古氣候解碼

地球的氣候一直在變遷，研究古氣候有助探究氣候變化的成因及預測變化趨勢。然而，人類利用儀器實測氣象的數據只有三百多年，歷史紀錄匱乏，科學家如何獲取古代甚至遠在人類出現之前的氣象資料呢？

大自然悄悄保存着氣候的歷史，科學家透過研究樹木年輪、冰川、珊瑚及湖泊或海洋沉積物等天然物質，揭露古氣候的神秘面紗。例如冰芯中氣體的成份可以協助推算古代的氣溫，海洋沉積物中的微化石則可反映海洋環境的變化。由於我們無法直接以儀器精確測量古氣候例如溫度，這些物質就成為了「代用指標」，讓科學家從保存下來的資料研究古氣候，以間接研究代替直接測量，解讀地球歷史和環境演化。

由美國天文學家道格拉斯於十九世紀提出，樹木年輪是其中一個常用的研究「代用指標」。樹輪是樹木生長的主要特徵，樹木生長時不但長高，樹圍（樹幹的圓周）也會增加，樹木的季節性生長每年形成一個可測量的同心環，即樹幹橫截面所見一圈圈的同心紋理。在陽光和雨水充沛的春夏季時，樹木生長速度較快，所產生的木質細胞體積較大、細胞壁較薄，形成樹輪中淺色的紋理；相反，秋冬樹木生長較慢，紋理則較深色和狹窄。因此，樹輪不但反映樹齡，紋理的形態和間距更會反映樹木所在的環境變化，如水文（大自然中水的變化如降水量、蒸發量等）、氣溫或季節更替的情況。樹輪間距相對較闊反映天氣和暖及降水充足，若有旱災或嚴寒，樹輪間距就會變窄，而特殊的環境變化如火災、地震等，亦會在樹木上烙下獨特印記。透過分析不同年代、地區的樹木，研究人員就可以大致掌握宏觀的環境變遷情況。

有趣的是，並非所有樹木都適合樹輪研究，一般而言，在惡劣環境（包括供水和溫度）中生長的樹木較為適合。由於這些樹木成長大大受制於天然環境因素，因此它們對細微的氣候變化較其他樹木敏感。在乾旱和半乾旱地區，水源影響樹木的生長，因此樹輪生長能反映季節性濕度。在樹線（樹木生長的緯度及高度界限）附近的樹木，其生長受溫度限制，因此，樹輪可以反映季節性溫度差異。科學家一般會在同一地點採集多個樹木樣本，互相比對從而得出結論。現時全球至少有十二間大型實驗室從事有關的研究，並已搜集超過四千個考察地點的數據，覆蓋除南極洲以外的六大洲。

隨着研究工具和技術的進步，不論是活樹、枯樹或是樹化石，科學家都可能從中取得有用的資訊，「樹輪氣候學」成為解構古氣候的一項重要研究工具。有興趣了解和親身見證大自然的「時間囊」，不妨到賽馬會氣候變化博物館參觀這項最新展品，認識古氣候之餘，同時借古鑑今。