小冰期
小冰期（英語：Little Ice Age，LIA），又稱小冰河時期，是指中世紀溫暖期之後氣溫下降的時期，尤其在北大西洋地區尤為明顯，但並非全球範圍內的真正冰期。這個術語由弗朗索瓦·E·馬修斯（François E. Matthes）於1939年首次引入科學文獻[1]。小冰期的時間通常被定義為從16世紀延續到19世紀初[2]。但有學者認為其始於約1300年，結束於1850年[3][4]。
從長期來看，在中世紀溫暖期持續了400年後，出現了長達500年的寒冷時期。[5]
小冰期當中，有4個特別寒冷的時期：
據美國航空航天局地球觀測站記載，小冰期中有三個特別寒冷的階段：一個始於大約1650年，另一個始於大約1770年，最後一個出現在1850年，這些寒冷時期之間伴有輕微的回暖間隔。
聯合國政府間氣候變化專門委員會第三次評估報告認為，小冰期的時間和受影響地區主要是獨立的區域氣候變化，而非全球同步的冰川擴張。在這一時期，北半球的降溫僅為溫和的區域性現象。
小冰期帶來的影響，除了氣溫下降外，還使得植物生長季節變短，土壤降溫，使糧食作物產量變少，穀物價格上升，造成全球各地頻繁出現饑荒與瘟疫。因為死亡率上升，這使全球人口成長率在這段時間減緩。小冰期時期也是暴亂、搶掠及死亡的高發期，當時還在農業社會的人類，很多文明的歷史古籍都同步記載了這段混亂的時期。
歷史
這個名稱由弗朗索瓦·E·馬修斯（François-Emile Matthes）於1939年所創立[6]。當時馬泰用這個名詞來描述一個在美國加州一條以原來的氣候學說不能解釋其存在的冰河[6]。
成因
關於小冰期的成因，有多種假說，包括太陽輻射減少、火山活動增加、海洋環流變化、地球軌道和軸傾角的變化（軌道強迫）、氣候的內在波動以及人口減少（如成吉思汗的戰爭、黑死病和歐洲人與美洲接觸後的疫情）。這些因素可能共同導致了這一時期的氣溫下降。
軌道周期
小冰期與天體引力變化有關。[來源請求] 地球繞太陽運行軌道的周期性變化在過去2000年間導致了北半球長期的冷卻趨勢，這一趨勢持續貫穿了中世紀和小冰期，這段時間北極地區的冷卻速率大約為每世紀0.02°C。這一趨勢如果繼續延伸下去可能會導致一次完整的冰河時期，但在20世紀這一趨勢突然逆轉，由於溫室氣體的排放全球溫度開始上升。
太陽活動
太陽活動包括太陽表面和太陽大氣（日冕）的變化，如黑子和太陽耀斑。科學家可以通過分析碳-14或鈹-10同位素來追蹤過去的太陽活動，這些同位素由撞擊大氣的宇宙射線產生，並沉積在樹輪和冰蓋中。在1400-1550年（史波勒極小期）和1645-1715年（蒙德極小期）間記錄到的太陽活動水平非常低，這兩個時期都在小冰期內，或至少與大多數定義的小冰期重疊，被認為是小冰期的成因之一。然而，從同位素推斷在史波勒極小期和蒙德極小期之間的太陽活動與1940年一樣高，儘管這一時期也在小冰期內。因此，太陽活動與小冰期之間的關係遠非簡單的一一對應。
火山活動
2012年的一項研究發現，它很可能是四次火山噴發和海冰增加導致陽光反射增加的組合效應誘發的——即所謂的反射效應。科羅拉多大學波爾德分校教授Gifford Miller領導了這項研究，他們根據收集的加拿大巴芬島冰蓋下的死植物樣本發現，當時發生了多次大型火山噴發，火山噴發效應引起海冰面積增加，而海冰反射率增加又長時間維持了冷卻效應。海冰增加在十五世紀中期到底頂峰，在小冰河期結束前一直維持相同水平。研究人員認為，太陽過於平靜只起到輔助影響。報告發表在《地球物理研究快報》上。[1]
