中国科学家最先研究和预测了地球变冷
——再论地球已进入变冷周期
：杨学祥
http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=291374
关键字：轨道周期 日地距离 60年甲子周期 南涝北旱 南旱北涝
1． 一份美国五角大楼“秘密报告”[1]
到2020年，欧洲沿海城市将被上升的海平面所淹没，英国气候将像西伯利亚一样寒冷干燥。核战、大旱、饥饿和暴乱等问题将困扰全球各国。
中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱。中国北方将水患不断，南方一片干旱……
2004年2月22日的英国《观察家报》，披露了美国的一份关于全球气候变化预测的“重要”报告。罗勇在美国全球商业网络咨询公司(GlobalBusinessNetwork，简写为GBN)的网站上找到了这份题为《气候突变的情景及其对美国国家安全的意义》的报告。
报告中关于2010年全球气候变化的预测主要有：
———亚洲和北美洲的年平均温度下降达5华氏度(2．8摄氏度)，北欧下降6华氏度(3．3摄氏度)。整个澳洲、南美洲和非洲南部的关键地区年平均温度上升达4华氏度(2．2摄氏度)。
———在欧洲和北美洲东部人口密集的农业产区和水资源供给地区，干旱将持续几十年。
———冬季暴风雪和大风增强，西欧和太平洋北部将遭受更强烈的大风天气。
报告中特别提到了2010年的中国气候状况：
———季风降水可靠性的降低将对中国产生重大影响。
———中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱。中国现在“南涝北旱”的降水分布型，到时候可能变成“北涝南旱”的降水分布型。
———夏季风可以为中国带来降水，但也会引起负面效应，如洪水可使水土流失更加严重。由于水汽蒸发冷却作用的降低，会引起寒冬延长，夏季高温增加。
这份报告是美国国防部出资10万美元，委托GBN公司完成的。研究的出发点是设想全球气候变化可能导致的最坏的可能性，并提出应对之策。
据罗勇研究员介绍，GBN公司在美国很有名，该商业网络公司受雇于政府或企业，从事各种咨询评估，提供决策依据。
报告在美、英、以色列等多个国家及环保组织中引起强烈反响。报告的之一施瓦兹解释道：“尽管报告中所提到的有关全球气候变化的景象似乎超乎人们想像，但却非常值得提前采取措施，正如美国人曾对历史上其他一些重大事件事前就作出评估一样———比如，在1983年美国就开始为前苏联的解体提前进行筹划，1995年我们就曾对世界贸易中心是否会遭受飞机撞击进行研究。”
五角大楼的发言人则出来澄清说，这份由科学家和军事顾问完成的报告，不代表国防部的官方立场。而且施瓦兹也不是研究气候变化的科学家，只是使用了相关科学家的研究成果[1]。
显然，这是一个综合性的研究报告，而中国却缺乏这样的综合性的研究，甚至漠视这种综合性研究。中国科学家还没有超脱专业局限，不能从全局看待全球变化。
2． 中国科学家高度关注[1]
看完报告，罗勇说，当时的第一反应就是：“以前我们很少考虑到，气候会在慢慢地渐进发展的过程中发生意料之外的突然变化，比如在全球气温不断升高的趋势中，是不是会出现突然降低的可能？这一点中国科学家没有认真研究过，由此可能带来的后果也没有预计。”
另一方面，目前气候学家对于气候变化的研究，更多地只是涉及气候变化对自然生态系统和社会经济系统的影响等等，“这份报告提醒我们，气候问题不再是一个简单的科学问题，而是一个关系到国家安全的问题”。因为气候突然变冷，会导致农业产量降低，引起食物短缺；洪水和干旱这些气候极端事件将导致淡水供应和水质降低；冰和风暴将导致战略性化石能源的供应中断。“这些都会直接关系到国家安全。”
“不管这个报告产生的影响如何，也不管将来气候的实际变化如何，作为一个科学家，我觉得我应该做点什么，至少在这方面应该给国家提供一个科学决策的依据。”
毫无疑问，GBN的报告，引起了中国科学家们求证的强烈兴趣。
很快，在一批气候学家的努力下，3月4日，以GBN的报告为出发点，中国气象事业发展战略研究领导小组和中国科学院地学部，联合组织召开了“气候变化应对战略研讨会”。
在这次会议上，专家们肯定地指出，GBN报告里所引用的科学依据，均是得到绝大多数同行科学家公认的研究成果，但是正像在报告中明确指出的，该报告的目的不是预测气候将如何变化，而是描绘出如果我们对气候变化没有做好准备的话，气候变化将对人类社会产生怎样的影响。
“必须指出的是，GBN报告描述的情景仅是极端的情况，也许发生在某些地区，但不会是全球所有地区，而且事件发生的可能性很小。”
