搜索
4貳、亞澳地區的古氣候資料彙整會議記要(國立臺灣大學地質科學系劉平妹教授)一、前言亞澳地區的古氣候資料彙整會議於2001年11月26日到29日在星加坡大學舉行，約有三十人參加。除我國以外主要有澳、日、中、印度、馬來西亞、印尼、星加坡等國學者，以澳洲與中國大陸居多。這次會議的目的是針對此區在二千年、二十萬年及有歷史時代以來與古氣候相關的六個題目，綜合回顧已有的資料，寫成一冊期刊，以提供後學繼往開來之研究。這六個題目是：(1)環境與人類間的相互作用；(2)季風循環歷史與聖嬰現象記錄；(3)乾區地理環境的演變；(4)海水面變化、溫鹽流與洋流對氣候變化的影響；(5)從植被歷史與植物棲息地的演變看古氣候變化；及(6)西風帶的強弱與軌跡演變。現分別摘錄要點如下：二、會議議題（一）環境與人類間的相互影響這是針對亞澳區古人類與古地理、古氣候之關係的探究。準備進行下列項目：(1)整理東南亞、澳、紐及太平洋島嶼的考古記錄；(2)在考古時代內的氣候變化記錄；(3)與氣候變化相關之人文社會變化個案；(4)歷史上極端事件的記錄：如洪水、乾旱、暴風雨、海嘯、森林火災、地震、火山噴發等；(5)比較極端事件與用其它代用品及延伸這些事件的記錄；(6)人對於氣候變遷所引起的地表、大氣及水文變化之反應。由澳洲的湖泊沉積物孢粉研究，發現很早（四萬年前）就有人為干擾植被的訊息。中國大陸是很早就有人類居住的地方，可惜目前尚未有長期記錄並詳細探討環境與人為干擾的問題。在日本於1,500年前人為破壞森林就已十分顯著。在中國的考古記錄方面，似乎顯示人類從全新世中期就開始有種植作物的現象，甚至有人認為更早就開始。而中國大陸東海、南海和東南亞的婆羅洲、印尼等周邊海域的大陸棚在冰期時露出水面，形成與今天十分不同的地理環境。在這個地區過去的人類究竟如何適應不同的環境呢？這方面留有很大的空間讓我們探究。若能先把已有的資料彙整，將十分有助於下一步的探討。其他方面如氣候變遷與朝代興迭或古文化演變的關連；人類對氣候變化的適應及人類種植的歷史；人類與自然變遷關係的探討等，都擬納入本主題的考量。（二）季風循環歷史與聖嬰－南方振盪(ENSO)現象記錄這個主題基本上探討ENSO千年來的年間變化頻率，與ENSO如何與季風循環或其它氣候因子間的相互影響。對於近千年內全新世及冰期裡的ENSO變化，相關學者普遍都有深入了解的興趣。包括近千年來ENSO變化的範圍及其與全球暖化的關係；各個相關因素在各時段內的穩定性；與季風間的關係及與其它氣候變化因子關係等課題。ENSO現象在全新世早期與晚期並不相同，在晚期較明顯，這點究竟與已知的全新世早期暖溼或晚期冷乾有何關係？有沒有可能使用模式來描述冰期及間冰期ENSO現象與現有已知海水面、軌道力、氣候背景、溫室氣體變化等關係。聖嬰現象在更新世的冰期要比間冰期明5顯，似與地球繞日軌道力中年差的週期相關。冰期時西風帶南移，造成季風消弱，是否意味季風強弱與聖嬰現象有負相關？進入間冰期的全新世(一萬年前)後，以全新世中期氣候最暖，當時幾乎看不見聖嬰現象。在全新世內聖嬰現象在相對冷涼時段時似乎較為明顯。在聖嬰年時，西太平洋颱風的頻率是否會明顯變少或產生路徑偏離？是此區值得探討的題目。此外，目前陸域與海域有什麼資料能提供印度季風、亞洲季風、澳洲季風等相關資料；暖池與聖嬰/季風的關連；南北半球季風產生應同步否？間熱帶、幅合帶(ITCZ)隨時間的位移；植被遷移所透露的季風史等，都是本主題探討的對象。（三）乾區地理環境的演變亞澳地區的沙漠佔世界陸地很大的部份，因此乾區地理環境在過去(冰期－間冰期)的演變是很值得探究的事。非洲撒哈拉沙漠在全新世中期時是綠洲，人類的文明曾在那裡存在過；中國大陸的絲路、樓蘭古國及蒙古許多地區也曾繁華一時，如今卻成沙漠或廢墟。這些地區在最近地質史中的冰期－間冰期時，地理環境又是如何變化？是否借著從對它演變的認識中，了解大地及人類對氣候變遷的反應。以長期的眼光看乾區的形成，它與區域構造、地表上冰床的形成及海氣的配置有關；以短期來看，乾區對全球及區域氣候變化也很敏感。