太陽輻射以光波進入大氣層,為地球帶來熱量,有些輻射被吸收讓地球暖化,有些則形成紅外線反射回太空。
大氣中的水、二氧化碳、甲烷、氮氧化物、臭氧等氣體,能吸收地表的紅外輻射而成為地球的絕熱層。它們是生命的保障,如果沒有溫室氣體,全球溫度將下降三十多度。 影響地球氣溫變化的關鍵不是溫室氣體的存在,而是它們在大氣中的濃度。
當濃度增加時,地球表面的溫度就隨之上升,導致地球變暖。其中,二氧化碳的濃度也由工業革命前的280ppm,快速升高到380ppm,而且越來越高。甲烷的溫室效應是二氧化碳的21—22倍,它在大氣中的濃度正快速增長。
在上個世紀末,地球表面溫度上升了大約0.6度,本世紀預計將上升1.4到5.8度。從上個世紀九十年代開始,有氣象記錄以來最熱的年份就不斷地出現。 整個地球的氣候就像一個巨大的引擎,通過海洋的洋流和大氣層的風流,把赤道的熱量分散到南北兩極。一般說來,赤道氣溫上升1度,南北極的氣溫就會上升12度。
所以,對地球變暖最敏感的是南北兩極,那裡的冰川和冰蓋正在不停地融化。 英國南極考察站前不久發表的近30年氣象數據研究報告表明,南極地區的變暖速度是地球平均變暖速度的3倍。
海水變暖,南極冰圈就開始融化,一旦部分融化,全球海平面就會上升。 北極的情況更糟。北極冰圈的厚度,從1970年開始明顯減少,40年內減少了40% 。
格陵蘭島冰川流失的速度在最近5年中加快了一倍。據估計,如果整個格陵蘭冰蓋融化,全球海面將升高7米,這意味著整個佛羅里達或者孟加拉都沉入海底。如果整個南極冰蓋都融化,那將更可怕,屆時全球洋面將升高65米。
我們都知道,全球的氣溫是會受到洋流的影響。而洋流又會受到海水的密度影響。當南北極的冰蓋逐漸融化時,導致大量的淡水流入海水從而改變了海水的密度。而海水密度的改變更會影響到洋流的變化,從而使得北大西洋的幾股正常流動的暖流被因此而改變。
這些洋流會因為北大西洋流入冰蓋融化後的淡水而被改變。從此會改變北大西洋附近的氣候。而與此同時,大量融化的淡水,更會以比較低的溫度,流入北大西洋等海域。這又吸收了很多正常的海水溫度,從而使得大面積的海域溫度降低甚至會結冰。而近年歐洲極端天氣變多,也多數受此影響。
而巧合的是,Dorian 認為,以歷史觀測記錄來看,太陽活動極小期的持續時間若過長,可能導致地球大氣層最下層、也就是對流層的氣溫下降,直接影響到身處對流層的我們,導致全球進入「小冰河期」。而若與太陽黑子數到達極小期谷底的時間吻合,那麼「小冰河期」發生的時間最快可能就在 2019 年。
上一次太陽活動最急速下降的時期,是在 1645 年至 1715 年間,該時期被稱為「蒙德極小期(Maunder Minimum)」,太陽活動極小期的時間維持了 70 年之久。
在這段期間內,太陽黑子的數量非常稀少,相較於正常可觀測到 40,000 至 50,000 顆太陽黑子,只觀察到 50 顆左右的太陽黑子,且「蒙德極小期」剛好處於「小冰河期(1550 年至 1770 年間)」中最冷的一段時間,當時地球氣溫大幅下降,造成全球性的糧食減產、導致饑荒,且英國倫敦泰晤士河甚至因此而結冰。
除了 Dorian 外,英國諾桑比亞大學(Northumbria University)教授 Valentina Zharkov 也在 2015 年發布的研究中警告,太陽活動從 2020 年至 2050 年間,就可能進入類似「蒙德極小期」的時期,造成全球性的低溫與糧食減產,再次進入「小冰河期」,且太陽表面活動可能在 2030 年代減少 60%,到達急速下降的巔峰。
那麼什麼是洋流呢?
