中科大胡不归
25-11-19 01:07 微博认证:中国科学技术大学副研究员 2023微博年度新知博主 科学科普博主

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有些学者50年不看文献么?

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太长不看版

1972年,竺可桢先生在《考古学报》上发表《中国近五千年来气候变迁的初步研究》,创造性地用物候证据和史料等研究冷暖变化,给出了中国过去5000年的温度序列和冷暖分析。

在过去50年,科学迅速发展,目前研究历史气候变化更多用树轮、孢粉、冰芯、石笋、湖泊沉积物等自然证据,相关成果层出不穷,以扎实的证据表明目前是过去5000年里最高温的时期。

不少“学者”和“科学家”谈历史气候变化,参考的文献依然是竺可桢先生1972年的文章,我们不禁要问,这些“学者”和“科学家”过去50年都不看文献么?

“求真”才是竺可桢先生的学术思想精髓,固守竺可桢1972年文章的结论是标准的“打着红旗反红旗”,与“求真”思想南辕北辙。公众苦这些“老登”久已,是该让“老登”们晒晒太阳了。

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在任何一个学科领域,研究都是不断滚动前进的,后期的研究推翻或者修正之前的观测、理论、模型等。然而,在气候变化领域,经常看到相关学者在讨论中国过去几千年气候变化时,引用的结论和图竟然还是1972年竺可桢先生发表在《考古学报》上的那篇《中国近五千年来气候变迁的初步研究》(竺可桢, 1972)。

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竺可桢先生1972年的文章,成为学者和网上众多博主谈论历史气候变化的唯一信息源,除了葛剑雄先生固守竺可桢曲线,还有更多,名单很长......,读者们可以在评论区交流一下。

竺可桢先生这篇文章确实很有影响力,当时用“初步研究”这个词,很多人觉得竺可桢先生谦虚,然而50多年已经过去了,发生了太多的事情,中国开启了科学的春天,打开国门与世界接轨,并用艰苦卓绝的发展,改变国运,重新走向复兴。从气候科学发展来看,国内外新成果层出不穷,我们对气候科学的认知早已今非昔比了,50年前的研究确实称得上是“初步研究”。

竺可桢先生无疑是了不起的学者,在这篇文章发表的上世纪70年代,气候学科还没有起步,他所能用的数据非常有限,目前研究古气候的树轮、孢粉、冰芯、石笋、湖泊沉积物等自然证据的分支学科还处于非常早期阶段。竺可桢先生创造性地用了物候证据和史料,还包括诗歌、地方志等,从我国浩如烟海的古文献中寻找气候变化的蛛丝马迹,并且总结出了过去5000年的温度序列。这不仅在我国是创新性的研究,从国际上来看,也是创新性的成果。尽管这篇文章发表在国内的中文杂志上,甚至文章还按照那时候的惯例引用了毛主席语录,有着鲜明的时代印记,但是Nature杂志还发表了新闻评述介绍这篇研究。这说明如果研究工作具有开创性,无论发表在哪里都会成为全球关注的焦点.

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竺可桢先生1972年的文章,尽管发表在中文期刊上,依然引起了Nature杂志的注意,据此发了一篇News and Views的报道来介绍。

然而,任何科学都是快速迭代发展的,尤其在气候变化领域,过去50年里,整个学科在仪器设备、观测、理论、古气候、数值模拟等各个方面,都已经取得了巨大进步,早就“轻舟已过万重山”了,如果还停留在竺可桢先生1972年的结论上,相当于“端午节贴春联”,已经完全跟不上进展,完全落伍了。

竺可桢文章之后全球变暖加速发展

从1993年开始,世界气象组织(WMO)的每年发布《State of the Global Climate》(全球气候状况)年度报告,至今已经有33期。最近几年,WMO还会在每年冬季发布阶段性年度报告,供全球提前了解本年度气候的状态。自2011年起,中国气象局连续发布《中国气候变化蓝皮书》年度报告,以翔实的科学监测数据,系统反映中国及全球气候变化的事实和趋势,到2025年,已经连续发布15期。这些持续性报告,不断检测全球气候的演变状况,特别是全球温室气体、温度、海平面、生态系统变化等。

根据2025年中国气象局气候变化中心发布的《中国气候变化蓝皮书2025》报告,1961~2024年,中国各区温度呈现一致性上升趋势,全国平均的地表年平均温度上升速率为0.31℃/10年,近年来呈现加速升温趋势,2024年的全国平均温度比1991~2020年的气候平均值高1.07℃,而如果参照下图,目前的中国平均温度比上世纪前半叶高至少2℃。大家要记住这个结论,因为不少学者在讨论历史的气候变化时,参考点是上世纪前半叶的这段时间。

