天氣之書：100個氣象的科學趣聞與關鍵歷史

前言
致謝

西元前45億6,700萬年 ── 地球出現大氣層
西元前43億年 ── 水世界
西元前29億年 ── 粉紅色天空與冰
西元前27億年 ── 最早的雨滴生痕化石
西元前24億年到4億2,300萬年 ── 通往火焰的冰之路
西元前2億5,200萬年 ── 致命的熱與「大死亡」
西元前6,600萬年 ── 恐龍的終結，哺乳類的興起
西元前5,600萬年 ── 狂熱的始新世
西元前3,400萬年 ── 冷卻萬物的南極洋
西元前1,000萬年 ── 青藏高原的隆起與亞洲雨季
西元前10萬年 ── 氣候傾向推進人口成長
西元前1萬5,000年 ── 超級乾旱
西元前9,700年 ── 肥沃月彎
西元前5,300年 ── 北非乾旱與法老崛起
西元前5,000年 ── 農業暖化氣候
西元前350年 ── 亞里斯多德的《天象論》
西元前300年 ── 中國從神話學到氣象學
1088年 ── 沈括寫氣候變遷
1100年 ── 中世紀的溫暖到小冰河期
1571年 ── 帆的時代
1603年 ── 溫度的發明
1637年 ── 解碼彩虹
1644年 ── 大氣的重量
1645年 ── 無瑕的太陽
1714年 ── 華氏標準化溫度
1721年 ── 四弦上的四季
1735年 ── 風的地圖
1752年 ── 班傑明．富蘭克林的避雷針
1755年 ── 追風的富蘭克林
1783年 ── 最早升空的氣象球
1792年 ── 農夫曆
1802年 ── 盧克．霍華德為雲取名
1802年 ── 洪保德描繪一顆彼此相連的行星
1806年 ── 蒲福為風力分級
1814年 ── 倫敦最後一次霜雪博覽會
1816年 ── 一場爆發、饑荒與怪物
1818年 ── 西瓜雪
1830年 ── 人人可用的雨傘
1840年 ── 揭露冰河時期
1841年 ── 泥煤沼歷史
1845年 ── 北極探險家的冰冷厄運
1856年 ── 科學家發現溫室氣體
1859年 ── 宇宙天氣來到地球
1861年 ── 最早的氣象預報
1862年 ── 加州大洪水
1870年 ── 氣象學變得有用
1871年 ── 中西部風暴型大火
1880年 ── 「雪花」賓利
1882年 ── 整合北極科學
1884年 ── 最早的龍捲風照片
1886年 ── 土撥鼠日
1887年 ── 使風工作
1888年 ── 白色大颶風
1888年 ── 致命雹暴
1896年 ── 最早的國際雲圖集
1896年 ── 煤、二氧化碳與氣候
1900年 ── 大風暴
1902年 ── 「製造天氣」
1903年 ── 雨刷
1903年 ── 乾燥的發現
1911年 ── 北美寒潮
1912年 ── 軌道與冰河時期
1922年 ── 「預報工廠」
1931年 ── 「中國的哀傷」
1934年 ── 最快的風速
1935年 ── 塵暴區
1941年 ── 俄羅斯的「冬將軍」
1943年 ── 颶風獵人
1944年 ── 噴流成為武器
1946年 ── 造雨人
1950年 ── 最早的電腦預報
1950年 ── 龍捲風警告進展
1952年 ── 倫敦大霧霾
1953年 ── 北海洪水
1958年 ── 二氧化碳的上升曲線
1960年 ── 從軌道看天氣
1960年 ── 混沌與氣候
1965年 ── 總統的氣候警告
1967年 ── 成熟的氣候模型
1973年 ── 追風獲得科學支持
1975年 ── 揭開危險的下暴流
1978年 ── 南極冰層的海平面威脅
1983年 ── 地球上最冷的地方
1983年 ── 核子冬季
1986年 ── 預測聖嬰
1988年 ── 全球暖化變成新聞
1989年 ── 電子「精靈」的證據
1993年 ── 冰與泥中的氣候線索
2006年 ── 天災裡的人為因素
2006年 ── 設計的氣候？
2006年 ── 遠距塵埃
2007年 ── 追蹤海洋的氣候角色
2012年 ── 科學探索政治氣候
2012年 ── 平息火熱紛爭
2014年 ── 極地渦旋
2015年 ── 從里約到巴黎的氣候外交
2016年 ── 北極海冰縮減
2016年 ── 極端的閃電
2017年 ── 礁岩之熱
西元10萬2,018年 ── 冰河時期的結束？

客座執筆者
參考資料
圖片出處
中英對照與索引

 

前言

　　過去一百年，是人類逐漸了解並與地球氣候系統的關係逐步演化的一段編年史。這個氣候系統中發生了種種獨特的氣候事件，攪亂了一池春水，甚至時有毀滅性的後果。綜觀人類歷史，這段關係幾乎一直是單向的。氣候模式一旦改變，冰層、沙漠、海岸線前進或後退，極端的乾旱、降雨（雪）、風力或高低氣溫的侵襲紛紛發生，人類社群或隨之繁榮，或加以適應，或因而遷徙或消失。但是現在愈來愈多科學團體主張，我們和氣候之間的關係愈來愈朝雙向發展。這種重大的轉變始於農業與其他人類活動在全球的擴散。這些活動大幅改變了地景，在數千年前就改變了天氣模式。雖然未來數十年氣候變遷的速度與程度尚待釐清，但是地球科學家所謂的人類數量與對資源需求的「大加速」（Great Acceleration），從一九五○年業已開始，伴隨著溫室氣體的累積；這些主要成分為二氧化碳的氣體在陽光下是透明的，卻會吸收某些向外散出的輻射熱能，造成氣溫上升，而地球的大氣與海洋已經清楚地對此做出了反應。