洋流變化
在21世紀初，人們提出熱鹽循環放緩作為解釋小冰期的一個原因，具體是通過北大西洋環流的減弱來實現的。
人口減少
斯坦福大學地球化學家Richard Nevle認為，在16-17世紀歐洲人征服美洲的過程中，帶去的疾病導致了大部分的當地土著居民死亡，留下了大量無人耕種的土地。茁壯成長的樹木從空氣中吸收了數十億噸的二氧化碳，削弱大氣層的吸熱能力，進而使氣候冷卻，是小冰河期形成的一個因素[7]。
同一時期的歐洲黑死病和蒙古人入侵也造成大量人口死亡，耕地變成吸收二氧化碳的森林，也是全球變冷的因素之一。
年代
關於小冰期的起始時間尚無統一共識，但在已知的氣候低谷之前的一系列事件常被提及。13世紀時，北大西洋的海冰開始向南推進，格陵蘭的冰川也在擴展。軼事證據顯示，全球範圍內冰川都有擴張的跡象。根據米勒等人（2012年）[3]對巴芬島和冰島冰蓋下方採集的約150個帶有完整根系的枯死植物樣本進行的放射性碳定年，冷夏和冰川生長在1275年至1300年間突然開始，隨後在1430年至1455年間出現了「顯著的強化」。
相比之下，根據冰川長度的氣候重建顯示，從1600年至1850年間並沒有顯著的變化，但之後冰川大幅度退縮。因此，小冰期的起始日期可以在400年的時間跨度內的任何時刻：
- 1250年，北大西洋海冰開始增長，可能由1257年薩馬拉斯火山大規模噴發及其引發的火山冬天觸發或增強；
- 1275年至1300年，放射性碳定年顯示植物因冰川活動死亡；
- 1300年，北歐的溫暖夏季變得不再可靠；
- 1315年，大雨和1315-1317年間的大饑荒爆發；
- 1560年至1630年，全球冰川擴張開始，稱為格林德爾瓦德波動；
- 1650年，雖然不是小冰期的開始，但標誌着最寒冷時期的開始，即第一個氣候低谷。
小冰期在19世紀後期或20世紀初結束[8]。
根據IPCC第六次評估報告，小冰期被描述為：「一個多世紀相對較低氣溫的時期，大約從15世紀開始，1450年至1850年間全球平均表面溫度（GMST）較1850-1900年平均低0.03℃（範圍：-0.30℃至0.06℃）。」
影響
中國
竺可楨寫的中國氣象史的資料中，將中國歷史上的小冰期分為四次[9]。
關於小冰期的開始時間和影響時期存在爭議。大多數學者同意將小冰期分為三個顯著的寒冷階段[11]：1458-1552年、1600-1720年和1840-1880年。
根據美國國家海洋和大氣管理局的數據，中國東部季風區是最早受到小冰期影響的地區，時間為1560至1709年。在圍繞青藏高原的西部地區，小冰期的影響滯後於東部，顯著的寒冷期出現在1620至1749年。[12]
小冰期中四個特別寒冷的時間：
- 1350年前後（沃夫極小期）：元順帝至正八年，明朝建立（1368年）前18年。
- 1450年—1570年（史波勒極小期）：明代宗景泰元年（土木堡之變）－明穆宗隆慶四年。
- 1645年—1715年（蒙德極小期）：清世祖順治二年－清聖祖康熙五十四年。
