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中世纪温暖期时宋朝为何出现了严寒？
一. 南宋宝佑五年的年底不太寻常
在快要迎来春节的某个日子，临安市民们惊异的发现，西湖，竟然封冻了。那一天，是宝佑五年十二月戊子，公元 1258 年 1 月 13 日。
江南锦绣之地的西湖，居然因为一次结冰而被载入史册——某个不知名的史官在《宋史全文》卷三五里，写下了这样四个字：「西湖冰合」【1】。
对于现代人，见过类似场景的人也不多。近几年，哪怕只是结上薄薄的一层冰都能登上当地的报导成为大新闻，引得八方游客纷至沓来。
冷如 08 年南方冰雪灾害之时，西湖也只是在局部结了较厚的冰，仍保有较大面积的水域。据说 1930 年、1977 年都能够在湖上溜冰，但也未听闻达到「冰合」的程度。
2 月 3 日早晨,杭州雪后初晴,气温降至零下 3℃以下,西湖出现大面积结冰现象。气候专家说,西湖如此大面积的结冰,只在 1977 年 1 月出现过。
2016 年初，北极点短暂突破零度引起的余波横扫中国大地，一波强烈的史诗级寒潮给人们留下深刻的记忆。但即便如此，西湖也只是结了一点点冰，聊表一下对于「史诗级寒潮」的微小「敬意」。
杭州西湖出现小范围结冰
二、长期以来，对古代气候的追踪只能在史书里寻觅刀笔之吏留下的蛛丝马迹
这样的记录如果不是湮灭于战火与动荡，就是仅有只言片语，而且都是感性描述和物候记录，科学意义有限。幸运的是，随着地球科学的发展，越来越多的技术手段被运用到重建古气候的工作上去。
当代的地球科学工作者（像 @萧楚 这样的），已经可以综合运用石笋、树木年轮、冰芯、黄土沉积物、深海沉积物、深湖沉积物等生物和地质记录来恢复古代的气候规律。
2013 年，由政府间气候变化专门委员会（IPCC）出具的气候报告 AR5 里，便首次加入了人类历史尺度的古气温重建，同时公布的还有相关的数值模拟。更为贴心的是，他们专门区分了不同的大洲。
（中部粗黑线是重建值，是根据地质和历史记录回复的古代温度；粗红线是数值模拟温度。【2】）
上图可见：
10 世纪，欧洲气候非常温暖；亚洲气候也较温暖。
11 世纪，欧洲气候略有降温，但也算暖；亚洲气候同样降温，变得偏凉；
12 世纪，欧洲气候先大幅降温，中后叶快速升温；亚洲气候早期中幅降温，中后叶中大幅升温。
13 世纪，欧洲和亚洲都在降温，而且都在中叶发生过显著的降温事件：大约就是 13 世纪五十年代的某个时候。
14 世纪，欧洲缓慢升温，亚洲快速升温。
这里需要注意的是，史书中的描述与整体重建的古气候可能有冲突，这是因为气候快速变化的时期，上下波动也会十分剧烈，而史书的感性描述无法剔除剧烈波动的影响。
还需要注意的是，这里的数据只是「亚洲」这个地理区域的整体性，在局部可以出现细节的波动甚至不同。受采样地区和数据的影响。
所以，本问题前半句描述不成立——欧洲和亚洲在 10 至 14 世纪的温度趋势，其实是一样的，并不存在欧洲在 10-14 世纪温暖，亚洲在 12-15 世纪降温——而且哪有这么比的……欧洲在 12-15 世纪还不也是总体降温趋势，只是细节不同而已。
但是，为什么 13 世纪中叶开始突然变冷？为什么 1258 的临安那么冷？
三、科学家们觉得，他们近几年应该锁定了凶手
冰天雪地取芯图
每年的降雪，都会携带那一年空气里的尘埃与气体，在冬天降落，然后化掉。但在一些下的雪比化的雪多的角落，上一个冬天降下的雪，会用一年的时间堆积、挤压成冰，成为下一个冬天到来时的「地表」——格陵兰冰盖和南极冰盖。
于是，就有这么一群人，拉着各种钻井设备躲在南极和格陵兰岛的冰天雪地里。他们四处钻孔打井，从冰盖里取出一根根冰柱子，然后把它们拉进专门的低温实验室冻起来。
利用冰芯里封存的气泡和灰尘，科学家们可以做很多工作。其中有一项，就是分析尘埃中的硫酸盐含量。当科学家们逐渐建立起历史时期大气硫酸盐含量曲线时，发现了许许多多的峰值，其中，也包括 1258 年的一个峰值——它是南极洲和格陵兰岛位列第二的硫酸盐含量。
1258 年的南北极大气硫酸盐含量，在 2500 年中位列第二.【3】
四、这些大气硫酸盐尘埃的峰值，是古代火山喷发的结果
2010 年 5 月，冰岛的一场火山大爆发重创了整个欧洲的航空业，一度导致大量乘客滞留欧洲各地的机场，引发了不小的麻烦。2011 年，冰岛的 Grimsvotn 火山又发生了一次剧烈的喷发，欧洲人民拍到了这样的画面——
火山尘埃冲破云霄，冲破 12 英里（约 19.2km），直达平流层。
火山喷发是唯一可以将大量灰尘送入平流层的地表自然活动——核弹洗地这种人民群众喜闻乐见的娱乐活动不在此列——这些细小的火山灰会在缺少大气活动的平流层里停留很久，形成弥漫全球大气的尘埃层。