洋流又稱海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐運動外,海水沿一定途徑的大規模流動。引起海流運動的因素可以是風,也可以是熱鹽效應造成的海水密度分布的不均勻性。海水沿著一定的方向有規律的水平流動。
洋流可以分為暖流和寒流。若洋流的水溫比到達海區的水溫高,則稱為暖流;若洋流的水溫比到達海區的水溫低,則稱為寒流。一般由低緯度流向高緯度的洋流為暖流,由高緯度流向低緯度的洋流為寒流。
洋流還可以按成因分為風海流、密度流和補償流。盛行風吹拂海面,推動海水隨風漂流,並且使上層海水帶動下層海水流動,形成規模很大的洋流,叫做風海流。
世界大洋表層的海洋系統,按其成因來說,大多屬於風海流。不同海域海水溫度和鹽度的不同會使海水密度產生差異,從而引起海水水位的差異,在海水密度不同的兩個海域之間便產生了海面的傾斜,造成海水的流動,這樣形成的洋流稱為密度流。
當某一海區的海水減少時,相鄰海區的海水便來補充,這樣形成的洋流稱為補償流。補償流既可以水平流動,也可以垂直流動,垂直補償流又可以分為上升流和下降流,如秘魯寒流屬於上升補償流。
綜上所述,產生洋流的主要原因是風力和海水密度差異。實際發生的洋流總是多種因素綜合作用的結果。 大洋中深度小於二三百米的表層為風漂流層,行星風系作用在海面的風應力和水平湍流應力的合力,與地轉偏向力平衡後,便生成風漂流。
行星風系風力的大小和方向,都隨緯度變化,導致海面海水的輻合和輻散。一方面,它使海水密度重新分布而出現水平壓強梯度力,當它和地轉偏向力平衡時,在相當厚的水平層中形成水平方向的地轉流;
另一方面,在赤道地區的風漂流層底部,海水從次表層水中向上流動,或下降而流入次表層水中,形成了赤道地區的升降流。
大洋上的結冰、融冰、降水和蒸發等熱鹽效應,造成海水密度在大範圍海面分布不均勻,可使極地和高緯度某些海域表層生成高密度的海水,而下沉到深層和底層。在水平壓強梯度力的作用下,作水平方向的流動,並可通過中層水底部向上再流到表層,這就是大洋的熱鹽環流。
大洋表層生成的風漂流,構成大洋表層的風生環流。其中,位於低緯度和中緯度處的北赤道流和南赤道流,在大洋的西邊界處受海岸的阻擋,其主流便分別轉而向北和向南流動,由於科里奧利參量隨緯度的變化(β-效應)和水平湍流摩擦力的作用,形成流輻變窄、流速加大的大洋西向強化流。每年由赤道地區傳輸到地球的高緯地帶的熱量中,有一半是大洋西邊界西向強化流傳輸的。
進入大洋上層的熱鹽環流,在北半球由於和大洋西向強化流的方向相同,使流速增大;但在南半球則因方向相反,流速減緩,故大洋環流西向強化現象不太顯著。 大洋表層風生環流在南半球的中緯度和高緯度地帶,由於沒有大陸海岸阻擋,形成了一支環繞南極大陸連續流動的南極繞極流。
在大洋的東部和近岸海域,當風力長期地、幾乎沿海岸平行地均勻吹刮時,一方面生成風漂流,發生海水的水平輻合和輻散,而出現上升流和下降流;另一方面因海水在近岸處積聚和流失而造成海面傾斜,發生水平壓強梯度力而產生沿岸流,就形成沿岸的升降流。
大洋西向強化流在北半球向北(南半球向南)流動,而後折向東流,至某特定地區時,流動開始不穩定,流軸在其平均位置附近便發生波狀的彎曲,出現海流彎曲(或蛇行)現象,最後形成環狀流而脫離母體,生成了中央分別為來自大陸架的冷水的冷流環和來自海洋內部的暖水的暖流環。
這是一類具有中等尺度的中尺度渦。
此外,在大洋的其他部分,由於海流的不穩定,也能形成其他種類的中尺度渦。這些中尺度渦集中了海洋中很大一部分能量,形成了疊加在大洋氣候式平均環流場之上的各種天氣式渦旋,使大洋環流更加複雜。
在海洋的大陸架範圍或淺海處,由於海岸和海底摩擦顯著,加上潮流特彆強等因素,便形成頗為複雜的大陸架環流、淺內海環流、海峽海流等淺海海流。 海流按其水溫低於或高於所流經的海域的水溫,可分為寒流和暖流兩種,前者來自水溫低處,後者來自水溫高處。
