人類文明與現(xiàn)代氣候變暖?|?古氣候

地球氣候的每一次重大變動都與生物命運(yùn)息息相關(guān)。理解過去，方能洞察未來。 在全球變暖與極端事件頻發(fā)的當(dāng)下，人類把目光投向更遙遠(yuǎn)的過去——古氣候。古氣候?qū)W通過解讀巖石、化石、冰芯、 生物紋層 等，追溯數(shù)百萬年以來大氣、海洋、陸地相互作用的歷史，揭示氣候變化的周期性、突發(fā)性與漸變性，厘定人類在地球系統(tǒng)中扮演的角色。過去的氣候不僅是檢驗氣候模式敏感性的天然實驗室，更是評估現(xiàn)代變暖歷史地位、識別地球系統(tǒng)臨界點(diǎn)的唯一標(biāo)尺。

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古氣候

邵雪梅, 姜大膀, 張永香 主編

北京: 龍門書局, 2025.12

(氣候變化科學(xué)叢書)

(中國科學(xué)院大學(xué)研究生教學(xué)輔導(dǎo)書系列)

ISBN 978-7-5088-6833-2

《古氣候》旨在為讀者搭建一座連接古氣候理論與實踐應(yīng)用的橋梁。本書以“記錄—集成—模擬—應(yīng)用”為核心脈絡(luò)，系統(tǒng)梳理古氣候研究的原理、測年技術(shù)、代用指標(biāo)（冰芯、樹輪、黃土、石筍、湖泊與海洋沉積等），并深入講解數(shù)據(jù)同化、 氣候場 重建方法，以及古氣候模擬中的數(shù)值試驗設(shè)計與不確定性評估。主要內(nèi)容包括地球 2.5 億年以來各時段的氣候變化特征、驅(qū)動機(jī)制與生物響應(yīng)，重點(diǎn)呈現(xiàn)全新世及過去 2000 年的高分辨率氣候演化過程，及其與人類文明的互動關(guān)系。

本書不僅是一部學(xué)術(shù)著作，更是一份警示錄。 本文節(jié)選“ 8.3 人類文明與現(xiàn)代氣候變暖 ”以饗讀者。希望 本書能為相關(guān)專業(yè)的教學(xué)工作提供翔實的基礎(chǔ)資料，也為氣候領(lǐng)域的政策制定、公眾科普輸送科學(xué)可信的參考依據(jù)。

人類文明與現(xiàn)代氣候變暖

人類文明的曙光自 1 萬年前開始顯現(xiàn)，距今 8000 年前后全球各地陸續(xù)出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)文明（如兩河流域文明、中華文明、埃及文明、印度文明、 瑪 雅文明、湯加文明），這些人類文明的出現(xiàn)，依托于全新世的氣候適應(yīng)條件，因此維持全新世的氣候環(huán)境對人類文明的發(fā)展至關(guān)重要。在農(nóng)業(yè)文明時期，社會與氣候變化之間的關(guān)系是多維度和復(fù)雜的。農(nóng)業(yè)文明的生產(chǎn)力在很大程度上依賴氣候條件，與此同時，人類為滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，開始大規(guī)模地改造土地。這種土地利用方式的改變（如森林砍伐、土地開墾等），影響了局地的氣候和生態(tài)系統(tǒng)。氣候變化還會影響人地關(guān)系，迫使農(nóng)業(yè)社會調(diào)整其土地利用模式。例如，面對干旱時，可能需要發(fā)展灌溉系統(tǒng)或轉(zhuǎn)向種植更耐旱的作物。而氣候變化對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的影響可能導(dǎo)致社會結(jié)構(gòu)的變化。在豐收年份，社會可能更加穩(wěn)定和繁榮；而在歉收年份，則可能 出現(xiàn)饑荒和社會動蕩。總的來說，農(nóng)業(yè)文明時期的社會與氣候變化之間的關(guān)系是相互影響的。社會的發(fā)展和穩(wěn)定在很大程度上取決于其對氣候變化的適應(yīng)能力，而人類活動也在一定程度上影響了氣候系統(tǒng)。

