【正文】 （2004）等對南極冰芯的研究，揭示氣候變化存在 10萬年、。美國人Kukla通過對歐洲黃土的地磁研究，發(fā)現(xiàn)在過去的73萬年中有7次冰期與間冰期氣候旋回，旋回的平均時間尺度為10萬年。劉東生、丁仲禮等對中國黃土的地磁研究和頻譜分析也顯示第四季氣候存在10萬年、。經(jīng)典的4次冰期理論被新的認識所打破。20世紀(jì)80年代后期以來, Heinrich在研究北大西洋的深海鉆孔記錄時，發(fā)現(xiàn)在末次冰期的沉積物中存在6層冰漂碎屑層（Icerafted detritus，簡稱IRD），并認為這些碎屑層是來自北極冰蓋的浮冰向北大西洋地區(qū)漂浮時融化沉積下來的。由于浮冰的融化導(dǎo)致了海洋表層溫度的急驟降低及短期的氣候事件，其后的研究者們將這些周期為510ka的氣候事件稱為 Heinrich (H)事件。Dansgaard等對格陵蘭冰芯的研究發(fā)現(xiàn)，末次冰期氣候發(fā)生了一系列千年尺度的快速、大幅度冷暖變化，即后來以Dansgaard 和Oeschegar命名的Dansgaard –Oeschegar旋回。這些呈鋸齒狀變化的氣候突變事件具有以下特點：從冷向暖的轉(zhuǎn)變極為快速，往往幾十年內(nèi)完成，溫度變化在7℃左右，接下來的暖期可以被鎖定幾十年甚至幾千年。從暖向冷的轉(zhuǎn)變相對較慢或是階段進行。Bond等將北大西洋DSDP607及V2338深海鉆孔的pachyderma有孔蟲含量曲線與格陵蘭冰蓋的δ18O記錄對比之后認為冰芯記錄的千年尺度的DO事件同樣存在于北大西洋深海沉積中，二者都具有持續(xù)時間短，氣候變化幅度大的特點。Bond同時分析了這兩個鉆孔大于150微米粒級顆粒的含量（以每克樣品中 大于150微米的顆粒的數(shù)量來表示），認為大于150微米峰谷曲線上的變化代表了北大西洋冰漂事件的旋回，共有13個冰漂事件旋回，每個旋回的時間尺度為20003000a。這就是北大西洋冰漂事件的Bond旋回。其后Bond等對VM2814和VM29191深海鉆孔研究后發(fā)現(xiàn)全新世也存在千年周期的冰筏事件。Heinrich(H)事件的發(fā)現(xiàn)，特別是在冰芯中發(fā)現(xiàn)了具有千年尺度的氣候波動DO顫動以及包括Heinrich事件在內(nèi)的Bond旋回，人們開始認識到氣候系統(tǒng)存在不穩(wěn)定性，打破了人們習(xí)慣于氣候變化需要上千年以上的時間尺度這一傳統(tǒng)觀念。氣候研究中還發(fā)現(xiàn)了一些百年尺度的氣候變化，.，持續(xù)400年左右。洪業(yè)湯等利用泥炭植物纖維素氧同位素(δ18O)氣候代用記錄研究過去5000a氣候變化，發(fā)現(xiàn)過去5000a中存在34次急速的氣候冷暖變化，以及氣候變化的86a,101a, 110a ,127a,132a, 140a, 155a, 207a, 245a, 311a,820a和1050a等周期。百年尺度氣候變化的發(fā)現(xiàn)，使氣候變化具有突變性的觀念也開始被廣泛接受，關(guān)于氣候突變發(fā)生的時間尺度已經(jīng)由千年縮小到百年甚至十年之內(nèi)。3 氣候變化的驅(qū)動力機制天體撞擊被認為是百萬年以上尺度氣候變化的原因之一，全球降溫與天體撞擊有相當(dāng)密切的關(guān)系， “核冬天”可能對全球氣候變冷起到了誘發(fā)作用。