脍炙人口的好莱坞灾难片「明天过后」，描述全球发生气候灾变的景象：冰期无预警地降临，北美数百万居民逃离家园，涌入阳光普照的墨西哥；瑟缩在干冻的纽约市里相依为命的最后几人，则成了狼群虎视眈眈的猎物；龙卷风肆虐美国加州，日本东京则遭巨大的冰雹袭击。
来势汹汹的气候遽变（abrupt climate change），将来可能随时发生吗？或者，这只是美国福斯电影公司异想天开？若说两者皆是，似乎也不为过。大部份的气候专家都同意，往后的数十年内，我们尚无需担忧会碰上成熟的冰期。不过，令人猝不及防的戏剧化气候变迁，以往突袭地球的例子不只一次，未来也不无旧事重演的可能。事实上，这种情形也许无法避免。
同样无法避免的，还有人类面临的潜在威胁。突如其来的暖期或许使某些地区的气候较为宜人，却可能令别处更加酷热难耐；短冷期里的冬季让人冻僵，重要航道也因而结冰堵塞；严重的干旱，把曾经肥沃的土地，变成无法耕种的不毛之地。这些结果之所以特别难熬，是由于突发性的气候变迁通常会持续好几世纪甚至数千年之久。的确，某些古代社会的式微，一度认为是社会、经济与政治力所致，现在多被归咎于气候的急速转变。
气候遽变的魅影10几年来已吸引为数可观的科学研究投入，但攫获制片商、经济学家与政策制定者关爱的眼光，不过是最近的事。随着大量关注而来的，则是与日俱增的困惑：是什么触发了这类变化？未来会变成何等光景？未经深思熟虑的观察者可能认为，迅速的气候转变，会削弱人为的全球暖化效应。但新的证据指出，全球暖化比以往还令人担忧，因为它可能正是导致地球气候遽变更快发生的推手。
格陵兰冰心里的证据
如果没有1990年代初期自格陵兰广袤的冰原所钻取的冰心，科学家对于气候具有跃进至截然不同状态的能力，绝不会有通盘的理解。这些巨大的冰柱中，不乏长达三公里者。横跨过去11万年的气候记录，便巨细靡遗地埋藏其中。研究人员利用不同的方法，辨识冰心中的年纹层并为它们定年；解析冰晶的成份，便知结冰当时的气温。
这类研究道出了一段波动剧烈的气候史：在长期的深冻之间，夹杂着短暂的暖期。格陵兰中部经历过多次短冷期，都是在短短数年内便降至6℃的低温。另一方面，仅仅10年的光景，当地气温便回升至10℃以上，几乎达前一次冰期高峰以来的升温幅度之半。其中，发生于1万1500年前的气温跃升，幅度之大，犹如把美国明尼亚波利与俄罗斯莫斯科，变得像美国亚特兰大或西班牙马德里般燠热。
冰心不仅令格陵兰发生的事件无所遁形，也透露世界上其他地区的状况。研究人员假定，北极地区升温10℃的现象，其实是一次暖化事件的冰山一角。该事件席卷北半球辽阔的狭长地带，并使该区域及远处的降水量增加。就格陵兰而言，冰晶的年纹层厚度显示，当地的确曾发生一年内降雪倍增的现象。经分析冰晶中挟带的古气泡后证实，同时期的其他地区亦处于较潮湿的状态，与科学家的推测吻合。特别是气泡中甲烷含量的测定结果显示，在骤暖期间，这种沼气进入大气的速度比往常快50%。在湿地遍布热带地区时，以及北方逐渐回暖之际，甲烷最有可能进入大气。
冰心中还蕴藏着别的证据，有助于科学家了解各时期的其他环境细节。例如，冰晶中夹杂着源于亚洲的沙尘，便点出盛行风的起源；温暖时期的冰层较少见到被风吹来的海盐及远方的火山灰，研究人员因而推论当时的风势必然较缓。诸如此类，冰心里的线索持续增加中（见延伸阅读1）。
格陵兰的冰层记录中，剧烈的气候遽变事件出现不下20次。典型暖期开始后的数百年至数千年内，气候先缓慢转冷，接着在一世纪左右的短期内迅速冷却。之后，另一段为期仅仅数年的暖化过程，再度开启了相同的模式。气候最冷的时期里，冰山曾向南漂抵葡萄牙沿岸；最近一次短冷期称为小冰期，始于公元1400年左右，并持续了500年。当时气候条件并非最极端，却可能是迫使维京人自格陵兰绝迹的元凶。
即使全球气候可能具有共通的成因，北方所呈现的骤暖与骤寒，却与其他地区截然不同。格陵兰的寒冷潮湿，与欧洲及北美洲特别干冷且风势强劲的状态有关；这两种状态发生在南大西洋与南极洲正值异常温暖的天候之际。研究人员根据其他资料来源，发现了额外的线索，拼凑出地区性气候史。这些线索来自高山冰河的冰、树木年轮的厚度，以及湖泊和海洋底部的古代淤泥中所保存的花粉和贝壳种类。