就像给地球打了一把遮阳伞一样，将相当一部分太阳能量怼回去。同时，它们的徐徐降落也会在全球的大气降尘里露出马脚。这便是大家很熟悉的核冬天效应——在这里也叫火山冬天效应。
根据火山爆发指数（VEI， Volcanic Explosivity Index ）的不同，火山活动喷发的物质体积呈指数变化，对地球造成的降温能力也各不相同。2011 年看似凶猛的这次喷发，VEI 指数仅仅是 4而已【4】——人畜无害的级别。
引自维基百科
从 6 级往上，大约就开始对当年的气候有所影响了。1991 年爆发的皮纳图博火山，在当年和次年引起了世界范围的气候异常。引起 1816 年全球凉夏的坦博拉火山爆发是个 VEI 指数为 6.9~7的大爆发，光荣地成为人类有观测记录以来规模最大的火山爆发。
谁能抛射更多的尘埃（火山灰，就是洗脸那个，23333）进入平流层，谁才是大爷。
根据这一点，科学家们建立了一个新的指数： 全球火山气溶胶（辐射）强迫 （单位 W/m^2，是不是很眼熟？）
最近 2.5ka 火山活动引起的辐射强迫与温度变化：强迫质越低的。
虽然没有看到 1257 年火山喷发物体积的数字（应该有但我懒得找了），但 1257 年的那次火山喷发对太阳辐射的减弱能力大大超过坦博拉火山喷发——如果说坦博拉火山带来了全球凉夏，那么 1257 年的火山爆发让西湖在来年一月结个冰，看起来很轻松愉快嘛。
五、找到了作案证据，但谁是凶手呢？
这份冰芯的 5 世纪火山活动记录不显著。当然原因有很多，也不排除人为造成的误差甚至错漏。【5】
2015 年，一个研究团队宣布，他们终于找到了这个人类文明史上最强烈喷发（至少他们和相当一批科学家这么认为，但似乎 5 世纪的那几次也不差）的所在地。
印度尼西亚，Lombok 岛，Rinjani 火山，Samalas 大爆发。
Lombok 岛的这座火山于 2016 年 9 月再次开始活动
但别误会——1257 年爆发形成的，是这个萌萌小火山背后的巨型圆坑。这是一个南北长约 5.5km，东西长约 8.5km 的巨型破火山口（caldera，你要是了解美国的黄石火山，应该对这个词不陌生）。破火山口东侧（上图左边）是 Rinjani 火山主峰，高约 3600m。
这次巨大的爆发大约发生在1257 年春末或夏季，炸掉了 Rinjani 火山的顶。落在火山周围的火山碎屑物，大约是 1815 年坦博拉火山周边降落物的 2 倍【6】，而它抛射进平流层的物质也自然比坦博拉火山多得多。在 VEI 指数上，研究者将它投在 7 的区间里，把坦博拉火山放在 6.9 的位置上。
六、就这样，1257 年的那个夏天，一个幽灵又一次笼罩了全球
这个幽灵从 Salamas 大爆发的巨响中再次苏醒，从大洋洲扶摇直上，飘到亚洲，飘到中东，飘过地中海，飘到欧洲。飘到格陵兰，也飘到南极洲。
它放出熔岩，蹂躏万物；它掀起海啸，收割生命；它降下酸雨，破坏收成；它带来减产，散播饥馑；它遮蔽阳光，带来凛冬。它为南国带来路边冻骨，将北国的马刀磨得锋利；它促成战争，毁灭王朝。
它从 6 世纪的三次强烈火山爆发里走来，在 13 世纪中叶给临安市民带去西湖冰合，又在 15 世纪中叶再临人间。
（536 年开始的一连串强力火山爆发导致剧烈的气温下降；那个年代，北魏王朝覆灭。这个图将人类历史的一系列重大事件与古典时代火山活动和温度波动对应了起来，非常非常有趣，值得仔细赏玩。a 图是俄国境内地质记录重建的古温度，b 图是阿尔卑斯山的地质记录重建的古温度。【7】）
南宋的气温，就这样在 1257 年的春夏之交被一场万里之遥的火山大爆发拉下了水。
然后非常不巧的赶上了一段持续数十年的太阳辐射水平下降阶段，火山因素和太阳因素的强强联手，终于让全世界于 13 世纪后半叶至 14 世纪初得了一场重感冒。
七、蒙哥汗生命里最后的远征
（这里是纯演艺，如有雷同，绝对巧合）
1258 年的那个凉凉的秋天，蒙哥汗策马扬鞭，驰骋向南。
大汗并不知道，遥远的临安城下，西湖竟在半年前冰封过。他只知道，北地的上个冬天不太好过——牲畜死伤甚多，百姓损失惨重，下个冬天还不知道会不会那么难熬，听说北边现在又已经冷得不行了。
一些小部族去年冬天过的很惨，现在正陆陆续续往南寻找新的草场和过冬地，下面才报告上来一大批小冲突……北境不太平啊！主力都在南方和西部，北边这时候千万别出什么乱子才好。
看来是时候赶紧结束南方战事，回北边稳定一下边疆了。打了几十年，竟然打成了消耗战。忆及往事，大汗又想起当年那个年轻壮实的小伙子，现在竟也白了鬓角。
包围圈已经形成，是时候开始决战了。这一次，我要亲征——亲率主力，速战速决。
「再说了，北边冷死个求了，老子要去南方过冬！」
八、南宋的旗帜，在寒风中从临安城头降下
至元十三年正月（1276 年），临安城内一片死寂。西子湖畔，残垣断壁，尸横遍野。已经没有什么人在意，这是西湖连续多少年封冻了。
