地质学家与气象学家之间的战争： “温室效应万能论”的葬歌

                             杨学祥，杨冬红（吉林大学）

全球变暖是个筐，

奇谈怪论里面装，

温室效应不万能，

穷途末路无良方。

关键提示： 5600万年前，地球上二氧化碳浓度激增，短短几千年内气温陡升5℃。陆地上动植物被迫向两极迁移，海洋生物则因为海水酸化和缺氧而大量死亡。这一事件在世界各地的地层中留下了丰富的证据，史称“古新世-始新世极热事件”。国外研究发现，二氧化碳浓度增长导致气温升高，再加上云量减少带来的恶性循环，足以解释5600万年前地球的温度骤升。这一成果，在2月25日发表在了《自然‧地球科学》这本顶级刊物上。

5600万年前地球的温度骤升与5500万年北大西洋火山边缘以及生物灭绝有很好的对应关系。现代气象学家一叶障目，只见白云，不见火山，忽视火山作用，忽视大气二氧化碳浓度增加的源泉，忽视海洋增温排出的温室气体。所谓模型推演不过是瞎子摸象，纸上谈兵。

该研究也不是一无是处，至少承认自然因素可以导致大规模全球变暖，排除了人为作用的虚构，强调了云的作用。我们研究的云的双重作用有截然不同的结论。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1161497.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1164585.html 

5500万年北大西洋火山边缘以及生物灭绝并不是一个孤立事件，南极大陆在远古时期的环境要远比原先设想的更加温暖潮湿。在15~20Ma前南极的夏季温度要比现在高出大约11℃，最高可以达到大约7℃。这一南极地区的“绿化”过程最高峰大致出现在中新世中期，距今大约16.4~15.7Ma。中新世中期的温暖环境被认为应当对应于400~600ppm的大气二氧化碳浓度。这一事件与16.4~15.7Ma哥伦比亚河溢流玄武岩喷发时间相对应（见后文）。

该项研究表明，单一的温室效应不能解释“古新世-始新世极热事件”， 即便考虑了当时地球上跟今天不同的地理、海洋和生物环境，气候模型根据二氧化碳增加而推演出来的气温升高速度，仍然远远落后于地质记录里的实际气温增幅。他们的气候模型，似乎漏算了某个重要的因素。这个因素，可能是云。

这一结论惊世骇俗，是一曲温室效应万能论的葬歌。

两次极热事件都与火山喷发相关，气象学家不能视而不见：这是一场地质学家与气象学家之间的战争。

相信模型模拟，还是相信历史证据？

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“好晒啊，云赶紧遮住太阳就好了”——对不起，以后可能没有云了

果壳网1小时前

最近，科学家们发现，如果全球温度继续升高，天上的层积云将可能迅速消失。到那时，地球将会迎来高达12℃的升温——这种变化无疑是毁灭性的。

5600万年前，地球上二氧化碳浓度激增，短短几千年内气温陡升5℃。陆地上动植物被迫向两极迁移，海洋生物则因为海水酸化和缺氧而大量死亡。这一事件在世界各地的地层中留下了丰富的证据，史称“古新世-始新世极热事件”。

而当时二氧化碳激增的速度，只有今天的1/10。

留存在地层里的历史记录，让气候学家有机会检验他们的气候模型。然而，即便考虑了当时地球上跟今天不同的地理、海洋和生物环境，气候模型根据二氧化碳增加而推演出来的气温升高速度，仍然远远落后于地质记录里的实际气温增幅。他们的气候模型，似乎漏算了某个重要的因素。这个因素，可能是云。

在如今的地球上，每时每刻都有2/3的地表被云层覆盖。相对于颜色更深的陆地和海洋，白色的云层会反射更多的阳光。然而，随着地球变暖，云也会变少。这会带来一个恶性循环：气温升高→云变少→反射阳光减少→吸收阳光增多→气温升得更高→云变得更少……

这一效应此前在较为粗略的模型中就有显现，但直到现在，气候学家才有能力使用超级计算机，细致地模拟升温过程中云量的具体变化。确切来说，他们模拟了高度较低、降温效果最显著的层积云。

把这一因素纳入气候模型之后，他们发现，对于当年的那场“古新世-始新世极热事件”，气候模型的结果终于跟地层里的记录对应上了。二氧化碳浓度增长导致气温升高，再加上云量减少带来的恶性循环，足以解释5600万年前地球的温度骤升。这一成果，在2月25日发表在了《自然‧地球科学》这本顶级刊物上。