证据更显示，降雨遽变所造成的冲击，不亚于气温的波动。北方的寒冷期通常会为非洲的撒哈拉地区及印度带来干旱。约5000年前，一次突发性的旱灾，将撒哈拉地区湖泊密布的翠绿景观，变成如今黄沙漫天的炙热荒漠。1100年前左右，为期两个世纪的干期，显然是将墨西哥与中美洲一带的马雅古文明推向灭绝深渊的凶手。近代，厄尔尼诺现象与北太平洋的其他反常现象，曾三番两次牵动天气模式，达到足以引发意外干旱的程度，其中的一次导致了1930年代美国的沙尘暴。
驱动气候遽变的因子
过去所有严峻的气候变迁，本质上都有着相同的起因，无论是暖期、短冷期亦或冗长的干期。每次事件中，气温或其他物理状态的逐渐转变，会将关键的气候驱动因子推向一道无形的门槛。一旦越过门槛，气候驱动因子便连同气候本身，翻转至另一全新状态，而且通常会持续好一阵子（详见下页〈跨越气候遽变的门槛〉）。
跨越气候的门槛如同翻转独木舟。倘若你正乘坐独木舟划过湖面，当你慢慢地倾向一侧，独木舟也会随之倾斜。若你将独木舟推向临界点，一旦超过，小船便无法继续保持平衡，只要再倾斜多一点，小船就会翻覆。
跨越门槛导致历史上多数极端的气候转变，也指出未来值得关切的课题。例如，为了解释格陵兰的冰心所记录的冰期，大多数科学家皆提出北大西洋洋流行为改变的说法，因为洋流对其所经区域的长期气候模式，具有决定性的影响。
在南半球受日照加温的大西洋盐水往北流过赤道时，北美洲东部与欧洲便享有如今日般的温和气候。冬季期间，来自南方的盐水流到遥远北方后温度降低，密度上升到足以在格陵兰东西两岸下沉，再顺着海床流向南方。冷水下沉时，从南方向北流的暖流则取而代之。下沉的水体于是驱动所谓的「输送带环流」，使北方变暖而南方变冷。
冰心内的证据显示，北大西洋水体盐度降低后骤冷时期才开始，这或许是由于淡水湖的水冲破冰河筑成的屏障流入海中所致。研究人员明白，北大西洋的淡化会导致输送作用减缓甚至停顿，从而改变气候，因此他们认为，淡水突然涌入是跨越关键性门槛的初期阶段。
从南方流入的海水，受到由陆地注入的淡水而稀释，盐度变低，密度亦随之下降。变淡的海水可能根本没机会下沉，便已结成海冰。随着下沉作用停顿及输送作用中止，北方降下的雨雪无法被推送至深海并带走，而累积在海面，更进一步淡化北大西洋。此后，输送作用持续沉寂，使邻近大陆的气候更接近西伯利亚（详见右页图）。
别在独木舟上跳舞
上一次北大西洋最大的短冷期至今，已过了8000年。人类真正朝着对的方向「倾斜」，而使气候的独木舟免于翻覆吗？或许如此。但多数气候专家反而觉得，我们正猛力摇晃着这叶扁舟，因为我们飞快地改变世界的众多形貌。其中，人类活动导致大气中的温室气体浓度升高，加速全球暖化效应的情况，尤其令人忧心（详见2004年4月号〈拆除全球暖化定时炸弹〉）。
联合国认可的「政府间气候变迁研究小组」预测，往后的100年间，全球平均气温将升高1.5~4.5℃。许多有同样推估的计算机模式，也预测北大西洋的输送作用将会减缓。讽刺的是，渐进的暖化可能导致气温急降好几度。不确定因子比比皆是，虽未必形成新的冰期，但所造成的变化，相较于小冰期时，英国伦敦泰晤士河冻结、冰河自阿尔卑斯山上轰隆而下，可能有过之而无不及。
相较于向北蔓延的寒冷期，冲击着全球其他地区的有害效应，或许才是更大的疑虑所在。横跨非洲及亚洲广阔区域的气候记录显示，北大西洋区域的温度只要低于周边的陆地，平日受益于强烈季风期的地区就特别干燥。甚至连输送作用减缓所衍生的冷却效应，都可能足以引起干旱。仰赖季风灌溉作物的人口多达数十亿，因此即使只是轻微的干旱，都可能导致全球性饥荒。
即便是置身极端严寒或干旱地区外的人们，未来的日子也可能因北大西洋盐流的淡化与冷却，而陷入更艰难的困境。此类广泛的冲击令美国国防部如坐针毡，因而要求名为「全球企业网络」的智囊团，评估北大西洋的输送作用完全停止时，有无危害国家安全的可能。包括笔者在内的许多科学家，都以为输送作用温和减缓的机率远高于完全停顿。
无论如何，基于其潜在的严重性，我们最好先做最坏的打算。全球企业网络的报告中陈述：「全球的紧张情势可能升高……掌握资源的国家可能在四周树起无形的堡垒，防止资源外流。至于没那么幸运的国家……可能得开始苦思粮食、饮水或能源的取得之道。」