5月10日～12日，香山科学会议第232次学术讨论会，主题为“气候变化的应对战略”。专家建议应当把气候变化问题上升到国家安全的高度来对待，加强对气候变化与国家安全对策的研究，建立国家应对极端天气、气候事件的机制，并纳入国家重大突发事件的应急反应系统中。
6月29日～30日，青年科学家论坛在北京科技会堂举行，主题为“气候系统模式发展与气候变化应对战略”。GBN的报告再次成为会上大家关注的焦点之一[1]。
3． 中国科学家的部分观点[1]
罗勇说，GBN的报告中对于全球气候预测的基本思路是，气候突然变冷、变干、风暴增加，从而给人类造成巨大伤害。“根据我的研究，GBN预测的情景发生的可能几乎为零。”
罗勇说，GBN报告中关于中国的预测内容，大部分措辞比较模糊，只有一条明确指出了时间和地点，那就是在2010年前后，中国南部地区将发生持续整整10年的特大干旱；同时还说，中国现在的“南涝北旱”的降水分布型，到时候可能变成“北涝南旱”的降水分布型。
罗勇说，他从两个方面尝试着求证。一方面，以每10年为一个阶段，对中国夏季降水进行分析。通过大量的分析，罗勇绘制了从1951年到2000年我国夏季降水分布图。
从分布图中，罗勇发现了下面的规律：1951年～1960年，我国夏季的降水主要集中在东北和华北；1961年～1970年，我国夏季降水主要集中在华北，东北开始减少；1971年～1980年，我国夏季降水集中地区继续向南移动，北方开始减少；1981年～1990年，我国夏季降水集中在江淮流域；而1991年～2000年，我国夏季降水主要集中在长江以南地区，形成现在的“南涝北旱”型分布。
“可以看得出来，我国降水集中的地区在有规律地变化着，存在着20年左右的周期。未来10年多雨区可能会重新回到北方，也就是可能在2010年左右形成了‘南旱北涝’的局面。”罗勇说。
另一方面的求证更具有戏剧性。
罗勇说，气候变化的不确定性很大，尤其是气候突变的不确定性更大，IPCC(政府间气候变化专门委员会)提供给各国的对未来气候预测的模式，以及各国自己做出的对未来气候变化预测的模式，都考虑了人类活动对气候变化的影响，特别是温室气体的排放量。
以温室气体作为主要的考察内容，主要是因为对于东亚地区来说，东亚季风在很大程度上决定了夏季降水的多少。温室气体的排放，导致东亚大陆气温升高，气温的升高将决定大陆和海洋之间的气温差额，这个差额决定了东亚季风的强弱。东亚季风的强弱，又决定了海洋的湿润水汽可以到达陆地上的北部还是南部。“一般说来，温室气体排放过多，大陆气温就上升得快，夏季时，海洋上和大陆的温度差额就相对小，气压差额小，决定了季风会比较弱，这样季风只能到达大陆的南部，反之，则相反。”
“我们把中国温室气体的排放数值，拿到这几个模式中综合计算，得到了一个戏剧性的结论。”罗勇笑着说，如果按照现在全球温室气体的高排放量，而不加以控制的话，那么，经过计算得到的情况是，到2010年前后，我国夏季降水的分布类型还是现在的“南涝北旱”，没有发生变化。那么，GBN报告中所说的“10年干旱”，也就不存在了。
“但是，如果各国政府加大对温室气体排放的监管，通过种种手段减少温室气体的排放，那么，到2010年的时候，我们发现，我国降水分布的类型刚好和GBN报告中预测的一样，即变成了‘南旱北涝’，南方可能将真的面临干旱。”
从“南涝北旱”到“南旱北涝”，一个轮回70年
罗勇的分析，在另外一位科学家那里得到了回应。
“GBN报告里预测，2010年前后，中国的降水类型将由‘南涝北旱’可能变成‘北涝南旱’，这个结论，我在1年前就得到了。”
北京大学物理学院大气科学系教授钱维宏在实验室里对记者说。
从1999年开始，钱维宏从事“近百年来我国北方地区干湿变化规律及预测方法研究”。
他首先分析了我国1961年～2000年间近500个气象站收集到的有关气温和降水的资料。钱教授发现在1979年左右，我国夏季降水出现了一个明显的变化：1979年以前，我国夏季的降水很明显是北方多而南方少；1979年以后，逐渐转变为了南方多，北方少，也就是现在的“南涝北旱”。
找到这个分界点的钱维宏，有些兴奋，他把数据的收集和整理从现在开始往前推进了120年。120年的数据摆到钱维宏面前时，很快，规律性的东西再一次出现了。
钱维宏发现，从1910年～1940年，我国夏季降水是南方多，北方少；从1940年～1980年，我国夏季降水是南方少，北方多；从1980年到现在，我国夏季降水又是南方多，北方少。
“1910～1940年是30年时间，1940年～1980年是40年，从1910年到1980年是70年时间，也就是说从1910年的夏季降水南方多，到1980年又回到夏季降水南方多的状况，这个周期是70年左右！”
