人类历史中的气候变化:从史前到现代

引言 大约1万年前，地球上气候温暖，水源充足。在这种自然条件下，农民开始开垦新田，种植谷物。源源不断的粮食盈余为人口增长提供了保障。新兴城镇催生了各行各业对工匠和技师的需求，人类社会也变得日益复杂。蓬勃发展的经济使得政治和宗教领袖有足够的财力来建造精美的宫殿和纪念碑，如巴比伦庙塔、埃及金字塔、狮身人面像等。在上一个冰川期（俗称“冰河时代”）结束之后的漫长暖期中，世界上许多地区都孕育出了类似的复杂社会和文明。它们基本上都遵循着相同的演化模式。 与此不同，还有另外一种气候演化趋势。盛行风的转移带走了原先固定的降雨，曾经肥沃的地区逐渐干涸。随着土壤盐度的上升，食物供应量锐减，大城市赖以生存的基础消失。人们被迫离开原先居住的地方。而随着人口的流失，城市综合体以及与之相关的文化和社会也无以为继。长期严重干旱所带来的恶果，*终引发了人类文明的崩溃或倒退。不管是现在还是未来，气候变化引起的特大干旱始终是人类社会要面临的严峻挑战。 另外一些复杂社会也同样面临着气候变化的威胁。狂风暴雨导致洪水频发，发生饥荒的风险越来越大。高海拔地区的农作物产量也受到寒冷冬季的影响。那些处于极端边缘地带的居民有的放弃了自己的村庄，有的则转而寻求更高效的热源。当权者也设法提高赈灾能力。局部气候变化虽然造成了方方面面的损失，但有些社会也找到了应对这种变化的方法。 以上3种情形向我们展示了气候变化和人类历史之间的相互作用。在**种情形中，与农业发展相适宜的气候条件促进了文明的兴盛，从农业中获取的大量盈余保障了文明的繁荣。在第二种情形中，降水量的急剧变化迫使人们背井离乡，放弃自己的家园。第三种情形则显示了气候变化可能带来的挑战以及人们在应对气候变化时所表现出的复原力和适应力。从人类文明诞生至今，气候对人类历史的影响在方方面面都有所体现。本书所论述的正是气候和人类社会之间存在的这种重要且复杂多变的相互作用。 ·· 科学与历史的研究方法 ·· 通常，历史学家所关注的主要是重要的历史现象而非气候问题。传统的自上而下的历史研究方法描述的都是大人物的成败，他们或许是领袖、精英，或许是先知、皇帝、君王、军事指挥官、总统，抑或是那些领导反抗力量的杰出人物。有时，为了修正这种对大人物大书特书的传统，历史学家也会采用多种不同的方法，尝试从其他角度重塑历史。因此，史学研究的重心逐渐转移到了社会史、经济史和性别史上。另一些历史学家则完全舍弃了这种自上而下的研究方法，转而将目光投向底层，从那些受压迫或边缘群体的视角出发来看待历史。尽管如此，除了极少数特例之外，历史学家很少对气候的重要性予以足够的关注。相反，他们往往只是轻描淡写地提及，气候条件为其他历史事件和发展趋势提供了一个总体框架或基础。直到*近几十年，随着人们对气候研究兴趣的激增，历史学家才逐渐把气候条件作为影响历史进程的一个重要影响因素来看待。 几乎可以断言，没有哪一起历史事件是由单一因素造成的。许多重大历史事件都可以证明这一点，如法国大革命的爆发、希特勒的崛起、苏联的解体等。除了*极端的自然灾害或战争灾难之外，几乎所有重大事件或趋势都是多种因素共同作用的结果。本书想要展示给读者的重要一点是：虽然气候变化从根本上影响着人类历史的各个方面，但同时也不能忽视气候与影响历史的其他因素间的相互作用。因此，我们在密切关注气候因素的同时，也必须承认，正是气候变化与其他因素的相互作用才*终使人类历史走向了特定的结果。 无论是历史研究还是气候科学都处于不断的演进之中。这一点在后者身上似乎表现得更为明显；然而，许多人类社会的关于气候的文字记载仅有寥寥数笔，有些甚至根本没有。尽管考古学可以提供些许相关信息，但很多时候对气候和人类历史之间关系的研究还是难以得出定论。