一提起冰河时代,人们首先想到的是温度非常低,地球上的水都结冰。那么,冰河时代的地球平均温度到底低到哪种程度呢?一组科学家已经算出了最后一个冰河时代的温度了,它出现在2万年前,平均温度大约为7.8摄氏度。

我们知道,地球会吸收来自太阳的热量,也会向太空辐射热量。当这两者达到平衡的时候,我们就可以算出地球的平均温度。地球对太阳能的吸收基本上是固定的,我们只要知道地球向太空散失的热量就可以计算温度了。
根据黑体辐射定律,我们知道地球每时每刻都在向太空辐射红外能量。地球温度越高,辐射的红外能量越强。当我们不考虑二氧化碳等温室气体对红外线的吸收时,我们可以算出地球的平均温度为零下21摄氏度。但现实是,二氧化碳吸收了部分本应辐射向太空的热量,相当于给地球盖了一层被子,因此地球的温度逐渐上升。

温室效应不是一个贬义词,适当的温室效应给地球带来了适合生命生存的环境。但是,过量的二氧化碳排放导致了温室效应过分增强,使地球温度越来越高,已经快要达到生命生存的极限了。因此,如果我们知道了地球的平均温度,我们就能反演出二氧化碳在大气中的水平。
知道冰河时代的温度很重要,因为它用于计算气候敏感性,这意味着全球温度响应大气中的碳而变化了多少。根据科学家的估算,全球大气每增加一倍的二氧化碳,平均温度就要增加3.4摄氏度。由于冰河时代没有温度计,因此科学家开发了一种方法,将从海洋浮游生物化石中收集的数据转换为海面温度。然后,他们使用称为数据同化的技术将化石数据与气候模型模拟相结合,得到了冰河时代的平均温度。
根据这一温度,科学家可以反演出当时的二氧化碳水平。在冰河时期,大气中的二氧化碳含量约为百万分之180,这非常低。在工业革命之前,该水平上升到了约百万分之280,而今天已经达到了百万分之415。

如今,人类工业化的水平越来越高,向大气中排放的二氧化碳也越来越多。如果我们能够重建过去的温暖气候,那么我们就可以开始回答有关地球如何对非常高的二氧化碳水平做出反应的重要问题,并加深我们对未来气候变化可能发生的理解。