或者，曾经在意过的人早已不在这里，而在这里的人并不在意。朔风呼啸，雪花落在北境骑士的铠甲与刀剑上。征服者的马蹄，从混着血污的雪地上踏过。
不断有部族从北境南迁。自大汗死后，南迁流民早已数不胜数。他们赶着牛羊，拖家带口越过长城。没有人胆敢阻拦，只能任由他们自己找地方安顿下来。好在终于打下了临安和江南，至少明年的口粮暂时不会缺了。
忽必烈不会知道，如果不是从大汗死后开始的连年的寒冷，他的敌人不会这么快就耗尽国力，宣告败亡。也许，他这个征服者， 还要晚上几十年才能站在雪后断桥边，欣赏这片合冰西湖吧。
可是历史没有如果。南宋终究还是在寒冷的 13 世纪后期宣告败亡。
凛冬已至。
乱入一个……
九、地质历史没有如果，太阳活动也没有如果
谁会想到，从南极洲脱离下来的澳洲板块，竟然是让 1258 年的临安城迎来寒冬的罪魁祸首？
西湖冰合，就这样与遥远南半球的一条俯冲带前方火山岛弧挂上了钩。
谁会想到，遥远印度尼西亚孕育的一座火山，竟然把全世界一脚踹进了人类文明史上最严重的一次火山冬天？
谁会想到，正好紧随在火山喷发之后的一次太阳周期性萎靡，竟然大大加重了 Salamas 大爆发的火山冬天效应。
又有谁会想到，这两个分别来自地球内部和太阳内部的洪荒之力，竟然影响着这个星球上王朝的兴替。
也许这就是地质学的某种神奇吧。
太阳活动规律，那也是恒星地质学的研究规律嘛……（逃）
感谢阅读。
参考文献：
【1】 张全明. 南宋两浙地区的气候变迁及其总体评估[C]// 宋史研究论丛 第 10 辑. 2009.
【2】 IPCC, 2013：决策者摘要。政府间气候变化专门委员会第五次评估报告第一工作组报告 - 气候变 化 2013：自然科学基础。[Stocker, T.F., 秦大河, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex 和 P.M. Midgley (编辑)]。剑桥大学出版社，英国剑桥和美国纽 约。 （http://ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_CHINESE.pdf）
【3】 Sigl M, Winstrup M, Mcconnell J R, et al. Timing and climate forcing of volcanic eruptions for the past 2,500 years.[J]. Nature, 2015, 523(7562):543.
【4】 Cabré J, Aulinas M, Rejas M, et al. Volcanic ash leaching as a means of tracing the environmental impact of the 2011 Grímsvötn eruption, Iceland[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(14):1-16.
【5】 Oppenheimer, C. (2003). Ice core and palaeoclimatic evidence for the timing and nature of the great mid-13th century volcanic eruption. International Journal of Climatology, 23(4), 417-426.
【6】 Lavigne, F., Degeai, J. P., Komorowski, J. C., Guillet, S., Robert, V., Lahitte, P., ... & Wassmer, P. (2013). Source of the great AD 1257 mystery eruption unveiled, Samalas volcano, Rinjani Volcanic Complex, Indonesia. Proceedings of the National Academy of Sciences, 110(42), 16742-16747.
【7】 Buntgen, U., Myglan, V. S., Ljungqvist, F. C., McCormick, M., Di Cosmo, N., Sigl, M., ... & Kaplan, J. O. (2016). Cooling and societal change during the Late Antique Little Ice Age from 536 to around 660 AD. Nature Geoscience.
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