早期ig早期IGs
答:2。一个思想实验。如果全新世期间的小幅度日照变化推动了观测到的CO2增加(上)，则全新世之前的大幅度日照变化间冰期时应该会导致更大的二氧化碳增长(底部)。然而，冰芯记录显示二氧化碳在减少。
土地用途及人口
对早期人为假说的另一个普遍批评集中在这样一个观点上，即几千年前不可能有足够多的人活着，无法控制温室气体的趋势，并在随后的几千年里推动它们上升。历史纪元始于2000年前，最准确的估计是全球人口约为2亿。
二氧化碳(百万分率)
人均公顷
7000
二氧化碳(百万分率)
人均公顷
800 600
6000
5000
2000
1000
4000 3000年前
出具。全新世中晚期大气CO2浓度和全球人口(A)、估计人均土地利用(B)和总(全球)森林砍伐(C)的趋势。
6000
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800 600
4000 3000年前
出具。全新世中晚期大气CO2浓度和全球人口(A)、估计人均土地利用(B)和总(全球)森林砍伐(C)的趋势。
之前的人口数量尚不清楚，但根据假设的1000年人口翻倍时间推算，6000年前可能有1000万至2000万人(图A.3a)。
在本书的第7章(图7.2)中，我展示了二氧化碳开始增加的时间(当时在Vostok冰中可以追溯到8000年前，现在在Dome C冰中可以追溯到7000年前)与第一次增加的时间重合农业传播以及整个欧洲森林的土地清理。但随后二氧化碳信号的早期上升，以及2000年前早期二氧化碳增长的稳定，几乎没有相似之处
与后期上升的人口曲线相似(图A.3a)。这种不匹配明显驳斥了人类是二氧化碳增加的主要原因的假设。为了进一步支持这一批评，一些基于模型的工业化前土地利用估计假设人口规模和土地清理总量之间存在密切(即几乎线性)关系，得出的结论是，全球大部分森林砍伐发生在过去300 - 400年，在工业化前人口增长最快的时期，远远晚于早期二氧化碳的上升。
但是，这一土地利用与人口密切相关的假设并没有得到几个面向实地的学科的结果的支持。对一系列当代文化的人类学研究，仍在实践各种形式的转移耕作，如刀耕火种，为我们提供了深入的见解农业实践几千年前使用，当时所有的农业都是这种形式。土地使用考古学、古生态学、古植物学和沉积学的研究限制了过去农业的类型和程度的变化，驯化作物逐渐取代自然植被，以及森林砍伐和耕地裸露的山坡侵蚀加剧。这些领域学科的共同信息是，在过去7000年里，人均土地使用并没有保持不变(也就是说，与人口呈线性关系)，而是大幅下降。
几十年前，Ester Boserup提出了一个序列，总结了土地利用如何随着人口增长而变化(表a .1)。在农业发展的最早和人口最少的阶段(长期休耕阶段)，早期的农民在森林里放火，在烧焦的树桩之间充满灰烬的土壤中播种。当土壤养分在几年后耗尽时，人们就会转移到另一块地，然后再搬到另一块地，直到20到25年或更长时间后才回到原来的一块地。这种农业只需要很少的人均劳动力，但是地块之间的持续轮作占用了大量的土地。
随着时间的推移，当地人口密度的增加减少了可用土地的数量，农民被迫缩短了休耕期。在某种程度上，随着人口的持续增长，农业每年被限制在同一块土地上(年种植)。他们开始利用技术创新来提高每英亩的产量，包括改进的犁，牲畜牵引，灌溉和化肥．最终，许多农民开始在同一块土地上每年轮作两种或两种以上的作物，并开发了复杂而广泛的灌溉系统。尽管铁制工具和其他新技术带来了好处，但这种后期的集约化农业仍然需要每人大量的劳动——收集和喷洒肥料堆肥照料提供大部分粪便的牲畜，清除杂草和昆虫，维护灌溉渠，以及其他类似的工作。
表a . 1
全新世土地利用变化的Boserup序列
表a . 1