「非旱即涝」之灾
即使北大西洋的输送作用永不减缓，全球暖化仍可能致使其他地区的气候条件超过门槛，而变得令人头痛不已。许多横亘在中纬度大陆内地的谷仓地带，面临着旱期延长的区域性风险。大多数气候模式的计算结果显示，无论北大西洋发生何事，这些地区在夏季时的干旱情况，会随全球平均气温的升高而加剧。预测一致指出，温室效应的暖化作用，可能以猛烈的风暴和洪水等形式，使总降雨量增加。然而，这些事件本身就是个烫手山芋，根本不必指望能靠它们来纾解旱灾。
夏季的干旱会使轻微的旱灾恶化，并持续数十年以上。会发生这种转变，是因谷仓地区的敏感所致：这些地区的降水，主要是倚赖本地植物循环所形成的降雨，而非自别处吹入的湿气。水份通常会由植物的根部吸收，不然就是渗透地面流入河海。由植物吸收的水份，一部份会经由叶片蒸散而重回空气中。然而，一旦遭逢较干燥的夏季，植物会枯萎甚至可能枯死，从而使回到空气中的水份变少。当植物的群落萎缩到了极点，以致循环降雨过少，难以维系群落的生存时，维持生命的门槛就被跨越了。此刻将有更多植物死亡，降雨进一步减少，宛如5000年前将撒哈拉变成沙漠的恶性循环，当地从此见不到一丝绿意。
科学家担忧，还有许多他们尚未认清、而一旦超越就会导致区域性气候变迁的门槛。这种知识的鸿沟令人不安，因为人类的许多作为，可能正在冲击着气候的平衡，会令我们日后悔不当初。在独木舟上跳舞通常并非明智之举，我们却明知故犯：我们不断把森林变成农地，大地反射的日照因而增加了多少？我们持续抽取地下水，流入海中的河水水量因此改变了多少？我们改变大气中微量气体与微粒的含量，云雨特性亦因而出现变化。
预警与应变
大规模的气候变化若是渐进式或可预期的，负面效应便可望减轻。农民预料干旱即将发生，可着手凿井或学习种植耐旱作物，或干脆迁至他处以减少损失。然而非预期性的转变则可能导致民不聊生。为期一年的突发性干旱，起初可能只让处境最艰困的农民挨饿或倾家荡产，但随着旱期的延续，伤害可能扩大，尤其所有人都措手不及时。不幸的是，科学家很难预测气候遽变将于何时发生、又以何种形式呈现（见左页〈预测仅供参考！〉）。
尽管突发性气候转变可能衍生严重的后果，众多气候研究与政策制定者却把重心放在渐进式的变化，最耳熟能详的就是呼吁降低全球二氧化碳排放量，以抑制全球气温的升高。虽然这么做也许有助于稳定气候，但我们也应当思索如何避免气候遽变。一个极端的状况是，我们可能打定主意对预警视而不见，指望任何事都不会发生，或是期望无论发生何事，我们都有能力处理。铁达尼号的确由于不顾警告而沉没，但其他许多毫无防备的船只都安然无恙地横越了北大西洋。另一方面，为减低人类对气候的影响，降低灾难性变化的可能性，我们的行为也许会有一百八十度的转变。抑制全球暖化就是朝正确的方向跨出了一步，针对气候门槛及其对人类活动的敏感度进行更深入的探索，应可启发其他有用的行动。
第三种策略则出自美国国家研究委员会的构想：在下一次突发事件来临前，持续维持社会应付气候遽变的能力。该会报告的作者指出，从前有些社会因气候变迁而瓦解，有些社会却能顺势转变。格陵兰的维京移民在小冰期的初期，生活变得艰难甚至无以为继，因而弃守了他们气数将尽的殖民地，但邻近的爱斯基摩人却幸存下来。认清顺势而为与崩溃灭绝之间的差异，确实具有建设性。只花小钱甚或无须成本，就能预先拟定计画，于危机浮现时纾解困境。例如，社区可立即动手植树以做好水土保持，因应下一段风势强劲的干旱期。水资源日益匮乏之际，大家也可针对该从哪里取得水资源进行协商。
此刻，人类似乎正在摇晃小船，促使某些气候型态朝着可能引发遽变的门槛推进。这类事件并不会触发另一次冰期，也不足以与大屏幕上呈现的丰富想像力抢锋头，却可能成为令人类与地球上其他生物望而生畏的威胁。面对气候遽变可能导致的后果，社会该如何提升其撤消能力？甚至如何在最初就避免气候的独木舟翻覆？这都是值得深思的课题。
【2004-12-01/科学人/34期/P.52】
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