计算机模拟显示，云盖的消失不是一个渐进的过程，而是存在一个临界点——当大气中的二氧化碳浓度升高到1200 ppm，层积云就会变得不稳定而迅速消散。前面说过，今天大气中二氧化碳浓度激增的速度，是5600万年前“古新世-始新世极热事件”的10倍。仍像现在这样照常使用化石燃料的话，超过这个临界值大概用不了100年的时间。

气候变化对云的影响

如果只考虑温室效应，临界浓度会让地球的平均气温升高4℃。可别小瞧了这个数字。跟上一次冰河世纪相比，今天地球的平均气温不过高了4.5℃而已。5600万年前的“古新世-始新世极热事件”，赤道区域变成不毛之地，海洋生物大规模死亡，也只是因为气温升高了区区5℃。、而现在，如果新的气候模型是正确的，超过临界浓度之后，云盖会迅速消失，让地球表面吸收更多的光照，导致平均气温在温室效应已经升高的4℃之上，再飙升大约8℃。那可就是12℃的升温呀！这样的气候剧变，从各个层面上说，都将是毁灭性的。

当然，乐观一点来看，新的气候模型可能也未必准确，更何况还有差不多100年的时间，今天看到这篇文章的人，大概没什么机会亲眼看到那一天的到来。大概率来说，这件事与你无关，可以高高挂起了。

只不过，如果每个人都这么想的话，人类文明的末日大概就真的不远了。

作者：steed

编辑：喵酱

一个AI

怎么，活不到100年以后就觉得气候变化跟你没关系了嘛？

http://www.yidianzixun.com/article/0LNcvlHf

中新世中期的温暖环境对应于大气CO₂高浓度和火山强喷发

——试论温室效应的控制系统

杨冬红^1,2, 杨德彬³, 杨学祥⁴

1 吉林大学古生物学与地层学研究中心, 长春  130026

2 吉林大学东北亚生物演化与环境教育部重点实验室, 长春  130026

3吉林大学地球科学学院, 长春  163001

4 吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春  130026

摘  要  温室效应不是气候变化的唯一因素，温室气体的主体不是二氧化碳而是水汽。当水汽凝聚为云，就会遮蔽阳光，起到降温作用。太阳辐射量变化不足以解释气候变化的振幅，关键在于存在太阳能量积累和释放的多种效应，其中“海底藏冷效应”和“海洋锅炉效应”最为显著。太阳能在地球各圈层的不同分配也是地表气候变化的原因之一，其中“地磁层漏能效应”和“臭氧洞漏能效应”最为显著。气候变化周期是天文周期微力激发的结果，其能量来自太阳能量的长期积累。

关键词  潮汐，地震，太阳能，温室效应，水汽

doi:                       中图分类号 P                收稿日期

Study on cause of formation in Earth’s climatic change (1)

—Greenhouse effect is not only one effect of climatic changes

YANG Dong-Hong^{1, 2}, YANG De-Bin³,YANG Xue-Xiang⁴

1 Research Center of Palaeontology & Stratigrfaphy, Jilin University,Changchun 130026,China

2 Key-Lab for Evolution of Past Life and Enviroment in Northeast Asia, Ministry of Eduation China, Jilin University, Changchun 130061, China

3 College of Earth Science, Jilin University, Changchun 130061,China

4 College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026,China

Abstract  The greenhouse is not only one effect of global worming and CO₂ is not the most inportant factor of greenhouse, but water vapor. When the water vapor condenses into clouds to occlude the sunlight, it will cause cooling effect. Because the energy of the sun can get together into other form of energy, we can use the solar energy to explain the natural huge change, such as “cold energy into the bottom of the ocean” and “sea become into boiler”. The other reason is that the solar energy distributes different layeres of the earth, such as leakage energy in magnetic sphere and ozonosphere. Climate change cycle is the stimulating effect of astronomical cycle micro-force, whose energy comes from long simulation of solar energy.