这个周期是否可信？钱维宏再一次把数据收集的时间，向前推进到了500年。这500年间有限的数据再次印证了这个70年周期的准确性。“过去近千年和近500年的中国东部旱涝分析，揭示出长江与黄河流域的旱涝变化是相对立，并且还是以70年为周期交替出现。”
得到这样的规律，钱维宏还是不放心，他又从韩国找来了证据。原来，韩国汉城的定量观测降水是从1777年开始的，从这里收集的200多年的数据来看，东亚地区的降水也刚好有60～70年的周期变化。
利用国际最新的近50年大气环流格点资料，钱维宏惊喜地发现，东亚季风的环流转型也发生在1979年，东亚季风从1979年开始发生年代际减弱的时候，季风只能将气流送到中国的南部，向北输送的水汽减少，这时就出现了“南涝北旱”的格局。
“正是在这些研究的基础上，我才能说我国南北气候的转型是肯定要发生的。”钱教授说，根据70年的周期来预算的话，从1979年开始的“南涝北旱”，到2015年左右将转变为“南旱北涝”，但具体时间还将与人类活动的影响有关[1]。
4． 中国科学工关于全球变冷的研究[2]
对过去100年的数据的回顾指出，太平洋每25年要经历一次温暖的“沙丁鱼期”到寒冷的“凤尾鱼期”的周期性变化。目前正处于从1990年左右开始的一个凤尾鱼丰富的阶段。在寒冷的阶段，东太平洋的强洋流和养分的增加使得凤尾鱼、鲑鱼、石斑鱼和海鸟的种群大量增加。西太平洋情况则刚好相反。同时，气温、大气环流和二氧化碳的释放也有着不同的模式。在暖期，太平洋的东西两部分的物理条件正好倒过来，使得沙丁鱼在太平洋中大量繁殖[3]。
南极海冰也有几乎完全相同的变化。近30余年来南纬50度以南各区域都存在着一个变暖倾向，1957-1993年10年平均变化趋势为0.20摄氏度，增温幅度大于全球平均的每百年0.3-0.6摄氏度。其中在南极半岛地区近30余年来， 尤其是近10余年来增温最为显著。气温变化导致南极大陆海冰的同一趋势变化。根据1973年到1993年的观测资料统计分析结果，南极地区从1973年到1989年，海冰范围有一个约0.16纬度/10年的减少趋势，自80年代后期到90年代初，南极海冰面积又呈现逐渐增多的趋势，因此，1973年以来南极海冰总体平均仍为微弱的减少趋势[4]。
与太平洋温度的周期变化类似，太平洋上空的气流也有近似的周期变化。“拉马德雷”是一种高空气压流，亦称为太平洋十年涛动 (PDO)。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890年至1924年，而1925年至1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年，1977年至2000年为“暖位相”。如果“暖位相”的“拉马德雷”与“厄尔尼诺”相遇，将使其更强烈，出现的次数更频繁；假如“冷位相”的“拉马德雷”与“拉尼娜”现象相遇，那么“拉尼娜”将显示强劲的势头，出现频繁[5]。
在20世纪的气候记录中有两段时期全球气温明显变暖：1925年到1944年，1978年至2000年。20世纪的两段变暖时期(1925-1944年，1978-2000年)与“拉马德雷”的“暖位相”对应，但是它们都明显地滞后于东太平洋海温变化和南极海冰变化。
近30年来全球迅速增温的事实是显而易见的，但人类的力量并不能改变自然规律。拉马德雷现象的周期交替反复证明自然力量的存在。值得借鉴的是，1947-1976的拉马德雷冷位相曾使许多气象学家惊呼小冰期的到来。2000年“拉马德雷”进入“冷位相”再次提醒人们：全球变暖的势头将逐渐减弱，一个寒冷多震时期将在未来30年内发生。海洋巨震将深海冷水翻到表面，吸收二氧化碳，减弱温室效应，是气候变冷的放大器[6]。对于能源和资源日益匮乏的地球而言，这是人类面临的最大威胁[2]。
没有任何证据表明，地球走出了第四纪大冰期；但是有证据表明，自80年代后期到90年代初，南极海冰面积又呈现逐渐增多的趋势[4]，90年代左右东太平洋进入一个凤尾鱼丰富的低温阶段。南极海冰增减变化转折点超前于东太平洋海温高低变化转折点，东太平洋海温高低变化转折点又超前于拉马德雷冷暖位相变化。这既反映了准60年周期太阳活动变化的能量传递过程，也是全球气候变冷的最初信息和前兆。全球变暖很快会成为过去，人类将遭受到大自然突然变冷的报复。
许靖华根据历史上的全球气候变化周期中人类社会发展的历程，证明全球小气候最适期人类社会繁荣发展而全球小冰期导致农业减产，饥荒和民族大迁移[7]。