這些變化對氣候系統造成回饋作用，例如乾區擴大使大氣塵粒增加，地表邊界條件改變（溼度、反照率等）；沙漠化後人們便得多加施肥而餘肥會流入海中，影響海水2CO的吸附並及改變陸地上的生態；在人類社會的角度來看，則乾旱或沙漠化對人類產生極大影響。塔克拉瑪干(Taklimakan)沙漠，在全新世時，除了在二千年前及小冰期時曾經是潤溼氣候，一般情況是乾燥的。它的南緣在早、中全新世也曾數度短暫潮溼過。推測那些潮濕期與夏季季風在過去某些時段的特別顯著有關(Kanemaki＆Endo1998)。又沙漠擴大的原因是否與西風帶減弱相關？在本主題下，下列問題如冰期－間冰期循環中乾區的演變；如何選擇陸域與海域的指標包括考古資料、湖沼記錄及孢粉記錄以了解乾區變化；又海表溫度變化是否與塵量變化有相關等探討，都是考量的課題。目前這個階段有下列幾點值得先彙整討論：(1)乾區的長期演變史與機制；(2)過去二十萬年來亞洲沙漠範圍在行星軌道尺度及千年尺度上的改變；(3)中國大陸沙漠範圍與環境在全新世的千年級次到百年級次的改變。在亞洲六千年前是全新世氣候大暖期，理應暖濕但在部份地區卻有乾燥的記錄，因此須要更多的資料研究才會有較清楚的看法；(4)南半球乾區的演變及其與北半球乾區變化的對比；(5)在某特定時間大氣中的塵量狀況的探討。塵粒可說是氣候的重要控制力之一，因為它影響太陽幅射量；及(6)乾區的人類活動與人為引起的沙漠化。（四）海水面、溫鹽流與洋流對氣候影響亞澳地區與其他地區類似，受海洋的影響很大。尤其此區是大陸棚寬闊，冰期海水面下降時，海陸的形勢與間冰期時相差頗大。亞洲季風、ENSO與西太平洋暖池等是亞澳區(PETⅡ)對全球氣候最有影響力的因子，所以了解洋流及水團在晚第四紀的變化很重要。在太平洋西邊冰期時黑潮路徑如何？又溫鹽流在最近的氣候模式研究中，與氣候記錄中的突然氣候變化可能最有關係。但由於太平洋中層水的性質目前仍在研究，因此對這裡冰期－間冰期溫鹽流的掌握也未完全清楚。溫鹽流循環在此區為一從太平洋6到印度洋的表層回流，而印度洋有一重要的深層水湧升處，因此印度洋深層水是溫鹽流循環的重要因子，該區也是水團變化的地方。東南亞的海岸區在冰期－間冰期交替時，海水面變化會影響洋流的循環及印度洋與太平洋間的相互作用。目前我們對於在冰期－間冰期交替時的深層水的變化所知不多。印度洋深層水(2,000-3,500m)在冰期時變冷，尤以北印度洋深層水在冰期時全區同時都冷，表示當時循環緩慢。南方海洋似為冰期時主要深層水之供應源，深層水的溫度降低將加快2CO溶解度及促進隔離大氣中2CO。因此，探測南方海洋中的深層水生成狀況是值得努力的。氣候模式中低緯區的海氣交換一直是影響模擬結果的關鍵，尤其太平洋「暖池」位在此區，所以該區海洋的角色之重要性由此得知。預計在文中將探討邊緣海在冰期－間冰期交替中對氣候參數的效應、黑潮在冰期時可能之路徑、暖池的變化、印度洋與印度季風之關連、南方海洋在冰期－間冰期之變化等。（五）從植被歷史與棲地演變看古氣候目前亞澳區的澳洲及中國大陸有古植被變遷的長記錄分析資料，後者正將整理發表。同時，南海及其它海域沉積物也有數個長記錄的孢粉分析。由澳洲的記錄看來，澳洲自倒數第二次冰期(14~20萬年前間)以來，氣候有逐漸轉乾的趨勢，在13萬年及4萬年前植被也有顯著的變化。同時在它的長記錄中顯示有3萬年的周期變化。分析得知澳洲ENSO變化的周期與乾燥(火災發生)的周期可相對比，推論這3萬年循環周期與ENSO變化可能有關連。13萬年前的植被產生較大的變化，其原因可能是因正逢倒數第二次冰期晚期，ENSO訊號強且雨量少的緣故。而4萬年前另一明顯的植被變遷，應為強ENSO訊號加上人類干擾所致。這些強的ENSO訊號及乾燥趨勢或可能與海洋洋流循環的改變有關，因為印度-澳洲板塊在近地質時代中向北移，使得太平洋到印度洋的洋流及暖池的大小範圍產生變化。