造山運動對氣候有重要影響，山地隆升改變了全球的地球化學(xué)機制，迎風(fēng)坡降雨增多加重巖石風(fēng)化，風(fēng)化過程消耗大量的CO2，降低了CO2的溫室效應(yīng)使全球氣候變冷。造山運動能改變大氣環(huán)流，山脈在迎風(fēng)一側(cè)產(chǎn)生強降水，并有利于雪的積累和冰川形成。(十萬年—萬年) 氣候變化的驅(qū)動力機制（米蘭科維奇假說）南斯拉夫氣候?qū)W家米蘭柯維奇在20世紀(jì)30年代提出，第四紀(jì)冰期—間冰期旋回的發(fā)生是由于地球軌道要素（偏心率，地軸傾角，歲差）的周期性變化所致，北半球高緯度地區(qū)接受的夏季太陽輻射變化導(dǎo)致全球的氣候變化。，、。環(huán)境代用指標(biāo)的頻譜分析顯示第四紀(jì)氣候變化存在約210萬年尺度的周期性氣候變化，天文因素解釋第四紀(jì)冰期—間冰期的米蘭科維奇假說因得到深海沉積、黃土、冰芯等地質(zhì)證據(jù)的支持而被廣泛接受。盡管米蘭科維奇假說被人們普遍接受，但是軌道參數(shù)變化不能解釋10萬年周期產(chǎn)生的原因，以及周期的轉(zhuǎn)型問題，不能解釋南北半球同時變冷的事實。因而許多科學(xué)家仍在努力尋找軌道尺度氣候變化的真正原因。 溫鹽環(huán)流說驅(qū)動氣候變化的另一個假說是溫鹽環(huán)流說，于20世紀(jì)90年代由Broecker提出，其原理是由于不同地區(qū)溫度和鹽度的差異，導(dǎo)致海水密度分布不均勻形成熱力學(xué)海流,這種由溫度和鹽度梯度驅(qū)動的洋流，被稱為溫鹽環(huán)流。全球大洋中90%的水體受溫鹽環(huán)流影響,是全球大氣海洋能量交換的主要方式。極地地區(qū)寒冷、高鹽、高密度的海水強烈下沉,形成底層和深層流，北大西洋高鹽度的深層流向南繞過非洲南端,除部分北流到印度洋外，其余向東流入太平洋，并在北太平洋上升到海洋表面，然后在上層向西運動返回到大西洋，從而構(gòu)成了一個跨越各大洋的海洋傳送帶。研究認為該傳送帶向高緯地區(qū)輸送的熱量遠超過地球軌道要素引起的日照率變化所產(chǎn)生的影響，是影響高緯地區(qū)冰蓋生消的重要原因,進而提出了大洋環(huán)流氣候模式來解釋第四紀(jì)冰期間冰期的轉(zhuǎn)換機制。冰蓋假說和淡水驅(qū)動說與溫鹽環(huán)流假說的驅(qū)動力有相近之處,認為洪水的災(zāi)難性排泄，使勞倫冰蓋前緣后撤，原來經(jīng)由密西西比河進入墨西哥灣的融冰水直接進入北大西洋。大量冷水進入北大西洋后，使洋面上大氣降溫，減少了對流，北大西洋上空西風(fēng)強度減弱。更重要的是，由于海洋表面被淡水覆蓋，原先存在的北大西洋溫鹽環(huán)流被終止。這種溫鹽環(huán)流一旦終止，來自熱帶的溫暖海水不再流進北大西洋因而不能調(diào)節(jié)大氣溫度，歐洲北部進入冰期狀態(tài)。Barber等也認為晚更新世和全新世氣候突變與溫鹽環(huán)流變化有關(guān)。古地磁場引起氣候變化的機制目前存在不同的解釋。通常認為，正常時期地磁場受太陽風(fēng)的影響，形成磁層和磁尾，太陽風(fēng)帶來的高能粒子被磁層俘獲,聚集在地球的高空，地球表面受范艾倫帶的保護免受過量的太陽輻射。極性轉(zhuǎn)變時期，地磁場強度大約降到原強度的1/4，這意味著地磁場的屏蔽作用降低，強烈的太陽輻射直接到達大氣層和地表，造成地表上接受的太陽輻射增強，從而引起氣候變暖。 