据任振球的研究，木星、土星、天王星和海王星使地球冬至时的公转半径发生相当稳定的准周期变化，与全球尤其北半球气温变化的间隔60年振动相一致。在20世纪初的低温期和60~70年代相对偏冷期，当时（1901和1960年）地球冬至时的公转半径分别延长了94(相当于日地距离的0.6%)和57万公里；在30-40年代和80年代后的暖期，地球冬至时的公转半径（1940和2000年）分别缩短了76和44万公里。2000-2020年地球冬至时的公转半径由极小值变为极大值，他推测2020年前后全球气候将进入相对冷期[8]。
韩延本分析了美国宇航局公布的起自19世纪中期的全球及南北半球的温度异常变化资料，得到它们存在约60年的准周期性波动的初步结果。该周期是它们的中周期波动的主要周期分量之一，它对调制温度的总体变化趋势可起到重要作用。分析表明，该周期分量是时变的，周期长度在19世纪略超过60年，之后缓慢变短，到20世纪后期月在55年至60年间。所谓人类活动造成的温室效应的加剧似乎并未有打乱这一周其分量的存在[9]。
汪品先院士指出，大约在1万年前“新仙女木事件”结束时，格陵兰上空的气温在近50年内上升7摄氏度，而且这类快速变化还反复发生。历史纪录表明，全球气候变化主要受自然控制，温室效应气体排放加剧了全球变暖进程，人类必须在气候剧烈波动时期做好预防气候变暖和变冷的两种准备[10]。
陆、海、气中的能量相互作用和物质相互交换是全球变化的主要原因。拉马德雷冷位相意味着一个变冷的自然趋势的到来，类似于1946-1976年的变冷情况应该得到合理的解释。2000年拉玛德雷进入冷位相、1998年地球扁率开始增大和1999年地球自转开始加速，表明地球系统正在发生一致性的转折。自1999年开始，连续五年的地球自转加速和地震活动增强应引起世界关注[11]。
显然，中国科学家关于全球在2020年附近变冷的研究早于西方，这是有据可查的[2-12]。值得注意的是，“秘密报告”的变冷时间表与中国科学家预言的变冷时期完全一致，这显然不能用巧合来解释。根据地球的轨道周期，2020年冬至时日地距离达到60年周期中的最大值，2010-2030年地球处于冷周期，正像1946-1976年地球处于冷周期一样。极端情况并不一定发生，趋势变化一定存在。
参考文献
1．李健。美五角大楼“秘密报告”：2010年中国气候突变
http://news.tom.com 2004年07月07日00时00分 来源:中国青年报
http://news.tom.com/1002/20040707-1068715.html
2．杨学祥。地球已开始进入变冷周期 5-27光明网论文发表交流中心。
http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/show.asp?id=176
3．Francisco P. Chavez, John Ryan, Salvador E. Lluch-Cota, et al.
From Anchovies to Sardines and Back: Multidecadal Change in the Pacific Ocean.
Science. 2003, 299: 217-221.
4．周秀骥, 陆龙骅 主编. 1996, 南极与全球气候环境相互作用和影响的研究. 北京: 气象出版社. 2, 12, 44, 133, 271, 380, 381-392.
5．杨学祥. 2003, 太平洋环流速度减慢的原因. 世界地质, 22(4): 380-384
6．郭增建. 2002, 海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一. 西北地震学报. 24(3): 287.
7．许靖华. 太阳、气候、饥荒与民族大迁移. 中国科学, D辑. 1998, 28(4): 366-384
8．任振球. 当代气候变暖若干问题商榷. 见: 丁一汇主编,中国的气候变化与气候影响研究. 北京: 气象出版社.1997.43-48.
9．韩延本, 韩永刚, 马利华等. 全球温度异常及地球自转变化中的约60年周期. 见：中国地球物理2003. 中国地球物理学会编. 南京：南京师范大学出版社, 2003. 362
10．汪品先, 翦知湣. 寻求高分辨率的古环境记录. 第四纪研究. 1999，(1): 1-17
11．杨学祥. 大气、海洋与固体地球的能量交换. 世界地质, 2004, 23(1): 28-34
12．杨学祥. 全球变暖、构造运动与沙漠化. 地壳形变与地震. 2001, 21（1）：15-23
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