Keywords  tide, earthquake, solar energy, greenhouse effect, water vapor

1 引言

最近一项研究发现，南极大陆在远古时期的环境要远比原先设想的更加温暖潮湿。在15~20Ma前南极的夏季温度要比现在高出大约11℃，最高可以达到大约7℃。这一南极地区的“绿化”过程最高峰大致出现在中新世中期，距今大约16.4~15.7Ma。中新世中期的温暖环境被认为应当对应于400~600ppm的大气二氧化碳浓度^[1]。

叶淑华院士指出，在距今0.65-1.4亿年前的白垩纪，地磁场突然倒转，岩浆活动非常剧烈；大气温度比现在高18℃左右；海平面比现在约高150米；地球的自转变快；古生物大量灭绝；大气中CO₂的含量十倍于现在；陨石增多。对于这些事件的解释可能是，由于一颗小行星撞击了地球。另外此时的太阳系处于一个特殊的位置，位于银河系的远银心点^[2]。

大气温度升高与温室气体的增加一一对应，这是温室理论产生的事实根据，一个重要问题是，大气温室气体的浓度是由什么因素控制？

2 巨大火成区

陆地和海洋含碳量远大于大气，存储在海洋中的碳只要释放2%，就将使大气中的CO₂含量增加一倍^[3]。白垩纪大气碳含量是目前的8~10倍^[4,5]，末次冰期高峰时大气CO₂和CH₄含量分别比现在减少30~40%和50%^[6]。构造运动释气和海洋增温排气是主要原因^[5]。

火山活动是大气温室气体的主要来源。据Gerlach的估算，全球陆相火山以宁静方式放出CO₂的速率为每年792 百万吨，而陆相火山喷发出的CO₂的速率仅为每年66 百万吨^[7]。前者是后者的12倍多。宁静方式火山放气没有明显的火山灰，其增温效果显著。

据Coffin和Eldholm（1993）海洋考察结果，巨大火成区所显示的大陆溢流玄武岩和大洋溢流玄武岩的喷发强度与大气CO₂高浓度对应（见图1-3）^[8]。

120Ma前海底热幔柱喷发形成翁通爪哇海台，其释放的热量为6×10²⁶J，海洋的质量为1.45×10²⁴g，可使全球海水温度增高33℃，平均每万年海温升高0.1℃^[4]。有证据表明，在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4⁰C以上^[9]。海底火山活动引发的海温增高和CO₂排放在全球气候变化中的作用不容忽视，这是白垩纪强烈火山活动、大气中高浓度CO₂和异常高温一一对应的原因。最近发现在15~20Ma前南极的夏季温度要比现在高出大约11℃，最高可以达到大约7℃。这一南极地区的“绿化”过程最高峰大致出现在中新世中期，距今大约16.4~15.7Ma。中新世中期的温暖环境被认为应当对应于400~600ppm的大气二氧化碳浓度^[1]。15 Ma前发生的哥伦比亚溢流玄武岩喷发是大气CO₂浓度增加的原因（见图2）。

图1 全球巨大火成区

图2  1.5亿年以来海平面变化、全球气温变化、黑色岩、大规模生物灭绝

图3  1.2亿年以来热幔柱喷发的规模比较：规模变小与气温变冷对应

1000km³熔岩要释放1.6×10¹³ kg的CO₂，3×10¹²kg的硫和3×10¹⁰kg的卤素。一个巨大火成区的累积过程要发生上千次这样的喷发，它使现代人类造成的污染物产生的影响相形见绌^[4]。120Ma前海底热幔柱喷发形成翁通爪哇海台的体积为36×10⁶km³，15 Ma前发生的哥伦比亚溢流玄武岩体积为1.3×10⁶km³，释放的CO₂分别为5.8×10¹⁷ kg和2.1×10¹⁶ kg。

3 火山活动强度与地球自转变化的对应性

现代火山活动有明显致冷的记录。短周期的对应关系是：小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。但是，火山长周期的对应关系却是：火山活动峰值与全球无冰期对应，而谷值与大冰期对应（见图1）^[10]。图2、图3 和图4有很好的对应性。Larson给出了1.5亿年以来全球地磁、洋壳产量、古温度、古海平面、黑色页岩的异常变化，与图2-4的变化趋势基本一致^[11]。

图4  北美火山活动曲线[据Engel and Engel, 1964^[10]

Fig. 4  The cure of volcanic activity in North America[after Engel and Engel, 1964^[10]

任振球认为，古地球自转可能存在间隔2亿多年的准周期，图5给出了朔望月天数变化所表示的地球自转速度变化曲线^[12]。从图5中可以看出，1.4亿年中生代，地球自转速度处于高峰；2.3亿年前二叠纪，地球自转速度处于低谷。

