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又是暖化又是冰期?科學家你搞得我好亂啊!

最近一則新聞提到「科學家警告:太陽15年後『休眠』 地球進入小冰河期!」是不是也就代表著,我們該擔心的是地球變冷,而不是全球暖化?

當然…不是這樣的,要是科學家真的有這麼說,不用鄉民,其他科學家會先把他拖出來鞭,這只是科學現象的理解與科學用語詮釋的問題。接下來我們先從新聞文章與科學研究了解此議題。

首先是多數人會看到的新聞版本:

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截圖自ETtoday

好,這是一篇再摘錄過的報導,因為看文章的尾巴就知道文章的結論是蠻薄弱的(所謂「跟蒙德極小期相同的效應」也是語焉不詳的一句話),而下方所謂的「原文」也非研究人員或單位發布的新聞稿,而是摘自大多媒體最喜歡翻譯外電之一的「每日郵報」

這種「轉手再轉手」 新聞消息,往往就像我們玩喝水傳話一般,誤差是會隨之放大,就算是具科學背景的人士乍看這篇報導,也很難揣測原意是什麼,而實際上的研究成果應為下面這則英國皇家學會的稿件:

科學家到底怎麼說

某位對岸的網友李汀先生在新浪網的投稿中,也提到了這個研究與每日郵報報導中的落差,不過在此我們從一些太陽活動的背景先談起:

  1. 太陽的「活動」是有周期性的,而所謂的活動包括了產生太陽風日冕太陽黑子等現象,簡單來說就是太陽會定時的向外突然放出高能的粒子、宇宙射線這些東西,平均來說周期是11年左右(如下圖紅線的太陽黑子個數年變化、橘線的太陽黑子個數日變化),但並不是那麼剛好的11年,有時會多1年、有時會少個1年。
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近400年來的太陽黑子數目統計

  1. 造成太陽運動周期變化的主要原因是磁場變化,這樣講或許有點抽象,就像是對流的概念,裡面的東西向外湧出,而外面的東西又跑到內部,而像黑子就是一些不均勻的活動…再講就太深了,先就此打住!
  1. 接著回到這個研究,過去科學家已經知道了磁場、對流的影響。而今天科學家Valentina Zharkova這項研究的出發點,就在於他們認為造成太陽運動會有變動的一大主因可能就是太陽內部流體的對流可以「分成兩層」,所以他們便以此為前提來建立模型模擬,並對比到真實的觀測紀錄。
  1. 要理解Zharkova的模型,我們可以想像把「兩層」的對流想像成兩個11年上下的穩定波動,有各自的週期,但它們會有疊加、相消的作用。當兩層的波動疊加時,活動就特別大,當相消時,就會特別小,而Zharkova研究團隊的模型與真實的觀測資料對比,有高達97%的準確率。
  1. 以此前提我們似乎就可以拿來預測一下未來的活動…結果不得了!原來2030年太陽的活動將會減少為現在的60%,至於上次降那麼多是什麼時候呢?就是所謂的「蒙德極小期」(上圖的Maunder Minimum的區間,約在西元1645~1715年間),而那段時間也正好是「小冰期」的時間點附近(一般指的小冰期是西元1550年至1770年間,也有人認為那是明朝衰亡清朝興起的原因之一)。
23與24太陽週期活動的太陽黑子

23與24太陽週期活動的太陽黑子,圖片來自NOAA

科學家對於科學上用詞總是講求精準,誇大對科學家來說是個忌諱,綜合上面五點來看,只有第5點才勉強和地球將要變冷有一點點的擦邊球,但實際上科學家有以此「警告」人們嗎?沒有…為什麼不這麼說?因為那不是科學家有把握的事!即使太陽活動減少至現在的60%,我們還是不知道會降溫多少…甚至連會不會降溫都不知道呢!

所以現在到底是在暖化還是冰期要來?

實際上影響氣候的因子非常多,而且還非常難驗證。舉個例子來說,塞爾維亞科學家米蘭科維奇在本世紀初就提出米蘭科維奇循環,指出地球的氣候模式受到地球離心率轉軸傾角和軌道的進動的影響,但實際上我們現在知道的理論則是到1976年才確立的(見文獻[1])。除此之外,像太陽黑子、板塊運動、火山活動皆會對氣候有不同尺度的影響。你說要斬釘截鐵的說:未來幾年天氣將會怎麼樣怎麼樣的,我相信那一定不是研究大氣或古今氣候的學者會做的事,頂多說會「我們要注意朝向XXXX發展」之類的說法。

再來,從時間尺度來談,蒙德極小期和冰期的相關性還有待討論,而這個太陽活動研究所提出的精準模型預測也還是需要科學家再論證…畢竟蒙德極小期持續了數十年之久,和11年的規律尺度還是有些落差,而在過去的紀錄中,即使能看見「溫度」和「太陽黑子」的相關性,我們也可以發現差距甚至不到1度(見下圖)。像IPCC的主流科學家也認為太陽的活動影響可能不若其它的因素顯著(包括暖化也是),而一般也認為太陽活動對氣候的影響甚小(見[2])。

所以總體來說,IPCC的主流科學家們認為暖化是一件事,而科學家Valentina Zharkova做的研究是另一件事,這兩件事也可能同時發生,而以目前的證據與研究來說,暖化的效應和尺度似乎大一點,但真實的情況是…我們目前拿的出來的科學證據說不定還不夠用,所以現在把這些研究拿來說些駭人聽聞的事,似乎都言之過早。

那氣候變遷怎麼辦?人類要怎麼因應?至少我們人類別讓自己的影響太過頭(臭氧破洞就是個例子),起碼眼下節能減碳的目標(至少別燒那麼兇),也還算是條穩健的路。至於那些枝微末節或是高深莫測的學問,我們還是努力相信科學家幫我們找答案吧!對了,別忘了看這類的科學研究還是要保持著「科學精神」,避免斷章取義、以偏蓋全哦!

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Comparison of sunspot numbers, Central England Temperatures and a basket of Northern hemisphere Temperature reconstructions compiled by IPCC ByMichaelLockwood

參考文獻

延伸閱讀

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關於作者

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。