自然茶聊第42集：年轮里的世界史

《年轮里的世界史》译者、中国科学院地质与地球物理研究员许晨曦，带我们走进树木年轮揭示的世界，分享科学考察的趣事。报告视频请移步B站。

01

解读树芯里的奥秘

——科学与文学的交织

首先，我要简单介绍一下这本书的另一位翻译者，安文玲老师。她不仅是我的同事和合作译者，还是我的朋友。目前，她在瑞士的WSL（森林雪景研究所）交流工作，拥有丰富的经验。安文玲老师的文采非常出色，她的文笔对本书的贡献非常大。当然，在大家阅读的过程中可能会注意到一些风格上的差异，这是因为我们俩有不同的写作风格。这本书目前已经有七种语言版本：有作者亲自撰写的英文版，翻译的除了中文版，还有德文、日文、韩文、西班牙语和意大利语版。

这本书的作者是瓦莱丽·特鲁埃，一位著名的科学家。她专注于树轮，研究北大西洋的气候变化以及太阳活动，取得了许多成就。目前，她主要致力于气候服务的工作，将知识用于为人类提供服务。在学术界，她是一个非常有个性的人。举例来说，作为一名女性科学家，她在工作中曾受到男性同事的打压，她也在书中记录了这些经历。

这本书的主题是用树轮来记录历史。人类通常通过文字和绘画来感知时间的流逝，而树木则通过它们的年轮来记录岁月的痕迹。树轮由一圈一圈年轮组成，可见可触，记录了树木所经历的风霜雨雪、日月轮回。因此，树轮学家的工作就是解读树木年轮中所包含的历史信息，包括它们的宽度变化以及经历的各种自然现象。

树木不会说谎，它们受到了什么影响，就记录下什么。但我们需要以正确的方式来解读这些信息。这本书就可以帮助我们解读树木所蕴含的信息，并发现新的理解。

树轮学有这样一些特点：

首先，它是可感知的。我们可以用眼睛观察，也可以用手触摸。当我们触摸树木时，我们可以感受到软硬不同的部分，树木的表面也是凹凸不平的。

其次，树木是可以被闻到的。如果你曾采过柏树的枝叶，一定会对它的气味印象深刻。

此外，树轮学具有历史感。通过观察树木的年轮，我们可以了解它们每年的宽度变化，比如1949年的年轮是宽还是窄。

同时，树木还具有亲近感。木材是我们最熟悉的材料，常用于家具和建筑。

因此，树轮学与人类的日常生活息息相关。

02

再现真实的科学场景

——跟随作者踏上科考之旅

故事性

这本书呈现了一系列引人入胜的科学故事。例如，书中讲述了追寻弥赛亚小提琴年代的故事，以及气候门事件中气候研究学者遭受迫害的内幕。此外，书中还涉及科学家之间的人际关系问题，探讨了女性科学家面临的困境以及科学发现的偶然性。

平常性

本书强调科学工作的平常性。在书中，科学家并不是与尘世无关的学究或像爱因斯坦那样的人物，而是与普通人一样，从事各种不同的工作。这本书介绍了看似神秘的科学家们的工作内容和方式，使读者能够更好地理解科学工作的本质。

野外环境中的竞争与艰辛

书中用生动的文字描绘了科学家在野外环境中面临的挑战和艰辛。例如，男性同事为了彰显“男子气概”，甚至在寒冷的环境中冒着生病的风险故意不关窗户睡觉。还有像是遭遇小偷、食物短缺等，这些情况在科学探索中很常见。

科学性和人文性

本书既有科学性，又兼具人文性。它记录了树木年轮学的起源和发展，介绍了该学科的理论和应用。

书中不仅记录了自然变化，还涉及人类活动的历史和文化。通过深入考察考古遗址，科学家们探索人类活动的历史以及不同文明的年代，以及气候变化对人类活动的影响等。例如，关于年轮的研究结果发现，成吉思汗最辉煌的15年实际上是气候湿润的时期，这与现有的认知有所不同。此外，书中还讲述了古罗马帝国的衰落、高棉帝国的消失等历史事件。

03

科学家的日常

——译者亲历的野外探险

在介绍完书籍之后，我想和大家分享一些我在野外的经历。在座许多人对自然非常熟悉，我们都欣赏野外的美景和大自然的壮丽。对于从事地学的人来说，野外是非常重要的工作环境。我们可能会花上一两个月，甚至几个月的时间在野外进行研究。与城市生活完全不同，野外工作是非常艰苦的。