全新世土地利用变化的Boserup序列
转移农业 |
集约农业 |
|
类型 |
Long-fallow Short-fallow |
一年制多套作 |
人口 |
低> |
>高 |
公顷/人 |
2 - 6 1 - 2 |
0.3 -0.6 0.05 -0.3 |
图A.3b总结了我和土地利用专家伊利·埃利斯(Erie Ellis)提出的人均土地利用沿“博瑟鲁普序列”变化的估计。在序列的早期，当所有耕种的人都使用长休耕法时，人均土地利用为每人几公顷(1公顷= 2.4英亩)，最好的估计为4公顷。在该序列的后端(前工业化)，土地利用下降到人均约0.4公顷，然后在19世纪和20世纪达到更低的平均值(0.2-0.3公顷)。由于中间趋势是未知的，因此显示了几种可能的轨迹。基于历史时期广泛的技术创新的大量证据，我们推断实际的趋势很可能具有某种凸形状。
在全球基础上，一段时间内开垦的土地总面积可以用全球人口(图a .3a)和人均土地利用趋势(图a .3b)的乘积来估计。所有这三种趋势(图a .3c)都显示全球间隙在近2000年前趋于平稳，凸例甚至显示了自1500年前以来总土地利用的小幅减少。自2000年前以来，使这些趋势趋于平稳的最关键因素是人均土地使用的减少，这部分或全部抵消了人口的快速增长。考虑到全新世晚期Boserup土地利用趋势，总土地利用的长期趋势(图A.3c)现在看起来更像二氧化碳信号(图A.3a)。
然而，大气中的二氧化碳浓度取决于清除的速度，而不是总量。此外，还必须考虑其他因素，以便对土地利用变化和大气中二氧化碳浓度进行全面比较。因为早期的农业这些地区的森林都集中在水分充足、土壤肥沃的山谷中，这些地区被砍伐的森林可能比最近被砍伐的山坡和山坡上的森林碳密度更高。如果考虑到碳密度的这种逐渐变化，全新世早期二氧化碳排放的速度将比最近几次更加急剧。最后，现实的比较必须考虑到二氧化碳在大气中停留的很长时间。注入大气的二氧化碳总量中，大约有15%到20%会在那里停留数千年。
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- 各。根据几百个考古遗址，水稻种植早在4000年前就在中国传播了。灰色背景图案显示了现代稻田。
关于早期人类假说的第二个疑问是早期的农业可以解释近5000年前甲烷信号趋势的逆转。在与北京的郭正堂(Zhengtang Guo)和他的同事们的共同努力下，我发现了新的证据，这些证据基于对中国几百个考古遗址的汇编，表明在甲烷反转时期，有水稻遗迹的遗址数量大幅增加(图a .4)。早在7000年前，零散的遗址中就有一些被认为是适应干旱的天然水稻品种的遗迹，这些水稻可能被重新种植在稍微湿润的土壤中。在7000到6000年前，随着考古记录中水稻的遗迹开始变得越来越多，这是灌溉的直接证据。比如用放射性碳测定年代的木制水闸。第一次出现了。在6000到4000年前，在灌溉水田中种植适应潮湿环境的水稻品种的技术在中国中南部地区迅速传播，今天的灌溉水稻就是在这里种植的。
可以追溯到5000到4000年前的遗址数量超过了可以追溯到8000到7000年前的遗址10倍这一增长速度之快足以表明，这与近5000年前甲烷趋势的逆转存在因果关系。此外，考古学家得出结论，中国中南部迅速扩大的水稻种植和有机肥在这几千年里，中国中北部的农业导致了人口的激增。这些人口的增长还会产生更多的甲烷，因为其他因素，如越来越多的牲畜，更大的生物质燃烧，以及更多的人类粪便的产生。
尽管这些考古汇编支持人类在近5000年前甲烷逆转中发挥作用的观点，但这种联系不容易量化。今天在中国(以及整个南亚)，单个稻田的数量是无法计算的——可能至少有数千万个——而考古数据库只有几百个位于稻田附近的古代遗址，在大多数情况下，它们的实际大小是未知的。