- 1770年—1830年（道爾頓極小期）：清高宗乾隆年三十五年－清宣宗道光十年。
氣溫變化對中國的農耕社區影響深遠。根據竺可楨在1972年的研究，小冰期（1650-1700年）被認為是中國歷史上最寒冷的時期之一，許多夏季出現重大乾旱，冬季則發生嚴重的冰凍事件，這大大惡化了明朝的糧食供應。[9]
明朝末期，中國經歷了極端寒冷的氣候，年平均氣溫顯著下降，導致降雨區域南移，明朝出現全國性的乾旱。夏天的乾旱與洪澇相繼出現，冬天則非常寒冷，糧食產量大幅減少，社會動蕩加劇，人口銳減。旱災愈發頻繁，鼠疫開始蔓延，山西等地爆發了嚴重的鼠疫，波及多個省份。珠江三角洲等地頻繁出現降雪，甚至出現牲畜凍死的現象。
小冰期與當時的重大歷史事件相對應。
- 1601年－1603年俄羅斯大饑荒，受秘魯瓦伊納普蒂納火山爆發引起的火山冬天影響，導致約兩百萬人死亡
- 1628年－1641年中國發生饑荒，自西北一路蔓延到陝西、山西、河南、山東，使得立國276年的明朝，最終在1644年滅亡。
女真族在北方成為明朝的藩屬國。
1573年至1620年，滿洲因極端降雪導致饑荒，農業生產受到嚴重影響，牲畜數量大減。有學者認為，這與小冰期的溫度下降有關。儘管糧食生產不足，萬曆皇帝仍要求女真每年繳納相同的貢品，激起民憤，醞釀了反明的情緒。
1616年，女真建立後金，在努爾哈赤和皇太極的領導下南下，並在1618年的撫順之戰中取得決定性勝利。
在萬曆皇帝去世後，崇禎皇帝繼續進行戰爭。從1632年至1641年，小冰期對明朝領土造成劇烈氣候變化。華北地區的降雨量比歷史平均水平減少了11%到47%。與此同時，陝西北部沿黃河經歷了六次重大洪水，毀壞了延安等城市。這一氣候變化嚴重削弱了政府的控制力，加速了明朝的滅亡。1644年，李自成率領大順軍隊攻入北京，推翻了明朝，建立了短命的大順朝。有學者認為，明朝的衰落部分原因可能是小冰期引發的乾旱和饑荒。[13][14]
在清朝早期，小冰期繼續對中國社會產生重大影響。在康熙皇帝（1661-1722年）統治期間，大多數清朝領土的氣溫仍顯著低於歷史平均水平。然而，康熙皇帝推動改革，設法從自然災害中實現社會經濟復甦，部分得益於清初的安定。這標誌着中國小冰期的結束，開啟了被稱為「康雍乾盛世」的繁榮歷史時期。
清朝順治、康熙年間，江西橘子常常被凍壞，不得不被棄種，而這裡曾種植這種溫暖作物幾個世紀[15]。談遷《北游錄》提到1653年（順治十年）11月7日，他到達天津，11月18日運河封凍。1654（順治十一年），吳江運河冰厚三尺多，而且從吳江一直凍到嘉興，要靠壯士鑿冰。談遷在北京住了三年，1656年（順治十三年）3月7日，運河開凍，他坐船南返。廣東兩次最頻繁的颱風襲擊也與北方和中部中國的兩次最冷、最乾燥的時期（1660-1680年和1850-1880年）重合。[16]
《明史·五行志》、《清史稿·災異志》，明末清初《閱世編》、《庸閒齋筆記》等都提到了這種氣候。
日本
參看江戶四大饑荒條目。
- 寬永大飢荒：1642年－1644年（寛永19年－寛永20年，時任將軍德川家光）
- 享保大飢荒：1732年（享保17年，時任將軍德川吉宗）
- 天明大飢荒：1782年－1787年（天明2年－天明7年，時任將軍德川家治）