在这里分享几个我亲身经历的有趣故事。这是一辆越野车，通过反光镜中的图像可以看到，远处是一个冰川。当时，我们想去对面采样，司机师傅说没问题的，他已经在青藏线上跑了三四十年了。结果，当我们的车开到河中间时，车辆抛锚了。

幸运的是，我们带了足够的食物和水，所以不必担心挨饿和口渴。我们在车里等了几个小时，直到水退去，我们才出来。

在进行取样工作时，由于无法砍伐树木，我们会采用一种生长锥来进行取芯。我们使用生长锥在树木上钻孔，然后从孔中取样进行研究。以前某份欧洲杂志发表过一篇介绍这项技术的文章，证明了这种方法对树木健康没有影响。因此，我们可以放心地使用这种方法来获取数据。

和大家分享一些关于取样过程的经历。我们使用一把约1米长的钻头在树木中打孔。这个过程相对容易，但困难的部分是将钻头拔出来。从上图可以看到，我们的同事用一只脚踩在树干上，用力往后拔钻头，这需要用上全身的力气。拔出时还能听到树木发出的声音，就像是排气声一样。

2023年，我们在云南采样时也遇到了类似的情况。同事一上来就将钻头卡在树木中，我们花了整个下午帮他拔出来。当时，我们四个人一起努力拔钻头，快看到曙光时大家兴奋地喊：“出来了、出来了！”一旁的安老师笑着说，你们好像在生孩子啊。这把我们都逗乐了。

这张照片代表了我在野外经历的另一件事。那天，我在整理野外的物品，想到今天的野外之旅终于结束了，打算去放松一下，于是晚上十点多，我去泡了个温泉。泡完温泉后，我感到这几天过得很完美。

然而，出来后，我发现腿上有一只蚂蟥。我用手一拔，伤口开始流血，一直流个不停。后来，即便穿上衣服，我仍然感觉到衣服上有蚂蟥，这种感觉直到我离开云南才消失。

和大家分享这些我在野外经历的一些小故事，是因为我知道很多人喜欢户外活动，也会遇到各种各样的人和事，会有各种美好的经历。我相信这些经历都会在大家的生命中留下深刻的印记，成为重要的一部分。

接下来，我想介绍一棵特殊的树，因为我对这棵树有着特殊的情感。这棵树叫做狐尾松，被确认为世界上最古老的树种。它于2012年在美国西部被发现，目前已经存在了5071年。

当大家进行户外活动时，如果有精力，可以留意这些古老的树，并与周围的人分享。老树有一些特征，例如它们呈圆柱形而不是圆锥形，年轻的树，树顶是尖的，但通常老树的顶端都是枯死的，所以它们呈平顶状。

04

科学探索的意义

——在自然中寻找答案

为什么我们要投入大量精力去研究科学问题呢？因为科学确实可以改变我们的认知。

让我们以全球温度变化为例。图中显示了全球陆地和海洋的平均温度变化。从1850年开始，温度变化并不明显，直到大约1976年后才开始出现明显的上升趋势。尽管之前也有一些变化，但并不显著。我们该如何解读这个事件呢？

在1977年，我们改变了基准线。如果我们仔细观察，温度变化是向上走的，就像是平均温度在上升，尽管只有几摄氏度。然而，通过历史记录，我们了解到即使是在小冰期这样的寒冷时期，全球也经历了类似的变化，从1650年一直持续到1850年。虽然不同地区的定义可能有所不同，但大致上是在这个时间段。人们之所以认为温度下降了，是因为如果我们遮挡住这部分，数据看起来就像是一个下降的趋势。

对于欧洲人来说，小冰期给他们留下了深刻的印象，对经济、人口和文化产生了巨大影响。当时，美国国会还讨论是否即将进入小冰期。那时有两位著名的科学家，一位是从事黄土研究的Cook，他预测冰期即将来临，我们需要做好准备。另一位是海洋学家Brake，他写了一封信，预测全球变暖即将到来。到了2006年，我们已经相对清晰地看到了结果，因为温度呈上升趋势。

那么全球变暖的概念是什么时候出现的呢？实际上，早在1965年，人们就开始研究温度的变化。这是一个温度变化的曲线。中世纪暖期对我们来说可能是短期的，而小冰期可能是年轻时期的。从这条曲线上并不能明显看出什么，然而，当人们利用树木年轮研究温度变化时，我们的认识发生了改变。