中國北方第四紀(jì)黃土、泥河灣盆地、黃海陸架磁性地層記錄的古地磁極倒轉(zhuǎn)與氣候變化之間的關(guān)系表明，第四紀(jì)古地磁極倒轉(zhuǎn)與氣候變化有著一定的耦合關(guān)系，Matuyama/Gauss古地磁極界限及Brunhes/Matuyama古地磁界限與第四紀(jì)氣候全面變冷相對應(yīng)，Matuyama負極性時中的正極性亞時及Brunhes正極性時中的負極性亞時與第四紀(jì)氣候變暖期相一致。第四紀(jì)古地磁極倒轉(zhuǎn)可能是第四紀(jì)氣候冷暖波動變化的主要驅(qū)動因素之一。高曉清等認為地磁場的變化與全球氣候變化有其內(nèi)在聯(lián)系，地磁場變強(弱)與全球氣溫上升(下降)相對應(yīng)，但氣溫變化滯后于地磁場的變化。地磁場影響氣候變化的可能途徑之一是地球內(nèi)部不斷向大氣釋放焦耳熱而影響氣候變化。湯懋蒼等認為宇宙磁場通過“變壓器效應(yīng)”調(diào)制地核中的Lorenz力，使地核環(huán)流變化,進而影響地球系統(tǒng)演化。（萬年—10年）尺度氣候變化的驅(qū)動力機制亞軌道時間尺度上的氣候變化的成因機制目前仍不清楚，除北大西洋溫鹽環(huán)流的解釋之外最近又出現(xiàn)了幾個新的觀點：太陽驅(qū)動說的支持者認為太陽活動的周期變化是導(dǎo)致氣候變化的主要因素。有兩種觀點，直接驅(qū)動說和間接驅(qū)動說。直接驅(qū)動說認為太陽活動的周期變化直接引起太陽輻射的變化，導(dǎo)致地球得到的熱量發(fā)生周期變化 從而引起氣候變化。洪業(yè)湯等認為地球氣候?qū)μ栞椛潋?qū)動作用的響應(yīng)是很靈敏的。在10100a時間尺度上,復(fù)雜多變的氣候很可能是復(fù)雜多變的太陽活動驅(qū)動的結(jié)果。間接驅(qū)動說認為太陽活動的周期變化首先引起紫外輻射變化，紫外線的變化使平流層中的臭氧量發(fā)生變化，平流層的溫度隨之發(fā)生變化，平流層的溫度變化向下傳到對流層從而導(dǎo)致氣候變化。間接驅(qū)動說認為太陽活動變化導(dǎo)致宇宙射線的變化從而影響大氣中的云量，云量在地球熱量平衡中很重要，云量的變化最終導(dǎo)致地球上氣候變化。Bond等人認為太陽輸出減少導(dǎo)致全新世北大西洋千年周期的冰筏事件，另外太陽驅(qū)動的北大西洋溫鹽環(huán)流反轉(zhuǎn)放大了太陽驅(qū)動的影響使之影響全球氣候。Dominik Fleitmann等認為太陽輸出影響西南季風(fēng)從而影響季風(fēng)區(qū)降水。一個跨越冰期間冰期的ENSO模型顯示低緯度地區(qū)太陽輻射變化導(dǎo)致ENSO頻率和強度的變化。Luc Beaufort等認為受太陽影響存在一個23ky 的類ENSO周期，ENSO強度的變化影響赤道地區(qū)的溫鹽傾斜變化。這個周期還影響CO2循環(huán)。因而在全新世氣候活動中起主要作用。太陽輻射變化量很小，因此有人對太陽驅(qū)動持懷疑態(tài)度。間接驅(qū)動說在一定程度上彌補了直接驅(qū)動說的不足。太陽直接驅(qū)動了地球表面的各種過程,是地球氣候變化的最大外在因素，我們?nèi)缃駥μ杻?nèi)部變化的機制仍然知之甚少,同時也需要大量不同地區(qū)、具有較高分辨率和較長時間尺度的氣候變化記錄,以進一步驗證和解釋其中的關(guān)系。