有关北大西洋格陵兰岛上，维京人定居点消亡的研究就是一个典型例子。鉴于此，本书想要呈现给读者的不是一个个简单的结论，而是要清楚地展示出在何种情况下对气候和人类历史的研究会得出多种解释或推论。在多种解释并存的情况下（正如前文提到的维京人定居点的例子），正在进行的研究可能会加强或削弱某种解释的合理性，或是促进气候条件和人类历史之间相互作用的新模型的产生。 气候科学和历史研究在许多方面既会相互印证，也会存在分歧，二者的结合可以开拓出新的研究领域。各种强大因素之间的复杂作用，使得多种解释都具有合理性，然而，以往的历史研究和气候科学却给出了很多定论。从历史的角度来看，我们对人类迁徙时间的掌握越来越确切，知道人类文明和社会何时诞生，何时衰落。在某些情况下，还可以较为精确地估算出当时的人口数量，确定他们的燃料来源和使用方式以及他们所应用的新技术，甚至还可以详细地绘制出许多文明的政治年表。 在人类历史上，关于气候变化影响的记录，时而丰富，时而匮乏，主要取决于不同的年代和地域。有些社会留下了丰富的文字记录和遗迹，研究者们便比较容易从中发掘出直接证据，而对于另外一些没有留下文字记载或缺乏复杂政权的社会，想要掌握更多的证据就比较困难。 从气候科学的角度出发，我们整合了天文学、地质学和气候学等几个领域的知识，以了解过去300万年间冰原生长和消融的情况，并已经成功地对过去大约150万年间的空气样本进行了测量。从各种地质记录中获取的常规代用指标，帮助我们掌握了地球上过去不同时期的气候条件和当下显现出的新趋势，这将有助于解决许多悬而未决的问题。我们看到全新世即*近的1.17万年，是一个相对而言气候总体稳定的时期，但我们也认识到气候系统短期的不稳定同样会对人类文明产生影响。关于人类活动对当前气候的影响，科学界已经达成了压倒性的共识——从人类祖先**次在地球上留下足迹以来，气候变暖的趋势便从未改变。 ·· 气候变化的时间尺度 ·· 我们以不同的时间尺度来考察气候和人类之间的相互作用，既关注那些全球范围内对人类进化和早期变革产生影响的长期变化，也关注对局部地区产生小范围影响和后果的短期震荡。在讨论气候变化时，很重要的一点是必须要分清“外部因素”和“内部过程”这两个概念。外部因素又被称为“气候作用力”，可导致气候变暖或变冷；内部过程，是指对原始变化的放大或抵消，又被称为“反馈”。“作用力”和“反馈”二者相互作用，从而引发气候的变化。其他过程在全球范围内重新分配能源，但对全球气温缺乏持久的影响——它们所反映的是气候变异，而不是气候变化。气候变异和总体变化都会对人类历史产生影响。 导致气候变化的因素众多，其中就包括地球能源预算的变化，即从太阳获得的能量与从地球返回太空的能量之比。如果能量的输入和输出处于平衡状态，那么整体气温将保持不变。一旦地球接收到的太阳光量或反射回太空的太阳光量发生变化，全球气温便会随之受到影响。和太阳光一样，大气层也是地球的热源之一。大气层释放热能的总量取决于温室效应的强度。大气层中的气体如二氧化碳、水蒸气、甲烷和一氧化二氮等，不会对穿过大气层的阳光形成阻碍，却可以高效地吸收来自地球表面的热量。这就是它们被称为温室气体的原因——对可见光的传播不会形成阻碍，但却能有效地吸收热能。热能的吸收促使大气整体温度升高，而变暖后的大气层又向四面八方散发热量。这些热量除小部分反射回太空外，大部分则朝向地球辐射。与前工业化时期相比，地球大气层的温度已经升高了30℃左右。二氧化碳是空气中除了水蒸气之外，含量*高的温室气体。其他温室气体如甲烷和一氧化二氮等，虽然含量较低，但吸收热量的效率却极高。