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《中国气候变化蓝皮书(2025)》全国平均地表温度变化情况。

研究方法发生根本变化

在竺可桢先生的时代,研究方法和手段还非常有限,关于代用指标的学科尚未彻底发展起来。竺可桢先生更多参考的是文献资料、历史记录、诗歌记载等,这些都是人为记录的。在这些资料中,确实记载了大量的天气和气候过程,然而在没有温度计的历史时期,关于冷暖的记录都非常主观化,是否感觉冷暖与财富、社会地位、保暖条件,甚至心境等密切有关,人与人的感受完全不同。同样是早春,有人可能感觉“翠袖怯春寒”(杨无咎《生查子》),有人可能感觉“拂堤杨柳醉春烟”(高鼎《村居》),甚至同一个人,随着年龄和身体状况,前后的感知状况也完全不同,年轻时感觉“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”(陆游《村居书喜》),晚年则“杏花开过尚轻寒,尽日无人独倚阑”(陆游的《春日园中作》)。

更重要的是,文献里无法明确区分天气和气候,哪怕很多资料都同时记录某一年非常冷,但很有可能只是某几次寒潮过程导致的,而天气和气候概念差别巨大,某年冷事件多并且强,并不代表整体气候状况偏冷,同理,历史记录里有几次高温热浪天气,也无法说明那一年整体比较热,更无法说明那一段时期(例如30年平均)比较暖。

例如,大家可以参照以下2020年底和2021年初我国新闻媒体的报道标题:

“-17.1℃!北京气温刷新21世纪来最低纪录,持续低温将超一周”(中国天气网);

“寒潮来袭,北京:气温跌破零下17℃ 创近20年来新低”(CCTV);

“冷冷冷冷冷!北京创21世纪以来最低温纪录”(腾讯网);

“全国近九成国土“喊冷”!北京迎1966年以来最冷早晨”(网易);

“灵魂拷问:北京今天真的比北极还冷吗?”(新浪新闻);

“17.1℃!冻透了!北京气温刷新21世纪来最低纪录”(北京青年网);

“北京气温破本世纪最低纪录,‘风寒效应’让人冻到开裂”(科技日报);

基于这些新闻内容,我们也许会做出判断,21世纪第二个10年可能是这一地区非常冷的一段时期,然而我们知道,2020-2021年冬天是个暖冬,温度偏高,我们正处于全球变暖的世界里。

因此,科学往前走,关于历史气候的研究,不再依赖历史文献,而更多利用树轮、孢粉、冰芯、石笋、湖泊沉积物等自然证据重建过去的温度变化序列。这些不是温度计观测的数据,因此被称为代用数据,都是利用自然属性的变化反演出温度的变化。以树木年轮为例,树木年轮的宽度受温度、水分和光照条件等决定,在高纬/高海拔等“冷限制”地区,温度直接决定年轮形成层的分裂时间、细胞数量和大小,温度更重要;而在干旱区,水分则是主控因子。所以研究温度一般在“冷限制”点选取树木,选阳坡水分充足地点的树木,根据年轮的变化来代表温度的变化。

当然了,一般要根据过去几十年的温度计观测的温度做验证和校准,建立年轮宽度变化和温度变化之间合理的转换函数,然后根据历史年轮变化,把方程外推到历史时期,从而把“年轮温度序列”延伸到没有温度计观测的时期。通过研究长寿的树种,以及湖泊、冰碛里压的木头,甚至古墓、古建筑的木梁,可以把年轮的指纹相互重叠、互相衔接,从而延伸到公元前几千至上万年。孢粉、冰芯、石笋、湖泊沉积物等自然证据的重建思路大致和年轮是类似的,都是关注历史沉积物中对温度敏感的部分和成分。

新的历史温度序列

我国相关研究在1990年后逐渐完善成熟起来,多位学者利用树轮、孢粉、冰芯、石笋、湖泊沉积物等自然证据重建了中国各地的温度变化。

(1)姚檀栋冰芯分析(1992)

1992年,姚檀栋等(Yao and Thompson, 1992)根据祁连山冰芯的数据,分析了过去5000年的温度变化,得出的结论是“从50年平均值来看,当前是冰芯记录中最温暖的时期;从100年平均值来看,当前的温暖期比约3000年前略高”,注意在这篇文章里,“当前”(present)指的是上世纪80年代。而从80年代到现在,我国气温已经升高了约1.5°左右,根据这篇文章的研究,那2000年以后必然是过去5000年里最高温的时期。

