学文网摘 要：全球气候变化问题正在全世界被广泛地讨论。尽管许多人半信半疑地接受了温室气体是全球气候变化的主要因素这一观点，但许多科学家仍然持怀疑态度，他们用大量的证据驳斥了这一观点，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素，但他们并没有找出具有说服力的自然驱动力。近来作者的研究也表明尽管温室气体能使局部地区短期出现变暖现象，但火山活动能改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素，这是一直被人们忽略的。如果一次大的火山喷发主要发生在夜晚，它可能导致全球变暖；如果它主要发生在白天，它可能导致全球变冷；特别地它还能使地球进入冰河时期或间冰期。如果我们要使地球变暖，就应该使火山喷发主要发生在夜晚；如果我们要使地球变冷，就应该使火山喷发主要发生在白天。我们再也不怕因气候变化引起的世界末日的到来。
关键词：气候变化 全球变暖 火山活动 冰期 间冰期 解脱
中***分类号：P4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0125-02
在过去的一个世纪里全球气候发生了明显变化。地球表面平均气温升高了0.8°C（或1.4°F），其中升高的2/3是发生在1980年以后。全球变暖产生了一系列严重后果，如冰川消退、海平面上升、沙漠扩展等，并对人类及全球生态系统产生了显著影响，包括由于作物产量减少造成的食物紧缺的威胁以及由于洪水淹没造成的居民住房的损失[9]。全球气候的变暖及其严重后果引起了许多人的关注，而且对于如何应对气候的变暖，引起了全球广泛的***治争论、公开辩论以及各种学术研究[10]。
为了有效地应对全球气候的变化，首先必须弄清楚全球气候变化的原因，然后再找出有效的对策。气候的变暖已经确定无疑，且许多人认为这主要是由于人类燃烧化石燃料、砍伐森林等活动造成的。但是，科学界对此结论仍有争议，他们用大量的证据驳斥了这一观点，并认为自然驱动是全球气候变化的主要因素，但他们并没有找出具有说服力的自然驱动力。作者近来的研究则表明尽管温室气体能使局部地区短期出现变暖现象，但火山活动能够改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素，而这一直是被人们忽略的。
1 气候变化的原因与对策
根据现有的研究结果可知，能影响气候变化的因素主要有以下几点。
（1）地球轨道的变化：地球轨道的微小变化就能改变阳光在地球表面上的季节性分布和地理性分布。地球轨道的变化对气候的变化影响较大，而且与冰期和间冰期显著相关[4]。
（2）太阳辐射：自1978年以来，人们已用卫星精确地测量了太阳辐射。这些测量表明自1978年以来太阳辐射并未增加，所以在过去30年中，气候变暖不能归因于到达地球的太阳能的增加[8]。
（3）磁场的强度和海洋的变化：一些近来的分析显示全球气候的变化还与磁场的强度[2]和海洋的变化[1]有一定的关系。
（4）火山活动：火山喷发可释放气体和微粒到大气层中。大到足以影响全球气候的火山喷发平均每个世纪发生几次，并且（通过阻挡太阳辐射到达地球表面）导致数年内气候变冷。1991年的皮纳***博火山（Mount Pinatubo）的喷发[3]，如***1所示，堪称20世纪第二大陆地火山喷发，实质性地影响了全球气候。全球气温降低了大约 0.5°C（0.9°F）。1815年的坦博拉火山（Mount Tambora）喷发[5]导致了无夏之年。但被称为“大火成岩省”的大得多的火山喷发每隔亿年才出现几次，可能造成全球变暖和大规模的物种灭绝[7]。1983年1月3日夜晚的基拉韦厄火山（Mt.Kilauea）喷发也影响到气候变化，如***2所示。
（5）人类的影响：有人认为气候变化在很大程度上是由于人类活动造成的。在这些人类因素中最值得关注的是燃烧化石燃料所排放的CO2浓度的提高[6]，其次是制造水泥所产生的飘尘的增多，此外还有土地利用、臭氧层破坏、畜牧业和农业活动、森林砍伐等都会对气候有不同程度的影响，并成为气候变化的因素。
可见目前人们偏向于接受温室气体是全球变暖的主因这一观点。然而，许多科学家仍然持怀疑态度，他们用大量的证据驳斥了这一观点，其中之一就是近年来世界部分地区冬季出现百年不遇的极寒天气，这与温室气体使全球变暖相矛盾。他们认为自然驱动才是全球气候变化的主要因素，但他们并没有找出具有说服力的自然驱动力。作者近来的研究则表明尽管温室气体能使局部地区短期出现变暖现象，但火山活动能改变地球的轨道，因而是引起气候明显变化的关键因素，这是一直被人们忽略的。
虽然已有研究人员指出气候变化与火山活动有关，但他们的论据是：火山喷发可释放大量气体和微粒到大气层中，这些气体和微粒可以阻挡太阳辐射到达地球表面，从而导致在相当长的时间内地球气候变冷。他们常给的典例有1991年的皮纳***博火山（Mount Pinatubo）喷发和1815年的坦博拉火山（Mount Tambora）喷发。然而，也有研究表明一些被称为“大火成岩省”的巨大火山喷发可造成全球变暖和大规模的物种灭绝。一个典型的例子是冰岛附近海底存在一个宽度达700公里的火山口，表明该地区曾经历过一场巨大的火山爆发。有的科学家认为，这次火山爆发流出的岩浆产生的高温与覆盖海底的沉积物发生作用后释放了大量甲烷，沸腾的甲烷升到地表并进入到大气层后，形成了强大的温室效应并持续了近20万年。这就是发生大约在5500万年前的极热事件（PETM），地球的温度上升了多达5℃并持续了约17万年，数千种原始海洋物种因此灭绝。但许多科学家不相信这场火山爆发能产生这么多的甲烷以致形成强大的温室效应并持续近20万年。可见，人们还不能确定火山爆发会使地球变暖还是变冷，还没有找到火山爆发改变地球气候的真正原因。
事实上，巨大火山爆发改变气候的真正原因是太阳对地球的万有引力和火山喷射反作用力的综合作用能够改变地球的轨道，导致气候发生变化。
