人类文明与现代气候变暖 | 古气候

科学出版社

2026-02-06 06:04发布于北京科学出版社官方账号

地球气候的每一次重大变动都与生物命运息息相关。理解过去，方能洞察未来。在全球变暖与极端事件频发的当下，人类把目光投向更遥远的过去——古气候。古气候学通过解读岩石、化石、冰芯、生物纹层等，追溯数百万年以来大气、海洋、陆地相互作用的历史，揭示气候变化的周期性、突发性与渐变性，厘定人类在地球系统中扮演的角色。过去的气候不仅是检验气候模式敏感性的天然实验室，更是评估现代变暖历史地位、识别地球系统临界点的唯一标尺。

古气候

邵雪梅, 姜大膀, 张永香主编

北京: 龙门书局, 2025.12

(气候变化科学丛书)

(中国科学院大学研究生教学辅导书系列)

ISBN 978-7-5088-6833-2

《古气候》旨在为读者搭建一座连接古气候理论与实践应用的桥梁。本书以“记录—集成—模拟—应用”为核心脉络，系统梳理古气候研究的原理、测年技术、代用指标（冰芯、树轮、黄土、石笋、湖泊与海洋沉积等），并深入讲解数据同化、气候场重建方法，以及古气候模拟中的数值试验设计与不确定性评估。主要内容包括地球2.5 亿年以来各时段的气候变化特征、驱动机制与生物响应，重点呈现全新世及过去2000年的高分辨率气候演化过程，及其与人类文明的互动关系。

本书不仅是一部学术著作，更是一份警示录。本文节选“8.3 人类文明与现代气候变暖”以飨读者。希望本书能为相关专业的教学工作提供翔实的基础资料，也为气候领域的政策制定、公众科普输送科学可信的参考依据。

人类文明与现代气候变暖

人类文明的曙光自1 万年前开始显现，距今8000 年前后全球各地陆续出现了农业文明（如两河流域文明、中华文明、埃及文明、印度文明、玛雅文明、汤加文明），这些人类文明的出现，依托于全新世的气候适应条件，因此维持全新世的气候环境对人类文明的发展至关重要。在农业文明时期，社会与气候变化之间的关系是多维度和复杂的。农业文明的生产力在很大程度上依赖气候条件，与此同时，人类为满足农业生产需求，开始大规模地改造土地。这种土地利用方式的改变（如森林砍伐、土地开垦等），影响了局地的气候和生态系统。气候变化还会影响人地关系，迫使农业社会调整其土地利用模式。例如，面对干旱时，可能需要发展灌溉系统或转向种植更耐旱的作物。而气候变化对农业产量的影响可能导致社会结构的变化。在丰收年份，社会可能更加稳定和繁荣；而在歉收年份，则可能出现饥荒和社会动荡。总的来说，农业文明时期的社会与气候变化之间的关系是相互影响的。社会的发展和稳定在很大程度上取决于其对气候变化的适应能力，而人类活动也在一定程度上影响了气候系统。

全新世气候变化（IPCC，2021）

工业文明的发展在带来生产力提升和经济技术进步的同时，也对气候系统产生了深远的影响。在工业文明阶段，人类对自然资源的开发利用达到了空前的程度，包括对煤炭、石油、天然气等化石燃料的大量开采和使用。这些资源的开发不仅为人类发展提供能量，也提供了更多的化工原料，进一步推动了现代工业的发展。工业革命以来，生产力的显著提升与化石能源的大量使用紧密相关。内燃机的发明和电力的广泛应用促进了生产自动化，极大地提高了生产效率。但这种效率的提升往往伴随着能源的高消耗和温室气体排放的增加，从而加剧了气候变化。20 世纪下半叶，原子能、电子计算机和空间技术的发明与使用开启了第三次工业革命，将人类带入信息化时代。然而，这些技术的发展虽然推动了社会进步，但也带来了新的环境问题，如电子废物和能源消耗导致的气候变化。工业文明的发展模式在很大程度上依赖高物质资源消耗、高碳排放和高环境代价，这种模式虽然促进了生产力发展，但也带来了包括气候变化在内的全球性生态危机。

近百年来，工业化过程中大量使用煤、石油、天然气等化石能源而排放的CO₂和其他温室气体，造成了大气温室气体浓度升高，温室效应增强，进而导致现代气候系统变暖。2023 年，全球大气中CO₂、CH₄ 和N₂O 的平均浓度分别为420ppm、1934ppb 和336.9ppb，是1750 年前水平的151%、265%和125%，达到过去80 万年来的最高水平。IPCC 第六次评估报告的第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》指出，大气中CO₂ 等温室气体浓度的持续增加造成温室气体的辐射效应进一步增强，当前人为辐射强迫为2.72 W/m²，比2013 年IPCC 第五次评估报告第一工作组所评估的2.29 W/m² 高19%左右，所增加的辐射强迫中约80%是由大气中温室气体浓度增加造成的。该报告还指出，2019 年大气主要温室气体增加造成的有效辐射强迫已达到3.14 W/m²，明显高于太阳活动和火山爆发等自然因素所导致的辐射强迫，是全球气候变暖最主要的影响因子。