Whyte指出，在过去4.5亿年中地球旋转速率、地磁轴视极移、洋脊的活动、海平面和气候变化有伴随出现的现象。地球旋转加速时期主要对应了正极性时期，而旋转减慢时期主要对应了负极性时期，前者如志留纪至早泥盆纪和中生代，这阶段由于地球旋转速度加快，使地磁极具正极性、洋脊活动增强、全球性海侵和古气候变暖。自晚泥盆纪至二叠纪和新生代，是地球旋转速度减慢时期，表现为负极性为主、洋脊活动减弱、全球性海退、气候剧烈变化和出现大冰期。这些资料表明，在几亿年时间尺度上，各种地质旋回有一定程度的相关性存在，与地球自转速度变化相对应^[13]。

图5  近5亿年来朔望月天数的变化[据任振球, 1990 ^[12]

Fig. 5 The change in number of days in synodic month in recent 5 hundred million years [after Ren, 1990 ^[12]

对比图4和图5 ，两种曲线有相同的变化趋势：火山活动高峰对应地球自转加快，火山活动低谷对应地球自转减慢。表1给出了这种地质旋回与地球自转周期的相关关系，热幔柱强烈喷发导致大量生物灭绝^[24]。

表1  地球自转周期与地质旋回

Table 1  Earth’s rotation periods and geological cycles

根据地质和气象等综合数据，表2给出地球自转周期、地质旋回、气候变化和地磁变化的对应规律，与图4和图5地球自转变化曲线和火山活动变化曲线相对应。特别值得指出的是，地壳相对地核自转减慢对应地磁反向，地壳相对地核自转加快对应地磁正向，这一现象的发现为地球各圈层差异旋转影响地磁反向提供了证据。

表2  地球自转周期、地质旋回和地磁极性倒转^{[1, 2, 16, 21]}

Table 2  Earth’s rotation periods, geological cycles and geomagnetic polarity reverse ^{[1, 2, 16, 21]}

4重力分异导致地核的能量积累和释放

巨大火成区来自核幔边界热幔柱的猛烈喷发（见图3）^{[8, 11]}。核幔边界热幔柱喷发的能量又来自何处？

理论模型的研究表明，重力分异不仅把一个均匀密度的地球变为密度分层的地球，而且把一个整体自转的地球变为分层差异旋转的地球。在重物质向地心集中的同时，自转动能也向地核集中，使地核自转变快，使地壳和地幔自转变慢，形成地球内外圈层的差异旋转，核幔边界成为圈层角动量交换的边界^{[5, 14-16]}。本来重物质向地心集中，地球的转动惯量变小，自转速度应该加快，圈层差异旋转掩盖了这一真相。当圈层角动量交换将部分动能变为热能积累在核幔边界，使外核成为液态物质的同时，地壳、地幔和地核以统一的速度自转，地壳和地幔自转速度变快，地核自转速度变慢，整个地球的自转速度要大于重力分异前的自转速度。这是核幔边界的热幔柱大规模喷发与地球自转加速相对应的原因。太阳风和太阳辐射量的变化可以压缩地球磁场，增强或减弱核幔角动量交换，对核幔边界的热幔柱活动有控制作用（见图6）。

       图6 太阳辐射变化、核幔角动量交换和气候变化的关系^[8，11]

       Fig.6 Relation among solar radiation, core-mantle angular momentum and climate change

由于内核相对地壳地幔的差异旋转，核幔角动量交换使部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界（赤道处的核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，形成中生代全球无冰温暖气候，这一过程称之为海洋锅炉效应^[4]。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15℃，大气冷却了10~15℃^[6]。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视。

5 讨论和结论

5500万年北大西洋火山边缘以及生物灭绝并不是一个孤立事件，南极大陆在远古时期的环境要远比原先设想的更加温暖潮湿。在15~20Ma前南极的夏季温度要比现在高出大约11℃，最高可以达到大约7℃。这一南极地区的“绿化”过程最高峰大致出现在中新世中期，距今大约16.4~15.7Ma。中新世中期的温暖环境被认为应当对应于400~600ppm的大气二氧化碳浓度。这一事件与16.4~15.7Ma哥伦比亚溢流玄武岩喷发时间相对应。

该项研究表明，单一的温室效应不能解释“古新世-始新世极热事件”， 即便考虑了当时地球上跟今天不同的地理、海洋和生物环境，气候模型根据二氧化碳增加而推演出来的气温升高速度，仍然远远落后于地质记录里的实际气温增幅。他们的气候模型，似乎漏算了某个重要的因素。这个因素，可能是云。

这一结论惊世骇俗，是一曲温室效应万能论的葬歌。

两次极热事件都与火山喷发相关，气象学家不能视而不见：这是一场地质学家与气象学家之间的战争。

相信模型模拟，还是相信历史证据？

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