全新世氣候變化（IPCC，2021）

工業(yè)文明的發(fā)展在帶來生產(chǎn)力提升和經(jīng)濟(jì)技術(shù)進(jìn)步的同時，也對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。在工業(yè)文明階段，人類對自然資源的開發(fā)利用達(dá)到了空前的程度，包括對煤炭、石油、天然氣等化石燃料的大量開采和使用。這些資源的開發(fā)不僅為人類發(fā)展提供能量，也提供了更多的化工原料，進(jìn)一步推動了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。工業(yè)革命以來，生產(chǎn)力的顯著提升與化石能源的大量使用緊密相關(guān)。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和電力的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了生產(chǎn)自動化，極大地提高了生產(chǎn)效率。但這種效率的提升往往伴隨著能源的高消耗和溫室氣體排放的增加，從而加劇了氣候變化。 20 世紀(jì)下半葉，原子能、電子計算機(jī)和空間技術(shù)的發(fā)明與使用開啟了第三次工業(yè)革命，將人類帶入信息化時代。然而，這些技術(shù)的發(fā)展雖然推動了社會進(jìn)步，但也帶來了新的環(huán)境問題，如電子廢物和能源消耗導(dǎo)致的氣候變化。工業(yè)文明的發(fā)展模式在很大程度上依賴 高物質(zhì) 資源消耗、高碳排放和 高環(huán)境 代價，這種模式雖然促進(jìn)了生產(chǎn)力發(fā)展，但也帶來了包括氣候變化在內(nèi)的全球性生態(tài)危機(jī)。

近百年來，工業(yè)化過程中大量使用煤、石油、天然氣等化石能源而排放的 CO? 和其他溫室氣體，造成了大氣溫室氣體濃度升高，溫室效應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)代氣候系統(tǒng)變暖。 2023 年，全球大氣中 CO ? 、 CH ? 和 N ? O 的平均濃度分別為 420ppm 、 1934ppb 和 336.9ppb ，是 1750 年前水平的 151% 、 265% 和 125% ，達(dá)到過去 80 萬年來的最高水平。 IPCC 第六次評估報告的第一工作組報告《氣候變化 2021 ：自然科學(xué)基礎(chǔ)》指出，大氣中 CO ? 等溫室氣體濃度的持續(xù)增加造成溫室氣體的輻射效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)，當(dāng)前人為輻射強(qiáng)迫為 2.72 W/m 2 ，比 2013 年 IPCC 第五次評估報告第一工作組所評估的 2.29 W/m 2 高 19% 左右，所增加的輻射強(qiáng)迫中約 80% 是由大氣中溫室氣體濃度增加造成的。該報告還指出， 2019 年大氣主要溫室氣體增加造成的有效輻射強(qiáng)迫已達(dá)到 3.14 W/m 2 ，明顯高于太陽活動和火山爆發(fā)等自然因素所導(dǎo)致的輻射強(qiáng)迫，是全球氣候變暖最主要的影響因子。

在這樣的背景下，荷蘭大氣化學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎得主保羅·克魯岑（PaulCrutzen）正式提出了“人類世”（Anthropocene）這一概念。2002 年，他在《自然》雜志發(fā)表的 《人類的地質(zhì)學(xué)》（

Geology of Mankind

2009 年，國際地層委員會（ International Commission on Stratigraphy ， ICS ）的第四紀(jì)地層分委會成立了“人類 世 工作小組”（ Anthropocene Working Group ， AWG ），由包括諾貝爾化學(xué)獎得主保羅 · 克魯 岑 在內(nèi)的 30 余位跨學(xué)科 科學(xué)家組成。該小組的使命是推動“人類世”作為正式地質(zhì)時代獲得科學(xué)認(rèn)可。 2016 年，在南非開普敦舉行的國際地質(zhì)大會（ International Geological Congress ， IGC ）上， AWG 正式提議地質(zhì)學(xué)界接納“人類世”這一概念。 2019 年 5 月 21 日， AWG 進(jìn)行了內(nèi)部投票， 33 位參與投票的委員以 29 ︰ 4 的比 率通過了兩項關(guān)鍵決議：一是確認(rèn)了“人類世”的存在；二是同意將其起始時間定為 20 世紀(jì)中期。科學(xué)界對于“人類世”的起始時間存在爭議，多數(shù)科學(xué)家傾向于以 20世紀(jì)中期（約1950年） 原子彈爆炸為標(biāo)志，因為這一事件在全球范圍內(nèi)的沉積物中留下了放射性物質(zhì)的明顯痕跡，為“人類世”提供了一個潛在的“金釘子”（ Golden Spike ）。