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姚檀栋等(Yao and Thompson, 1992)文章中过去5000年里用来反映温度变化的氧同位素变化(左上),左下图为竺可桢(1972)文章的温度序列;右侧为过去祁连山氧同位素和上海冬季温度的比对,注意1900年之后,氧同位素数值快速升高,创历史最高值。

(2)葛全胜团队综合温度序列(2013)

2013年,中国科学院地理科学与资源研究所葛全胜团队综合已发表的中国各地23条温度变化代用 (包括源于历史文献、树轮、石笋、冰芯及湖泊沉积等多种资料) 序列,对中国过去2000年温度变化进行综合分析,发表《过去2000年冷暖变化的基本特征与主要暖期》的文章(葛全胜 et al., 2013)。对比竺可桢先生1972年序列和葛全胜序列,则竺可桢先生对暖的估计偏大至少2倍。葛全胜文章指出隋唐的551-760年和宋元的941-1300年确实是历史上相对温暖的事件,数据显示增暖幅度仅比1851-1950年的均值高约0.3-0.5℃和0.4-0.6℃,远小于竺可桢1972年给出的超过1.0℃的数值。考虑到2024年的中国气温已经比上世纪前半叶高至少2℃,则目前的温度比中世纪暖期高约1.5℃。

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葛全胜团队2013文章中给出的中国过去2000年温度变化序列。

(3)陈发虎团队温度变化序列(2021)

2021年,陈发虎团队基于六盘山北联池沉积物中的GDGTs(甘油二烷基甘油四醚酯)指标,重建了我国北方过去5000年暖季温度和降水变化,分辨率 30 年,覆盖完整 5000 年中国历史。文章发表在《Quaternary Science Reviews》杂志上,题目为“Quantification of temperature and precipitation changes in northern China during the “5000-year” Chinese History”(中国“5000年”历史时期北方地区气温与降水变化的定量重建)。

结果显示,在过去5000年里,中国温度整体呈下降趋势,前3000年缓慢下降(围绕8℃左右降幅0.5℃),后2000年加速下降(降幅4℃,从 8.5℃降至 4.5℃),然后反弹接近3℃,1900年前后约为7.0℃。根据前面《中国气候变化蓝皮书》的信息,从1950年到现在我国的平均温度升幅已经达到2℃,青藏高原和西北地区深处内陆,增幅一般远大于全国平均,即使按照全国平均来看,在该研究里温度升高2.0℃,将使目前温度比过去5000里任何时间都高。

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陈发虎团队2021年重建的中国北方地区过去5000年温度和降水序列。

(4)全球温度序列

国际社会一直致力于了解历史气候变化,基于此,在国际科学理事会(ISC)和世界气象组织(WMO)共同支持的国际地圈-生物圈计划(IGBP)下,派生了进行古气候重建的PAGES项目,在PAGES下有PAGES 2k,主要是重建全球/区域尺度的过去2000年气候变化,由此,又产生了PAGES 2k Network,Temp 12k(过去1.2万年,全新世)、TRACE-21ka (过去2.1万年)、CENOGRID(6600万年)等国际协作项目,从而把对历史气候的了解延伸到更久远的过去。

2013年,俄勒冈州立大学的研究人员利用全球 73 个站点(含中国区域数据)重建了过去1.13万年的全球温度序列,论文发表在著名杂志Science上(Marcott et al., 2013)。结果表明,在早全新世(10-5 ka)全球偏暖,中晚全新世后全球降温~0.7℃,小冰期(约200 年前)为全新世最冷期,21世纪的前十年(2000-2009)温度暖于82%的全新世时期,未超早全新世峰值,但高于过去5000年的全球温度。全球变暖加速演进,在这篇文章发表时,本世纪前十年的平均温度仅比参考期(1961–1990年)高约 0.57 °C,而2024年的全球升温已经比参考期(1961–1990年)高约1.0℃,这已经超过整个1.13万年的最高温度了。

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2013年,俄勒冈州立大学研究人员发表在Science杂志上的过去1.13万年温度序列。

2020年,北亚利桑那大学的Darrell Kaufman 牵头出版了Temp 12k的数据文章,即过去 12,000 年全球古气温重建数据集,该套数据集系统整理并标准化了来自全球 679 个站点的 1319 条古气温记录。相对于历史上偏暖的时间段(500-1500年),全新世早期的温度偏高不超过0.5℃,那那时起,全球温度持续降低,直到最近一百多年,温度变化骤然逆转,并迅速变暖,使现在超越过去至少5000年的最高温时期。

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Temp 12k的数据文章中给出的过去12000年的温度序列。

(5)IPCC报告中的古气候序列

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发布于 安徽