在这样的背景下，荷兰大气化学家、诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）正式提出了“人类世”（Anthropocene）这一概念。2002 年，他在《自然》杂志发表的《人类的地质学》（Geology of Mankind）一文中指出：“在过去三个世纪中，人类对全球环境的影响不断加剧。由人类活动导致的CO₂ 排放增加，全球气候在未来数千年内可能严重偏离其自然演变路径。将‘人类世’这一术语用于描述当前这个在诸多方面由人类主导的地质时代，似乎是恰当的。它与‘全新世’——过去1 万～1.2 万年的温暖期互为补充。人类世可能始于18 世纪后半叶。对极地冰层中空气的分析显示，这一时期，全球CO₂ 和CH₄ 浓度开始上升，而这一时间节点也与1784年詹姆斯·瓦特发明蒸汽机的时间相吻合。”

2009年，国际地层委员会（International Commission on Stratigraphy，ICS）的第四纪地层分委会成立了“人类世工作小组”（Anthropocene Working Group，AWG），由包括诺贝尔化学奖得主保罗·克鲁岑在内的30 余位跨学科科学家组成。该小组的使命是推动“人类世”作为正式地质时代获得科学认可。2016 年，在南非开普敦举行的国际地质大会（International Geological Congress，IGC）上，AWG正式提议地质学界接纳“人类世”这一概念。2019 年5 月21 日，AWG 进行了内部投票，33 位参与投票的委员以29︰4 的比率通过了两项关键决议：一是确认了“人类世”的存在；二是同意将其起始时间定为20 世纪中期。科学界对于“人类世”的起始时间存在争议，多数科学家倾向于以20世纪中期（约1950年）原子弹爆炸为标志，因为这一事件在全球范围内的沉积物中留下了放射性物质的明显痕迹，为“人类世”提供了一个潜在的“金钉子”（Golden Spike）。

与以往的地质时代相比，“人类世”具有一个显著的不同点：它是一个正在进行的时代，过去的地质时代均已结束，而“人类世”仍在继续发展。关于“人类世”的起始时间，学者提出了不同的观点。例如，中国科学家刘东生院士建议用“人类世”取代“全新世”，强调人类自全新世以来就已经开始对地球产生影响。其他科学家则认为，由于农业活动对地球环境的影响，应将“人类世”的开始时间定在全新世早期。保罗·克鲁岑和斯特默（Stoermer）等则主张以工业革命为起点，因为自那时起，人类活动对地球系统的影响日益显著。2016 年，《科学》杂志发表的论文《人类世在功能上和地层上与全新世截然不同》指出，核武器、化石燃料、新材料、地层改变、肥料、全球变暖和生物灭绝是“人类世”开始的七个主要标志。2019 年，《自然》杂志发表的文章也支持确立“人类世”，并投票赞成以20 世纪中期为起点，因为这一时期人类活动对地球系统的影响尤为显著。“人类世”的提出，不仅是对地质学分期的重新定义，更是对人类在自然界中地位的深刻反思。它强调了人类活动对地球环境变化的巨大影响力，并呼吁人类与自然和谐发展。而地球系统科学作为一门综合性学科，为理解地球生命支撑系统提供了新的视角和方法。

2024 年3 月4 日，国际地质科学联合会（International Union of Geological Sciences，IUGS）投票否决了结束全新世、开启“人类世”新纪元的提案。IUGS表示，根据地层学规则，地球纪元每个区间的划定都需要一个明确、客观且适用于全球的起点。而人类在大自然中留下了太多不同类型的印记，并且时间跨度太大，无法用单一的起点对这一区间进行清晰划分。因此，吉巴德（Gibbard）和埃利斯（Ellis）等学者更倾向于将“人类世”作为一个非正式的地质学术语，将其描述为“事件”，而非“纪元”。尽管“人类世”的概念仍存在学术争议，但其已经深刻影响了全球各界对世界的看法。IUGS 的这一决定，引发了人们对“人类世”概念的进一步思考。人类世作为非正式的概念，将继续被广泛使用。其使用范围不仅涵盖地球和环境科学家群体，还包括社会科学家、政治家、经济学家以及社会公众，是描述人类对地球系统影响的宝贵术语。尽管如此，拒绝将“人类世”确立为正式的地质时代，可能会推动对“人类活动影响地球环境”这一议题的更深入讨论和研究，同时强调在气候变化应对和环境政策制定中，考虑人类活动因素的重要性。

本文摘编自《古气候》（邵雪梅, 姜大膀, 张永香主编. 北京 : 龙门书局, 2025.12）一书“前言”“第8章全新世以来的气候变化”，有删减修改，标题为编者所经历

(气候变化科学丛书)

(中国科学院大学研究生教学辅导书系列)

审图号：GS 京（2025）1610 号

ISBN 978-7-5088-6833-2

责任编辑：杨帅英赵晶雪

本书既可作为大气、海洋、地理、地质、环境、考古等专业高年级本科生与研究生的教材，也可供气候变化、环境保护、能源规划、考古与第四纪研究领域的科研人员、技术人员及政策制定者参考，为理解气候系统自然变率与人类活动影响提供更长时间尺度的科学依据。

气候变化科学丛书

（本文编辑：刘四旦）