此觀點認為赤道地區(qū)海洋和大氣體系是觸發(fā)、放大和快速傳播氣候變化的主要地區(qū)。Luc Beaufort等認為在一定的軌道條件下，與ENSO有關(guān)的赤道地區(qū)海溫變化可以產(chǎn)生驟然的氣候突變，并直接影響海水的溫度和鹽度。而且這種影響可能會持續(xù)幾個世紀(jì),形成所謂的超級厄爾尼諾。Lowell等認為千年尺度的氣候變化與超級ENSO現(xiàn)象有關(guān)，厄爾尼諾現(xiàn)象對應(yīng)高緯度地區(qū)的冰期，拉尼娜現(xiàn)象對應(yīng)高緯度地區(qū)的間冰期。厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)時西太平洋熱帶暖池鹽度高，因而產(chǎn)生向東的氣流使信風(fēng)減弱，赤道東太平洋上升流減弱，從而使海洋來源的CONOCH4減少，最終影響全球氣候。Christopher等認為 ENSO的內(nèi)部活躍可能導(dǎo)致千年周期的氣候變化。鐵假說于20世紀(jì)90年代由Martin提出，鐵假說認為大氣中的鐵是某些大洋海區(qū)鐵的重要來源，且是某些海區(qū)生產(chǎn)力的限制因素。鐵是光合作用的催化劑。實驗顯示，加入鐵后富營養(yǎng)水域浮游植物的活動增加十成。增強的光合作用將從大氣中吸取更多的CO2，CO2減少使氣候變冷。南極Vostok冰芯中400ka來的沙塵通量與CO2濃度和溫度呈非常顯著的負相關(guān),一定程度上證明了這一假說。其它研究進一步證明來自大陸的沙塵與全球氣候變冷有非常密切的關(guān)系。Ridgwell認為沙塵氣溶膠不僅僅只是扮演了在空中削弱太陽輻射從而降低大氣溫度的角色，而很可能通過海洋的“生物泵”作用,有效地降低了大氣中的CO2濃度，從而起著抑制全球變暖的作用。4 人類活動對氣候的影響目前全球氣候變化在其自然變化的基礎(chǔ)上明顯迭加了人類活動的影響。人類對氣候的影響主要通過改變下墊面的性質(zhì)、改變大氣成分、向大氣中釋放熱量等。土地利用方式的變化對碳循環(huán)有重要的影響，研究發(fā)現(xiàn)北半球中緯度森林碳積累變化中，土地利用變化是主要因素，因此人類活動改變土地利用形式影響碳循環(huán)最終可導(dǎo)致氣候變化。人類活動改變了大氣的化學(xué)成分，如二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)分別比工業(yè)革命化前增加了兩倍、一倍。由于二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮（N2O）等氣體吸收地面的紅外輻射能力強，而且它們在大氣中的留存時間長達上百年，從而改變了地球的輻射平衡?！妗Ｈ祟惔罅渴褂梅?，使平流層氯氟烴增加，從而影響平流層臭氧量。如果現(xiàn)有的增加速度不變，到2050年左右，平流層含氯氟烴量將達到現(xiàn)在的4倍。這樣平流層臭氧含量將減少1030%，平流層的熱量平衡受到重要影響，會使到達地面的太陽光紫外波段的輻射大量增加。人類對氣候的影響還存在分歧。Bauer等認為19世紀(jì)下半葉的變冷是森林砍伐的結(jié)果。