这是由Mann等人通过树木年轮研究温度变化得出的全球温度变化曲线。这条曲线结合了我们的温度数据，从1850年开始，明显显示出上升趋势，尤其是在长期趋势上。如果只看长期趋势，温度是在变冷的。然而，在1850年之后，温度显著上升。

随后，我们以不同的方法取得了更多进展。得出温度上升的趋势变得越来越明显的结论。这对个人来说也是如此。我还记得小时候在东北老家穿厚棉衣和棉裤的情景。现在似乎已经没有那样的景象了，只有春天才会下雪，但很快就会融化。

另一个研究重点是确定年代。我们可以根据同一气候条件下的变化进行比较。例如，在北京，如果雨水较少，树木就会生长得更高大；如果雨水较多，树木的宽度会增加。因此，不同数量的变化具有一致性。根据这种一致性，我们可以做很多事情。

比如，建立一个标准的年表，假设在1000年的发展中，变化是如何的。如果我们有一个未知年代的样本，我们可以进行比对，看看它与已知年代的对应。这样，我们就可以回答很多问题，例如作者在书中描述的弥赛亚小提琴的故事。

另外一个研究是树轮的溯源学研究。因为不同地方的气候各不相同，所以例如北京的树木生长速度与山西的肯定不一样，与东北和云南也不一样。我们可以通过对比这些地方的样本，来确定树木的来源。

最近我们在北京进行了一项工作，建立了一个年表。因为做这项工作需要一个对比标准。我们在北京的小龙门村进行了采样，因为最近与故宫合作，当他们更换故宫内的木材时，我们可以进行研究分析。这样我们就可以知道故宫内的木材来自哪里，我们之前已经进行了很多工作，有来自云南和东北等地的样本。通过这种对比，我们可以了解木材的来源。

接下来我要谈的是树木的宽窄变化。这个指标可以反映气候的干湿，包括降水和干旱等情况。我们主要研究全球变暖和干旱之间的关系。关于这个问题有很多讨论，主流观点认为湿润地区会更加湿润，干旱地区会更加干旱。但也有人认为干旱不会明显增加。

此外，IPCC报告也存在很大的不确定性。因此，我们的方法是通过观察过去来了解情况。我们在川西白玉县、龙湖湖和福贡县采集了三个样本序列。通过这些曲线的变化，我们可以了解长江上游6-8月的净流量和降水量的变化，以及伊洛瓦底江的情况。图表中红色代表干旱，蓝色代表洪水。

可以看出，自1850年以来，我国西南部的干旱情况越来越严重。如果我们观察其他时间段的全球影响，可以看到极端干旱事件的发生周期。在1850年之前，大约是每八年发生一次。而在1850年之后，变为每四年一次，1950年之后则变为每两年一次。

随着全球变暖的加剧，干旱频率也越来越高。这是东部季风区的情况。我们还可以看到北方和南方有类似的情况，洞庭湖也受到了干旱的影响。在欧洲地区，干旱问题最为严重。现在欧洲非常干旱，夏季几乎没有降水。因此，欧洲面临的干旱问题在全球背景下变得越来越重要。

最后，还有一个我正在进行的研究，它与厄尔尼诺现象相关。人们一直在争论厄尔尼诺是否具有影响力，以及它对我们的影响是在增强还是减弱。为了解决这个问题，我们采用了分析树轮和季风的方法。

该方法的原理是，在北半球，厄尔尼诺是由亚洲系统和澳洲系统共同作用的结果。当这两个系统同时发生变化时，例如澳洲系统变强，位于南面的亚洲系统也会变强。如果没有厄尔尼诺的影响，变化将是相反的。因此，我们利用树木年轮的方法测量了亚洲和澳洲地区的流量，并进行了分析。结果显示它们的变化趋势非常相似。

这表明，自1851年全球变暖以来，它们之间的反向变化趋势转变为同向变化。唯一可能的解释是厄尔尼诺现象的增强。因此，我们最终得出结论，全球变暖将导致厄尔尼诺现象的强度增加。这将对我们和欧洲产生相似的影响。

从另一个角度来看，我们与厄尔尼诺现象的关系变得更加密切，一个好处是未来我们可以利用厄尔尼诺现象来预测干旱和降水情况。由于厄尔尼诺现象主要是海洋现象，我们可以提前几个月进行预测。然而，另一方面，这种现象的频率越来越高，可能会增加极端事件的发生次数。

我的报告就到这里，谢谢大家。