉積物 最能代表PETM時期的劇烈變化。 正是因為這樣，我跟同事才在世界大學聯盟（Worldwide Universities Network）的資助 下，於2007年到斯匹茲卑爾根，與英國、挪威、瑞典及荷蘭的研究人員一起進行研究。在 這個北極地區，岩石幾乎全部由泥巴和黏土組成。我們有理由相信，這些岩石能提供更完 整的記錄，最終可以闡明上一次暖化事件尚未解答的疑問。其實我們打算從某個冰蝕平台 鑽探沉積物的岩心樣本，而不是從海底取樣。我們想要的沉積物位於古海床上，這片海床 在PETM之後便因板塊運動抬升到海平面以上，隨後在冰河時期，冰河又把古海床蝕刻成陡 峭的山脈與... ... 【欲閱讀更豐富內容，請參閱科學人2011年第117期11月號】 （←小氣） -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.225.16
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