此外植被與氣候因子之作用特別是ENSO的關係以及是否季風變化造成乾燥區的擴大等都是值得研究的課題。在倒數第二次冰期的早期，國內的記錄仍屬於雨林之高地植物，晚期為乾燥；而上次冰期也是早期較濕，晚期乾燥(劉，未發表)。倒數第二次冰期雖沒有上次冰期冷，但上次冰期在南海南邊陸域婆羅洲仍保有熱帶－亞熱帶氣候，當地冰期時可能較涼而不乾燥。南海北坡則冰期時冷且乾，南北坡的不同，可能是因為東亞季風環流與冰期的冬季風較強而導致。植被記錄可以提供陸地上各冰期的植被改變；知道植被類型對模式學者而言很重要，因為不但顯示氣候狀況還可求算反照率。這個主題希望能對資料與文獻加以收集，並將主要地區做相互比較，甚至做出：(1)孢粉圖、群區圖以方便模式學者；(2)人為與火災影響植被的狀況；(3)氣候變遷下的地表環境反應，各個間冰期的比較；(4)更新－全新世界面的植被變化；及(5)林線的變化、稠密/開闊林的界線及雨量變化等。相關學者希望能選擇資料較完整的部份加以整理。（六）西風帶強弱與軌跡的演變西風在過去冰期－間冰期的強弱改變的估計或可由沉積物通量(包括顆粒大小與沉積率)求算古風速而加以了解，但也要考慮當時植被型態。其它如當時的乾燥狀態、火災頻度及人為作用也須加以辨認，然後才得以釐清西風強度是否與沉積物通量變化完全7相關。至於西風帶的軌跡如何決定呢？在陸域通常以外來的塵粒與黃土的沉積及沉積物年代的研究定出西風帶在不同時代的軌跡。在海域則可研究海洋岩心中，西風所帶來的物質以了解西風帶。據Hesse(1994)研究Tasman海岩心，發現自澳洲西來的塵粒只能追溯至35萬年前(MIS10，深海氧同位素第十階)，再早則沒有發生這個現象。冰期時通量增加，尤以倒數第二及第三次冰期時更為明顯，上次冰期則在晚期(MIS2)較明顯，但無法分別出是風速增強抑或是因較多的塵粒供應，導致強烈侵蝕而造成通量增加。這些塵粒來源的北界今日約為34˚S，但冰期時來源區似往北移了3個緯度約350公里。探討西風帶變遷，在海域的另一項線索為辨識湧升流的存在與位置。湧升流出現原因之一為風力將表層水分向，使底層水湧升，類似研究在紐西蘭海域也曾經成功進行過。此外，陸地上冰河的消長也透露出西風帶變化的重要線索；溫帶區的山岳冰川對氣候尤其敏感，因為副熱帶高壓影響冬季降雪量使冰河消長，其位置與西風帶相關。紐西蘭的研究顯示，在全新世早期（9,000-5,000年前）西風減弱直到小冰期及近百年前才稍微加強。在東亞研究方面，過去西風帶的強弱變化面臨的問題是，西風的訊號常與冬季大陸吹來的季風效應難以分辨，必需要在沉積物中找出可區別這兩種機制的代用品來探討才行。長期而言，西風強弱變化是受控於軌道力的年差(約20,000年)周期。在上次冰期(20,000年前)盛期及接近近代的全新世裡西風較強，而在全新世早期則較弱。以千年尺度來看，在小冰期時較強之前則較弱，百年內來看，則與ELNINO現象似有關連。此外對於大氣急流(Jet)在氣候變遷中的角色及其與ENSO或其它們氣候現象的關連；還有西風帶數十年尺度的變化以及南北半球西風帶變化是否同步，其各別可能的機制等題目均擬加以考量在本次議題中。三、小結上述介紹為亞澳古全球變遷計劃的科學家們(PETⅡ)在2001年底的收集資料活動及有興趣研究的方向。比起美洲(PETⅡ)及歐、非洲(PETⅡ)的地區，亞澳區資料尚待整合，許多研究尚待進行以逐漸澄清各項問題。此區在地球上有最高的山、最大的洋也有最古的文明，在探究全球古環境的角色上非常重要，因此要加緊努力。台灣位於東亞季風前緣，是探測東亞季風影響與歷史最適當的地方。可將季風的訊號先加以調查，以做為其它地區的參考；另一方面台灣的侵蝕與沉積速率都快，有可能做出較高解析度的記錄，這些都是台灣獨特的地方。這類的研究一方面有利於國際科學界，一方面有利於了解本島的自然史及了解氣候變遷對大地的影響，當然也有助於預測未來環境。參考文獻：Kanemaki,MandEndo,K.1998.FluvialandEolianSedimentsandthei