（1）当火山喷发主要发生在晚上，即背对太阳喷发时，比如发生大约在5500万年前的引起极热事件的冰岛附近的大规模火山喷发，发生在1983年1月3日午夜的夏威夷基拉韦厄火山喷发，以及被人们誉为“地中海灯塔”的意大利斯德郎博利火山喷发。假设太阳的质量为M，火山喷射后地球剩余质量为m1，喷出物质总量为m2（大量的物质在火山喷射力的作用下获得第一宇宙速度以上的速度，进入绕地球运行的轨道或离开地球），火山喷发前地球的质量为m0（=m1+m2），喷发前地球到太阳的质心距离为r0，地球绕太阳运转的的速度为v，火山喷发后地球剩余部分到太阳的质心距离为r1。当喷离地球的物质很多时，明显有r1
由于火山喷发前，太阳对地球的万有引力应该与离心力相等、方向相反，因而
G·m0·M/r02=m0·v2/r0G·M/r02= v2/r0
火山喷发后地球绕太阳运转的速度基本不变。假设太阳对质量为m1的地球的引力为Fp，地球绕太阳运转的离心力为Fc，则
Fp=G·m1·M/r12=（G·m1·M/r02）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r1）·（r0/r1）>（m1·v2/r1）=Fc
即太阳对质量为m1的地球的引力大于质量为m1的地球绕太阳运转的离心力，加上地球火山喷射产生的巨大反作用力Je，就会把质量为m1的地球推向太阳，改变地球的轨道，使地球变热。特殊情况下，可使地球从冰期转变为间冰期。
（2）当火山喷发主要发生在白天，即是朝着太阳喷发时，比如1991年的皮纳***博火山喷发和1815年的坦博拉火山喷发。假设太阳的质量为M，火山喷发后地球剩余质量为m1，喷出物质总量为m2（大量的物质在火山喷射力的作用下获得第一宇宙速度以上的速度而进入绕地球运行的轨道或离开地球），火山喷发前地球的质量为m0（=m1+m2），喷发前地球到太阳的质心距离为r0，地球绕太阳运转的的速度为v，火山喷发后地球剩余部分到太阳的质心距离为r1，当喷离地球的物质很多时，明显地有r1>r0，如***4所示。
由于火山喷发前，太阳对地球万有引力应该与离心力相等、方向相反，因而
G·m0·M/r02=m0·v2/r0G·M/r02=v2/r0
地球喷发后地球绕太阳运转的速度基本不变。假设太阳对质量为m1的地球的引力为Fp，地球绕太阳运转的离心力为Fc，则
Fp=G·m1·M/r12=（G·m1·M/r02）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r1）·（r0/r1）
即太阳对质量为m1的地球的引力小于质量为m1的地球绕太阳运转的离心力，加上火山喷射产生的巨大反作用力Je，就会把质量为m1的地球推离太阳，改变地球的轨道，使地球变冷。严重者可使地球进入冰期。
由此可见，火山喷发确实能改变地球气候，而且是改变地球气候的不可忽视的关键因素。当火山喷发发生在晚上，可使地球改变轨道，靠近太阳，出现变暖趋势，如果该火山白天也喷发，则可使地球远离太阳，出现变冷趋势甚至返回原来轨道，恢复原来的气候状态；当火山喷发起始于白天，可使地球改变轨道，远离太阳，出现变冷趋势，如果该火山晚上也喷发，则可使地球靠近太阳，出现变暖趋势，甚至返回原来轨道，恢复原来的气候状态。
2 结论
许多证据表明全球气候确实在发生变化，并且一些人认为这些变化在很大程度上是由人类活动引起的。正如美国国家研究委员会指出的那样，“仍有一些不确定性，并且在理解一个如地球气候那样的复杂系统时总有一些不确定性。”所以我们应该细心研究以找出全球气候变化的真正原因。作者的研究表明，尽管温室气体能使局部地区短期变暖，但全球变暖的另一个重要原因是火山活动。火山喷发既可使地球变暖又可能使地球变冷，既可能使地球出现冰期又可能使地球转变为间冰期。如果我们要使地球变暖就应该尽量让它在晚上喷发，如果我们要使地球变冷就应该尽量让它在白天喷发，甚至可以通过精确控制来调节地球的温度。因此，我们再也不怕因气候突变导致的世界末日的来临。
参考文献
[1] Changnon，Stanley A.；Bell，Gerald D.El Nino，1997-1998：The Climate Event of the Century.London：Oxford University Press，2000.
[2] Courtillot，Vincent；Gallet，Yves；Le Moul，Jean-Louis；et al.."Are there connections between the Earth's magnetic field and climate？".Earth and Planetary Science Letters，2006，253（328-339）：620.
[3] Diggles，Michael."The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo， Philippines".U.S.Geological Survey Fact Sheet 113-97，2005.
[4] Gale，Andrew S.."A Milankovitch scale for Cenomanian time".Terra Nova，1989，1（5）：420.
[5] Oppenheimer，Clive."Climatic， environmental and human consequences of the largest known historic eruption： Tambora volcano（Indonesia）1815".Progress in Physical Geography，2003，27（2）：230.
[6] 宫敏，徐漫.气候变化及其对农作物的影响[J].吉林农业，2013（2）：179.
[7] 孙莹莹，李响.全球变暖引发的思考[J].中国环境管理，2010（2）：4-6.
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