- 天保大飢荒：1833 年－1839年（天保4年－天保10年，時任將軍德川家齊、德川家慶）
歐洲
小冰期對歐洲社會的影響引發了一系列文化反應，其中之一是暴力替罪羊現象（violent scapegoating）。因氣候寒冷乾燥，許多歐洲社區經歷了乾旱、作物歉收、家畜存活率降低以及疾病蔓延，導致失業和經濟困難，形成了致命的正反饋循環。儘管一些社區採取了改良作物、儲備糧食和國際貿易等應急措施，但效果有限。這使得許多社區通過暴力犯罪如搶劫和謀殺來發泄憤怒，性犯罪指控也有所增加。
女巫審判的復甦（resurgence of witchcraft trials，獵巫）是小冰期期間一個明顯的替罪羊現象。研究表明，隨着氣候惡化，女巫被視為天氣不佳的罪魁禍首，審判數量在寒冷時期顯著上升，尤其是在1570年和1580年的饑荒危機期間，受害者多為貧窮的婦女[17]。
此外，猶太人也成為替罪羊，遭受反猶太主義的衝擊，被指責為氣候惡化的間接原因，如疾病傳播。在1300年代，西歐的猶太人口因黑死病爆發而遭到屠殺（Persecution of Jews during the Black Death），謠言稱他們在毒害水井或指使麻風病人毒害水井。為逃避迫害，一些猶太人皈依基督教，另一些則遷移到奧斯曼帝國、意大利或神聖羅馬帝國，獲得了更大的寬容。[18][19]
- 1315–1317年大饑荒是14世紀歐洲發生的一場大饑荒，影響東及俄羅斯，南達意大利，幾年內造成數百萬人死亡，結束了歐洲自11世紀起的人口增長。
在德國，一些群體試圖通過加強對賭博和飲酒等活動的監管來「治療」這種神的憤怒，受害者多為下層階級。愛爾蘭的天主教徒甚至將惡劣天氣歸咎於宗教改革。[20]
這種社會動盪與小冰期的降溫相吻合，成為17世紀的「普遍危機」，引發戰爭，最著名的例子是17世紀的三十年戰爭。
美洲
早期的歐洲探險家和北美定居者報告了異常嚴酷的冬季。在阿拉斯加西南部，土著居民靈活的覓食方式使他們能更好地適應小冰期（LIA）[21]。1607至1608年，緬因州的歐洲人和美洲原住民面臨高死亡率，弗吉尼亞州的詹姆斯敦也經歷了極端寒冷的天氣。為應對食物短缺，北美原住民組織了聯盟。1686年，探險家皮埃爾·德·特魯瓦斯記錄了當年7月1日詹姆斯灣內大量漂浮的冰塊。1780年，紐約港結冰，居民得以從曼哈頓步行至斯塔滕島。[22]
到19世紀末，山地冰川的範圍已被繪製。在北方和南方的溫帶地區，平衡線海拔比1975年低約100米。阿拉斯加南部經歷了溫度低谷，中部的山地冷杉森林遭受嚴重衰退。在冰川國家公園，最後一次冰川推進發生在18世紀末至19世紀初。1879年，自然學家約翰·繆爾發現冰川灣的冰川已退縮48英里。在馬里蘭的切薩皮克灣，溫度波動可能與北大西洋熱鹽環流的變化有關。
小冰期的發生恰逢歐洲對美洲的殖民，這使許多早期殖民者感到失望。他們原以為北美氣候與相似緯度的歐洲相似，實際上，加拿大和北美北部的夏季更熱、冬季更冷，特別是在小冰期期間，導致許多早期定居點崩潰。
歷史學家認為，詹姆斯敦的殖民者在建立時正值過去1000年中最寒冷的時期。同時，小冰期還導致北美乾旱，羅阿諾克的定居者在歷史上最大的乾旱期到達。阿肯色大學的樹輪研究顯示，許多殖民者正好趕上七年乾旱的開始。乾旱減少了原住民人口，導致因食物短缺而發生衝突。英格蘭殖民者在羅阿諾克迫使奧索莫科克的原住民分享補給，結果導致戰爭和原住民城鎮的毀滅。這種循環在詹姆斯敦也時常重演。戰鬥與寒冷天氣結合，加速了疾病的傳播，寒冷氣候促進了由歐洲人帶來的蚊子寄生蟲繁殖，導致原住民因瘧疾死亡。