　　完整的氣候編年史可以寫成好幾本書。這將不只是一場探索，而是在漫長並持續的發現之旅中，接觸到嚴肅、令人驚訝，甚至幽默的時刻。本書的目標在於呈現各式各樣標註氣候與人類生活共同演化過程的事件、洞見以及發明；本書也仿若漫長時間中的一張快照--是我們這個世代，在這個持續發生的故事裡占據的片刻。至今累積的知識，有些將在未來數十年中被顛覆或重開機--例如遠古時認為天氣是神的狂怒或歡欣的表現，但隨著愈來愈理解這個同時具有清楚的模式（氣候）與固有的隨機性（難以預測的所謂天氣）的超凡系統，舊觀念也被取代。如同美國氣象學會（American Meteorological Society）前主席馬歇爾‧薛波（J. Marshall Shepherd）喜歡的說法：「氣候是你的個性；天氣是你的心情。」

　　你將會了解伽利略和富蘭克林這些優秀人物的卓越見解，也會看到沒沒無名，但依舊傑出之人的發現，例如最早發明擋風玻璃雨刷的房地產開發商瑪莉‧安德森；還有在一九二○年代發現高海拔高速噴流的日本氣象學家大和石三郎--只不過日本後來將這項發現應用在武器上，在二次世界大戰期間使數千個爆炸性氣球炸彈（風船爆彈）升空，攻擊美國。

　　在全面檢視人類歷史，了解我們對於天氣已經知道了什麼、還不知道什麼的過程中，有一件事是恆久不變的：知識永遠都在演化。透過一個多世紀以來有系統的研究、測量，以及科技的演變，科學家已經超越了某些大氣氣體會困住熱的基本理解，更進一步了解到：若不減少燃燒燃料與森林，降低二氧化碳排放，那麼長達數個世紀的暖化與海平面上升將迫在眉睫。

　　在未來的數個世代裡，人類的生命可能會因為科技而與天氣完全隔絕；到時候，出門冒險前先看看天氣很可能會被視為奇怪的行為。但以目前來說，這些元素都是我們環境中的一部分，幾乎每個人每天都會對此加以考慮，或者受到影響。

　　我們很早就決定要完整掃過人類在氣候系統的歷史與研究方面的理解，並以此為中心編寫這部編年史。我們回溯數十億年前，歷經只有間接的，或在數千年的地質磨損與斷裂後，證據遭到破壞的那些時代，有時候只能放棄傳統編年史的精準原則--在二十四億年到四億兩千三百萬年前的「片刻」尤其明顯。雖然那些早期的里程碑以「西元前」（BCE，「西元」為Common Era）紀年標示，但實際上，那些時代當然遠超過人類所能理解的久遠--而且也沒有精準的碳同位素定年或其他直接證據。本書最後一篇是冰河時期結束的時間，這當然也是在尚未書寫的歷史上的推測。透過大多數挑選出來的里程碑，我們試著傳達不連續事件的某種宏觀重要性。舉例來說，關於推翻利比亞在一九二二年長時間高溫紀錄的調查，重點並不僅在於到底有多熱，還在於氣象史在精確性上的限制。

　　儘管貫穿這一百則文章的敘事線都圍繞著關鍵的科學見解或破壞性的氣象事件，我們還是收錄了幾則比較有意思的內容--例如天氣在音樂中的角色，以及和某隻土撥鼠有關的傳說--藉此完整捕捉人類與這些元素間豐富的關係。

　　被我們遺漏的歷史奇聞數量遠遠超過我們挑選出來的，但我們希望這一百篇能拋磚引玉，帶領讀者進一步探索一系列精彩、更全面的天氣與氣候科學歷史，接觸克里斯多福‧伯特（Christopher Burt）、布萊恩‧法根（Brian M. Fagan）、詹姆士‧羅格‧弗萊明（James Rodger Fleming）、伊莉莎白‧寇伯特（Elizabeth Kolbert）、史賓賽‧渥特（Spencer R. Weart）等作家的學問。當然，現在網路上也可以取得大量的、無價的內容，從美國氣象學會、美國國家氣象局（National Weather Service）、美國太空總署（NASA）這類組織，到天氣與氣候部落格Weather Underground和Realclimate.org，資源應有盡有。

　　在編寫本書的過程中，我們有時會借重對於氣候史上某些時刻具有深厚專業知識的朋友與同僚的智慧與文字，邀請他們執筆。這些客座執筆者的姓名縮寫會標註在每篇文章的結尾，細節則列於尾註。我們邀請了地質學家暨作家霍華‧李（Howard Lee）為早期的地球篇撰文，揭開本書序幕。所以，繼續讀下去吧，我們會從大氣層本身的起源開始--這是所謂「天氣」的動態之所以能展開的關鍵媒介。