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南宋灭亡的原因,700 年后终于找到了罪魁祸首 
作者:[Geological CAT] 来源:[中外学术情报2017-05-29] 2017-06-02


中世纪温暖期时宋朝为何出现了严寒?

一、南宋宝佑五年的年底不太寻常

    在快要迎来春节的某个日子,临安市民们惊异的发现,西湖,竟然封冻了。那一天,是宝佑五年十二月戊子,公元 1258 年 1 月 13 日。江南锦绣之地的西湖,居然因为一次结冰而被载入史册——某个不知名的史官在《宋史全文》卷三五里,写下了这样四个字:“西湖冰合”。

    对于现代人,见过类似场景的人也不多。近几年,哪怕只是结上薄薄的一层冰都能登上当地的报导成为大新闻,引得八方游客纷至沓来。冷如 08 年南方冰雪灾害之时,西湖也只是在局部结了较厚的冰,仍保有较大面积的水域。据说 1930 年、1977 年都能够在湖上溜冰,但也未听闻达到“冰合”的程度。

    2016 年初,北极点短暂突破零度引起的余波横扫中国大地,一波强烈的史诗级寒潮给人们留下深刻的记忆。但即便如此,西湖也只是结了一点点冰,聊表一下对于“史诗级寒潮”的微小“敬意。

二、长期以来,对古代气候的追踪只能在史书里寻觅刀笔之吏留下的蛛丝马迹

    这样的记录如果不是湮灭于战火与动荡,就是仅有只言片语,而且都是感性描述和物候记录,科学意义有限。幸运的是,随着地球科学的发展,越来越多的技术手段被运用到重建古气候的工作上去。当代的地球科学工作者,已经可以综合运用石笋、树木年轮、冰芯、黄土沉积物、深海沉积物、深湖沉积物等生物和地质记录来恢复古代的气候规律。

    2013 年,由政府间气候变化专门委员会(IPCC)出具的气候报告 AR5 里,便首次加入了人类历史尺度的古气温重建,同时公布的还有相关的数值模拟。更为贴心的是,他们专门区分了不同的大洲。10 世纪,欧洲气候非常温暖;亚洲气候也较温暖。11 世纪,欧洲气候略有降温,但也算暖;亚洲气候同样降温,变得偏凉;12 世纪,欧洲气候先大幅降温,中后叶快速升温;亚洲气候早期中幅降温,中后叶中大幅升温。13 世纪,欧洲和亚洲都在降温,而且都在中叶发生过显著的降温事件:大约就是 13 世纪五十年代的某个时候。14 世纪,欧洲缓慢升温,亚洲快速升温。

    这里需要注意的是,史书中的描述与整体重建的古气候可能有冲突,这是因为气候快速变化的时期,上下波动也会十分剧烈,而史书的感性描述无法剔除剧烈波动的影响。还需要注意的是,这里的数据只是“亚洲”这个地理区域的整体性,在局部可以出现细节的波动甚至不同。受采样地区和数据的影响。

    所以,本问题前半句描述不成立——欧洲和亚洲在 10 至 14 世纪的温度趋势,其实是一样的,并不存在欧洲在 10-14 世纪温暖,亚洲在 12-15 世纪降温——而且哪有这么比的……欧洲在 12-15 世纪还不也是总体降温趋势,只是细节不同而已。但是,为什么 13 世纪中叶开始突然变冷?为什么 1258 的临安那么冷?

三、科学家们觉得,他们近几年应该锁定了凶手

    每年的降雪,都会携带那一年空气里的尘埃与气体,在冬天降落,然后化掉。但在一些下的雪比化的雪多的角落,上一个冬天降下的雪,会用一年的时间堆积、挤压成冰,成为下一个冬天到来时的“地表”——格陵兰冰盖和南极冰盖。于是,就有这么一群人,拉着各种钻井设备躲在南极和格陵兰岛的冰天雪地里。他们四处钻孔打井,从冰盖里取出一根根冰柱子,然后把它们拉进专门的低温实验室冻起来。

    利用冰芯里封存的气泡和灰尘,科学家们可以做很多工作。其中有一项,就是分析尘埃中的硫酸盐含量。当科学家们逐渐建立起历史时期大气硫酸盐含量曲线时,发现了许许多多的峰值,其中,也包括 1258 年的一个峰值——它是南极洲和格陵兰岛位列第二的硫酸盐含量。

四、这些大气硫酸盐尘埃的峰值,是古代火山喷发的结果

    2010 年 5 月,冰岛的一场火山大爆发重创了整个欧洲的航空业,一度导致大量乘客滞留欧洲各地的机场,引发了不小的麻烦。2011 年,冰岛的 Grimsvotn 火山又发生了一次剧烈的喷发。火山尘埃冲破云霄,冲破 12 英里(约 19.2km),直达平流层。

    火山喷发是唯一可以将大量灰尘送入平流层的地表自然活动——核弹洗地这种人民群众喜闻乐见的娱乐活动不在此列——这些细小的火山灰会在缺少大气活动的平流层里停留很久,形成弥漫全球大气的尘埃层。就像给地球打了一把遮阳伞一样,将相当一部分太阳能量怼回去。同时,它们的徐徐降落也会在全球的大气降尘里露出马脚。这便是大家很熟悉的核冬天效应——在这里也叫火山冬天效应。

    根据火山爆发指数(VEI, Volcanic Explosivity Index )的不同,火山活动喷发的物质体积呈指数变化,对地球造成的降温能力也各不相同。2011 年看似凶猛的这次喷发,VEI 指数仅仅是 4而已——人畜无害的级别。

    从 6 级往上,大约就开始对当年的气候有所影响了。1991 年爆发的皮纳图博火山,在当年和次年引起了世界范围的气候异常。引起1816 年全球凉夏的坦博拉火山爆发是个VEI 指数为 6.9~7的大爆发,光荣地成为人类有观测记录以来规模最大的火山爆发。看谁能抛射更多的尘埃(火山灰)进入平流层。根据这一点,科学家们建立了一个新的指数: 全球火山气溶胶(辐射)强迫 (单位 W/m^2,是不是很眼熟?)