與以往的地質(zhì)時代相比，“人類世”具有一個顯著的不同點(diǎn)：它是一個正在進(jìn)行的時代，過去的地質(zhì)時代均已結(jié)束，而“人類世”仍在繼續(xù)發(fā)展。關(guān)于“人類世”的起始時間，學(xué)者提出了不同的觀點(diǎn)。例如，中國科學(xué)家劉東生院士建議用“人類世”取代“全新世”，強(qiáng)調(diào)人類自全新世以來就已經(jīng)開始對地球產(chǎn)生影響。其他科學(xué)家則認(rèn)為，由于農(nóng)業(yè)活動對地球環(huán)境的影響，應(yīng)將“人類世”的開始時間定在全新世早期。保羅 · 克魯岑和斯 特 默（ Stoermer ）等則主張以工業(yè)革命為起點(diǎn)，因為自那時起，人類活動對地球系統(tǒng)的影響日益顯著。 2016 年，《科學(xué)》雜志發(fā)表的論文《人類世在功能上和地層上與全新世截然不同》指出，核武器、化石燃料、新材料、地層改變、肥料、全球變暖和生物滅絕是“人類世”開始的七個主要標(biāo)志。 2019 年，《自然》雜志發(fā)表的文章也支持確立“人類世”，并投票贊成以 20 世紀(jì)中期為起點(diǎn)，因為這一時期人類活動對地球系統(tǒng)的影響尤為顯著。“人類世”的提出，不僅是對地質(zhì)學(xué)分期的重新定義，更是對人類在自然界中地位的深刻反思。它強(qiáng)調(diào)了人類活動對地球環(huán)境變化的巨大影響力，并呼吁人類與自然和諧發(fā)展。而地球系統(tǒng)科學(xué)作為一門綜合性學(xué)科，為理解地球生命支撐系統(tǒng)提供了新的視角和方法。

2024年3月4日，國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會（ International Union of Geological Sciences ， IUGS ）投票否決了結(jié)束全新世、開啟“人類世”新紀(jì)元的提案。 IUGS 表示，根據(jù)地層學(xué)規(guī)則，地球紀(jì)元每個區(qū)間的劃定都需要一個明確、客觀且適用于全球的起點(diǎn)。而人類在大自然中留下了太多不同類型的印記，并且時間跨度太大，無法用單一的起點(diǎn)對這一區(qū)間進(jìn)行清晰劃分。因此，吉巴德（ Gibbard ）和埃利斯（ Ellis ）等學(xué)者更傾向于將“人類世”作為一個非正式的地質(zhì)學(xué)術(shù)語，將其描述為“事件”，而非“紀(jì)元”。盡管“人類世”的概念仍存在學(xué)術(shù)爭議，但其已經(jīng)深刻影響了全球各界對世界的看法。 IUGS 的這一決定，引發(fā)了人們對“人類世”概念的進(jìn)一步思考。人類 世 作為非正式的概念，將繼續(xù)被廣泛使用。其使用范圍不僅涵蓋地球和環(huán)境科學(xué)家群體，還包括社會科學(xué)家、政治家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家以及社會公眾，是描述人類對地球系統(tǒng)影響的寶貴術(shù)語。盡管如此，拒絕將“人類世”確立為正式的地質(zhì)時代，可能會推動對“人類活動影響地球環(huán)境”這一議題的更深入討論和研究，同時強(qiáng)調(diào)在氣候變化應(yīng)對和環(huán)境政策制定中，考慮人類活動因素的重要性。

本文摘編自《古氣候》（邵雪梅, 姜大膀, 張永香主編. 北京 : 龍門書局, 2025.12）一書“前言”“第8章 全新世以來的氣候變化”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所經(jīng)歷

(氣候變化科學(xué)叢書)

(中國科學(xué)院大學(xué)研究生教學(xué)輔導(dǎo)書系列)

審圖號：GS 京（2025）1610 號

ISBN 978-7-5088-6833-2

責(zé)任編輯：楊帥英 趙晶雪

本書既可作為大氣、海洋、地理、地質(zhì)、環(huán)境、考古等專業(yè)高年級本科生與研究生的教材，也可供氣候變化、環(huán)境保護(hù)、能源規(guī)劃、考古與第四紀(jì)研究領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員及政策制定者參考，為理解氣候系統(tǒng)自然變率與人類活動影響提供更長時間尺度的科學(xué)依據(jù)。

氣候變化科學(xué)叢書

（本文編輯：劉四旦）

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