碳预算和二氧化碳反馈
对早期人为假说最有力的批评是这样一个结论:即使是对欧亚大陆南部大部分地区以及美洲和非洲大部分地区的森林砍伐，也不可能在工业时代之前使二氧化碳浓度上升约20ppm或更高(图A.1b)，更不用说解释我提出的二氧化碳异常的35- 40ppm的大小了。在这本书的第11章中，我承认我的批评者(尤其是乔斯Fortunat和同事们)是正确的。在2007年发表的一篇论文中，我得出的结论是，森林砍伐造成的直接人为排放，以及中国早期燃煤造成的较小影响，以及欧亚大陆部分地区土壤剖面的严重退化，在二氧化碳上升的35- 40ppm中，不可能超过9% - 10ppm，约占总量的25%。
尽管一些科学家推断，这一让步使我的假设无效，但他们忽略了一个事实，即过去7000年的二氧化碳趋势仍然与以前的间冰期相差35- 40ppm。结果，异常现象并没有消失。这两个观测结果提出了一个主要的谜团:一个35- 40ppm的异常似乎是人为的，但森林砍伐的直接贡献仅限于9- 10ppm。
在第11章(图11.4)中，我提出答案必须存在于气候系统内部的反馈中，通过释放额外的二氧化碳，促进了森林砍伐和早期煤炭燃烧对二氧化碳的直接贡献。raybet雷竞技最新我的理由是，大气变暖是由直接的人为排放引起的
本。目前的间冰期比以前的间冰期向较冷气候的趋势保持温暖的证据:(A)深海底栖有孔虫的氧同位素测量(S18O)，较轻(更负)的值表明温度较高;raybet雷竞技最新(B)从穹窿C冰芯测量氘(SD)，数值越轻表明南极空气温度越低。
温室气体(CO2和CH4)的释放也会使海洋变暖，或者至少会使海洋变冷。这样，一个异常温暖的海洋可以通过间接但仍然是人为的影响向大气提供正的二氧化碳反馈。
乍一看，这种解释似乎不太可能。人类直接排放的9 - 10ppm的初始二氧化碳“推动”如何产生另一个26- 30ppm的二氧化碳反馈?但这种方式忽略了甲烷，甲烷也扮演着重要角色。农业造成的人为CH4异常估计为250十亿分之一这对气候的影响大约相当于二氧化碳的百万分之12。raybet雷竞技最新有了甲烷的额外帮助，相当于二氧化碳百万分之21至22的直接温室气体排放将给气候-碳系统一个最初的推动，导致二氧化碳反馈总量达到百万分之26至30。raybet雷竞技最新
在第11章中，我还推测，二氧化碳反馈的最有可能的来源是海洋，特别是深海和南大洋，这两者都在二氧化碳的自然变化中发挥了重要作用冰期-间冰期旋回．现在有新的证据支持这一观点。
底栖有孔虫的氧同位素(S18O)比值在前6次间冰期都趋向于较重的值(图A.5a)。这一趋势表明，要么是新的冰盖在增长，要么是深水在冷却，或者(更有可能)两者兼而有之。相比之下，自7000年前以来全新世的S18O趋势一直朝着较轻的方向发展。由于冰原在这段时间内既没有大量增长也没有大量融化，这种变轻的趋势表明，深海温度在全新世中晚期变暖，然后在前工业时代晚期略有冷却。约0.2o/oo的负趋势将转化为约0.84oC的深海变暖。由于二氧化碳在较暖的水中不易溶解，海洋变暖会将二氧化碳释放到大气中，并导致二氧化碳浓度升高。
南极冰芯的氘(SD)比值在全新世期间也表现出类似的“温暖异常”。在之前6次间冰期的早期，该比值都向负值漂移，表明南极冰盖正上方的空气温度正在冷却(图A.5b)。然而，在全新世，这一比例只有轻微变化，最终几乎与7000年前的值相同。在这种情况下，南极记录了一个“温暖异常”，在某种意义上，它没有记录到在以前的间冰期观察到的“正常”冷却。
因此，南极附近的海洋温度也会保持温暖，海冰也不会像以前的间冰期早期那样前进。这些变化会使南大洋的海水变得更大
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