    虽然没有看到 1257 年火山喷发物体积的数字,但 1257 年的那次火山喷发对太阳辐射的减弱能力大大超过坦博拉火山喷发——如果说坦博拉火山带来了全球凉夏,那么 1257 年的火山爆发让西湖在来年一月结个冰,看起来很轻松愉快嘛。

五、找到了作案证据,但谁是凶手呢?

    2015 年,一个研究团队宣布,他们终于找到了这个人类文明史上最强烈喷发(至少他们和相当一批科学家这么认为,但似乎 5 世纪的那几次也不差)的所在地。印度尼西亚,Lombok 岛,Rinjani 火山,Samalas 大爆发。

    但别误会——1257 年爆发形成的,是一个小火山背后的巨型圆坑。这是一个南北长约 5.5km,东西长约 8.5km 的巨型破火山口(caldera,你要是了解美国的黄石火山,应该对这个词不陌生)。破火山口东侧是 Rinjani 火山主峰,高约 3600m。

    这次巨大的爆发大约发生在1257 年春末或夏季,炸掉了 Rinjani 火山的顶。落在火山周围的火山碎屑物,大约是 1815 年坦博拉火山周边降落物的 2 倍,而它抛射进平流层的物质也自然比坦博拉火山多得多。在 VEI 指数上,研究者将它投在 7 的区间里,把坦博拉火山放在 6.9 的位置上。

六、就这样,1257 年的那个夏天,一个幽灵又一次笼罩了全球

    这个幽灵从 Salamas 大爆发的巨响中再次苏醒,从大洋洲扶摇直上,飘到亚洲,飘到中东,飘过地中海,飘到欧洲。飘到格陵兰,也飘到南极洲。
它放出熔岩,蹂躏万物;它掀起海啸,收割生命;它降下酸雨,破坏收成;它带来减产,散播饥馑;它遮蔽阳光,带来凛冬。它为南国带来路边冻骨,将北国的马刀磨得锋利;它促成战争,毁灭王朝。

    它从 6 世纪的三次强烈火山爆发里走来,在 13 世纪中叶给临安市民带去西湖冰合,又在 15 世纪中叶再临人间。南宋的气温,就这样在 1257 年的春夏之交被一场万里之遥的火山大爆发拉下了水。然后非常不巧的赶上了一段持续数十年的太阳辐射水平下降阶段,火山因素和太阳因素的强强联手,终于让全世界于 13 世纪后半叶至 14 世纪初得了一场重感冒。

七、蒙哥汗生命里最后的远征

    1258 年的那个凉凉的秋天,蒙哥汗策马扬鞭,驰骋向南。大汗并不知道,遥远的临安城下,西湖竟在半年前冰封过。他只知道,北地的上个冬天不太好过——牲畜死伤甚多,百姓损失惨重,下个冬天还不知道会不会那么难熬,听说北边现在又已经冷得不行了。一些小部族去年冬天过的很惨,现在正陆陆续续往南寻找新的草场和过冬地,下面才报告上来一大批小冲突……北境不太平啊!主力都在南方和西部,北边这时候千万别出什么乱子才好。

    看来是时候赶紧结束南方战事,回北边稳定一下边疆了。打了几十年,竟然打成了消耗战。包围圈已经形成,是时候开始决战了。这一次,我要亲征——亲率主力,速战速决。“再说了,北边冷死个求了,老子要去南方过冬。”

八、南宋的旗帜,在寒风中从临安城头降下

    至元十三年正月(1276 年),临安城内一片死寂。西子湖畔,残垣断壁,尸横遍野。已经没有什么人在意,这是西湖连续多少年封冻了。或者,曾经在意过的人早已不在这里,而在这里的人并不在意。朔风呼啸,雪花落在北境骑士的铠甲与刀剑上。征服者的马蹄,从混着血污的雪地上踏过。

    不断有部族从北境南迁。自大汗死后,南迁流民早已数不胜数。他们赶着牛羊,拖家带口越过长城。没有人胆敢阻拦,只能任由他们自己找地方安顿下来。好在终于打下了临安和江南,至少明年的口粮暂时不会缺了。

    忽必烈不会知道,如果不是从大汗死后开始的连年的寒冷,他的敌人不会这么快就耗尽国力,宣告败亡。也许,他这个征服者, 还要晚上几十年才能站在雪后断桥边,欣赏这片合冰西湖吧。可是历史没有如果。南宋终究还是在寒冷的 13 世纪后期宣告败亡。凛冬已至。

九、地质历史没有如果,太阳活动也没有如果

    谁会想到,从南极洲脱离下来的澳洲板块,竟然是让 1258 年的临安城迎来寒冬的罪魁祸首?

    谁会想到,遥远印度尼西亚孕育的一座火山,竟然把全世界一脚踹进了人类文明史上最严重的一次火山冬天?

    谁会想到,正好紧随在火山喷发之后的一次太阳周期性萎靡,竟然大大加重了 Salamas 大爆发的火山冬天效应。

    又有谁会想到,这两个分别来自地球内部和太阳内部的洪荒之力,竟然影响着这个星球上王朝的兴替。

    也许这就是地质学的某种神奇吧。太阳活动规律,那也是恒星地质学的研究规律嘛……


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