陸地碳循環(huán)研究表明，從1980－1990年化石燃料燃燒每年排放55億噸碳，工業(yè)活動每年排放65億噸碳，由于森林砍伐每年造成 16 億噸的碳排放；陸地和大氣的吸收會減少大氣中一些的CO2，但是每年仍有34億噸累積在大氣中。大氣中CO2積累導(dǎo)致全球變暖。Thomas研究了近1ky的溫度變化，認為工業(yè)革命以前氣候由太陽輻射和火山爆發(fā)等自然因子所控制，而工業(yè)革命以后，人類排放的溫室氣體是主要原因。5 討論與展望盡管各假說都力圖揭示氣候變化的真正原因，但也存在不足。米蘭科維奇假說使用了65176。N的夏季日射量，但是，在日射量選取這一關(guān)鍵問題上,一直存在爭議。如早在1968年，Broecke等就認為，對于過去15萬年的古氣候記錄來說，如果選取45176。N的夏季日射量代替米氏所選的65176。N 夏季日射量,則所得結(jié)果與觀測記錄更符合。在10萬年周期上，軌道偏心率帶來的日射量變化幅度過小，位相過于超前，因此不能解釋10萬年周期產(chǎn)生的原因，，而同一時期太陽輻射的季節(jié)和地區(qū)分配格局卻沒有發(fā)生類似的變化，如北半球高緯地區(qū)6月中旬太陽輻射變化從3200kaBP以來，始終是以歲差周期為主導(dǎo)，各時期的變化并不顯著。因此米蘭科維奇假說不能解釋周期的轉(zhuǎn)型問題。冰期間冰期轉(zhuǎn)換的直接驅(qū)動，用米蘭科維奇假說也難以解釋，因為軌道偏心率導(dǎo)致的太陽輻射分配變化實在太小，無法解釋氣候記錄中從冰期到間冰期發(fā)生的巨大變化和這種變化在南北半球同時發(fā)生的現(xiàn)象。古地磁場引起氣候變化的機制目前存在不同的解釋，地核磁環(huán)流呈準(zhǔn)周期性變化，其證據(jù)是古地磁強度變化也存在米氏周期[57]，地核環(huán)流引起的氣候變化，要求南北半球基本同步， 地核磁環(huán)流假說能解釋氣候變化的周期性和南北半球同時變冷的事實。但外核環(huán)流現(xiàn)在尚未實測到，因此有待于實測記錄支持。 10多年的衛(wèi)星觀測結(jié)果表明，太陽常數(shù)的變化幅度約為1‰，太陽輻射的變化量很小不足以引起地球氣候的變化，因此太陽驅(qū)動說還不能解釋少量太陽輻射變化與較大氣候變化之間的中間環(huán)節(jié)。在赤道太平洋和南大洋進行的3次加鐵實驗證明了鐵假說的部分內(nèi)容：鐵可以促進浮游植物的生長，消耗過剩的N、P營養(yǎng)鹽，降低海洋中的CO2分壓，但是鐵假說的關(guān)鍵內(nèi)容通過在HNLC（HighNutrient, LowChloroph）海區(qū)添加鐵，降低大氣中CO2含量，緩解溫室效應(yīng)卻沒有得到證實。溫鹽環(huán)流假說、熱帶太平洋海氣耦合說、不能很好解釋這些事件自身變化的第一驅(qū)動力。辯證唯物主義的觀點認為在事物發(fā)展過程中內(nèi)因和外因的作用不同又是不可分的，內(nèi)因是事物變化發(fā)展的根據(jù)和第一位原因，外因是事物變化發(fā)展的必要條件，外因通過內(nèi)因起作用。因此我們認為氣候變化的驅(qū)動力機制也應(yīng)是地球系統(tǒng)內(nèi)部和外部驅(qū)動力共同作用的結(jié)果，外部驅(qū)動力通過內(nèi)部驅(qū)動力起作用。氣候變化驅(qū)動力機制的研究重點應(yīng)放在外部機制如何通過內(nèi)部機制起作用上。 總之，氣候變化的原因是十分復(fù)雜的，到目