1642年，托馬斯·戈爾吉斯記錄了1637至1645年間緬因州（當時屬於馬薩諸塞州）殖民者經歷的惡劣天氣。1637年6月，溫度異常高，導致許多定居者死亡；人們被迫夜間出行以避暑。他提到1641至1642年冬季「刺骨寒冷」，馬薩諸塞灣冰凍程度超乎想象，馬車在原本是船隻的地方行駛。他還提到，1638和1639年的夏季極短且寒冷潮濕，加劇了幾年的食物短缺。毛蟲和鴿子等生物也損害了作物，造成豐收損失。他所描述的每一年都呈現出異常天氣模式，包括高降水、乾旱及極端寒冷或炎熱。
北美居民對極端天氣有各自的看法。殖民者費爾迪南多·戈爾吉斯認為寒冷天氣源於冷海洋風，漢弗萊·吉爾伯特則認為地球從海洋中吸取的冷蒸汽導致紐芬蘭的天氣冰冷且多霧。其他人也提出了各自的理論，試圖解釋北美氣候為何比歐洲寒冷，這些觀察與假設為小冰期對北美的影響提供了深刻見解。
對墨西哥尤卡坦半島的氣候代理分析支持該地區存在小冰期的觀點，這些分析與瑪雅和阿茲特克的記載提到寒冷和乾旱的時期。[23]
在中美洲的多個地點（如墨西哥的洛斯圖克特拉斯和龐帕爾湖）進行的另一項研究顯示，小冰期期間該地區的人類活動減少。通過研究沉積樣本中的木炭碎片和玉米花粉量，採用非旋轉活塞取芯器進行了證明。樣本還顯示出火山活動的證據，導致650至800年間的森林再生。龐帕爾湖附近的火山活動表明，小冰期期間中美洲的溫度存在變化，而非持續寒冷。[24]
非洲
小冰期對非洲氣候的影響從14世紀持續到19世紀。儘管大陸各地氣候變化不一，整體趨勢顯示非洲的溫度普遍下降，平均降溫約為1°C。在埃塞俄比亞和北非，曾報告在今天不會出現的山峰上有常年積雪。重要的跨撒哈拉商道城市廷巴克圖，曾遭遇尼日爾河的至少13次洪水，而之前或之後並沒有類似的記錄[15]。
南非的多個古氣候研究表明，氣候和環境條件發生了顯著變化。從馬拉維湖提取的沉積物核心顯示，1570至1820年間氣溫較低，進一步支持小冰期的全球性擴展[25]。基於南非寒冷洞穴中石筍生長速率的3,000年溫度重建方法顯示，1500至1800年間存在寒冷時期，表明南非的小冰期特徵。1690至1740年間的δ18O石筍記錄表明，南非可能是非洲最冷的地區，夏季氣溫下降幅度達1.4°C。此外，太陽磁場和厄爾尼諾-南方濤動周期可能是亞熱帶地區氣候變化的關鍵因素。東萊索托高地的周邊冰川特徵可能在小冰期期間重新激活。
除了溫度變化，赤道東非的數據表明，在18世紀末水文循環也受到影響。來自十個主要非洲湖泊的歷史數據重建顯示，東非經歷了「乾旱和乾涸」的時期，湖泊水位大幅下降，變成乾涸的水窪。這表明當地社會可能被迫進行長途遷移與鄰近部落發生戰爭，因農業因乾旱而幾乎無法維持。[26]
其它
有專家指出2012年發生的北半球嚴寒氣候，可能表示地球即將出現另一個小冰期，這個小冰期或將持續20到30年，唯此說法並沒成為科學界主流[27]。
參見
參考
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