气体浓度和吸热能力是科学家在量化气体对地球气候影响时要同时考虑到的两个重要因素。 在地质时间尺度上，同样有多个因素会对气候变化产生影响。例如，地球表面化学风化作用的缓慢过程会从大气中吸收二氧化碳，在长达数百万年的时间里影响着地球温室效应的强度。据推测，大约从5000万年前开始，与喜马拉雅山脉造山运动相伴的风化作用增强，致使那一时期的整体气温呈现下降趋势。地球构造板块的移动同样以其独特的方式影响着气候，例如，大陆位置的变化迫使洋流改道等。这种影响虽然十分神奇，但本书对此仅作简单提及，因为尽管板块运动在气候变化中扮演着重要角色，但它的作用速度过于缓慢，时间过于漫长，对人类历史的影响可以说是微乎其微。 从更短的时间尺度上来看，在人类祖先生存的数百万年里，气候变化影响了食物的供应，由此推动了人类进化。在数万年至数十万年的时间尺度上，气候变化主要受地球轨道变化的驱动，与冰川期、间冰期之间的循环相关。塞尔维亚天体物理学家米卢廷·米兰科维奇曾在20世纪20年代提出，这种气候变化与日地轨道关系的变化有关。虽然这些被命名为“米兰科维奇循环”的周期，主要与过去几百万年间大冰原的生长和消退有关，但它们也通过对季风强度的影响改变着全新世的人类历史。 在全新世，气候变化主要来源于火山活动、太阳活动变异以及温室气体浓度变化所带来的影响。全新世时期的太阳变异主要与太阳黑子活动有关，目前太阳黑子活动的周期为11年。当太阳黑子触发气候系统的内部反馈时，与其相关的太阳输出的微小变化就会对气候产生复杂的影响。与此类似，大型火山爆发引发的短期降温，如果被地球的内部过程所放大，就可能会产生更加持久的影响。如果放在一千年或更短的时间尺度上来看，气候系统内部变化的作用会显得更加突出。例如，深海环流的变化与过去气候的迅速改变有关，1.2 万年前新仙女木期，地球气温骤降就是一例。地球气候系统的其他扰动，如厄尔尼诺-南方涛动和北大西洋涛动，会在不同的时间尺度上（一季、一年甚至数十年）影响着全球的气候和天气变化。 ·· 崩溃与复原力 ·· 气候和人类历史之间的相互作用可以引发许多方向上的变化。从*基础的一点来看，适宜的气候是人类生存所必不可少的条件。一个简单的思维实验就可以清楚地表明这一点：人们很难想象，在数亿年前遥远的地质年代，在极度寒冷和炎热的环境下会出现繁荣昌盛的人类社会。从更短的时间尺度上来看，在人类祖先存在的数百万年里，气候变化影响了食物的供应，并帮助推动了进化的法则。再进一步看，新石器时代以来，气候一方面可能为人类提供了丰富的食物来源，有助于人类社会的繁荣，另一方面，也有可能会对复杂社会起到削弱和破坏的作用。几个世纪以来，对人类社会崩溃的研究一直吸引着历史学家，尤其是诸如罗马帝国的灭亡这样的案例。随着气候历史的发展，研究者们已经把气候变化看作是社会崩溃的一个主要因素来进行研究。 然而，崩溃理论也遭到了许多批评。反对者经常强调的一点是，蕴藏在崩溃这一事实背后的，实际上是更持久、更缓慢、更复杂的过渡时期。他们同样引用罗马历史来论证自己的观点。持过渡论的历史学家认为，罗马文化并没有因为突如其来的入侵而急剧崩溃，它们在某些地区长久地延续了下去，罗马社会的许多元素也经受住了政治变革的考验。 在气候史上，这种崩溃与过渡间的争论并不鲜见。因此，另外一种不同的研究视角，不再聚焦人类社会崩溃的原因，而是转而关注人类社会的复原力和适应力。值得深思的是，对社会崩溃现象的过度强调，可能会诱导人们将一切主要趋势或事件都视为引发崩溃的原因。而复原力研究也面临着同样的风险。人类社会度过了一次又一次的危机，但它们的复原力并不是无限的。因此，本书将这两个方面的问题都考虑在内，将人类社会的危机乃至崩溃以及人类的复原力和适应力同时呈现于读者面前。