表層海流的水平流速從幾厘米/秒到300厘米/秒,深處的水平流速則在10厘米/秒以下。鉛直流速很小,從幾厘米/天到幾十厘米/時。海流以流去的方向作為流向,恰和風向的定義相反。
海流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質過程,以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化,都有影響和制約的作用:
1.暖流對沿岸氣候有增溫增濕作用,寒流對對沿岸氣候有降溫減濕作用。
2.寒暖流交匯的海區,海水受到擾動,可以講下層營養鹽類帶到表層,有利於魚類大量繁殖,為魚類提供誘餌;兩種洋流還可以形成「水障」,阻礙魚類活動, 使得魚魚群集中,易於形成大規模漁場,如紐芬蘭漁場和日本北海道漁場;有些海區受離岸風影響,深層海水上涌把大量的營養物質帶到表層,從而形成漁場,如秘魯漁場。
3.海輪順洋流航行可以節約燃料,加快速度。暖寒流相遇,往往形成海霧,對海上航行不利。此外,每洋流從北極地區攜帶冰山南下,給海上航運造成較大威脅。
4.洋流還可以把近海的污染物質攜帶到其他海域,有利於污染的擴散,加快凈化速度。但是,其他海域也可能因此受到污染,是污染範圍更大。 故了解和掌握海流的規律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化,對漁業、航運、排污和軍事等都有重要意義。
下面我們再來看看這段時間國際科學界提出的另一個預警:
上個月,美國科羅拉多大學博爾德分校的Roger Bilham和米蘇拉市蒙大拿大學的Rebecca Bendick在美國地質學會年會上發表的一篇論文強調了地球自轉與地震活動之間的關聯。
Bilham告訴Observer:「地球自轉與地震活動之間的相關性很強,表示明年的強烈地震將增加。」
在他們的研究中,Bilham和Bendick研究了1900年以來發生的7級以上的地震。比爾漢姆說「大地震一個多世紀以來都有很好的記錄,這給我們留下了良好的研究記錄。」
他們發現了五個時期與其他時期相比有大量的大地震。 Bilham說:「在這些時期,每年有25到30次強烈的地震。其餘時間的平均數字是每年大約15次大地震。」
研究人員發現當地球自轉稍有下降時,隨之而來的是強烈地震的增加。 Bilham說:「地球的自轉確實會有些小的變化,有時甚至會有一毫秒的時間變化,這可以透過原子鐘非常準確地測量出來。」
Bilham和Bendick發現,在過去的一個半世紀中,有五年左右的時期地球的自轉變慢。 至關重要的是,這些時期出現的是強烈地震數量的增加。
Bilham說:「這很明顯。 地球給了我們提早五年的地震警告。」
Bilham說:「這個推論很清楚。 明年我們應該會看到嚴重地震的數量大幅增加。 今年大地震比較少。 到目前為止,我們只有6次大地震。 從2018年開始,我們很容易就可以有20次的大地震。」
究竟為什麼日間長度的減少與地震有關目前還不清楚,但科學家懷疑地球核心行為的輕微變化可能是造成這兩種效應的原因。
另外,很難預測這些大地震將會發生在哪裡,雖然Bilham說他們發現大部分日間長度變化的強烈地震似乎都發生在赤道附近。 大約有十億人生活在地球上的熱帶地區。
小編為什麼在這裡又提到地球自轉變慢這個問題呢?看似於本文無關,實際上地球變慢,地震次數增加,導致板塊移動,這幾點地理現象同樣會導致和影響到整個地球的氣候變化。如果好巧不巧的再因為地震導致兩個大型的火山噴發,本來太陽進入活動低谷、冰蓋融化淡水流入海域、大量淡水流入改變海洋密度和洋流從而影響氣溫降低,屆時,地球會在幾大災難加身的情況下出現類似電影《後天》里的現象,就是在極短的時間內出現極寒天氣,也就是進入「小冰河」期。