在艺术里寻找科学，是一件赏心悦目的事情，艺术需要科学的理性和准确，科学需要艺术的美感和温度。

　　冷！小冰期

　　荷兰画家亨德里克.阿维坎普（1585—1634年）关于小冰期的风景画。

　　2010年3月21日至7月5日，在美国国家美术博物馆西馆举办了一个题为小冰期的展览，内容为荷兰画家亨德里克·阿维坎普的风景画。这次为期小半年的画展特色之处在于，所有的画作都是冬天景观，在结冰的河流和湖泊上，人们滑冰、乘雪橇、打冰球、跌跤等。阿维坎普是第一个专注于冬天景象的画家，有资料认为他是聋哑人，所以他的画作描绘了惊人的细节。人的姿势、手势、表情、服饰，甚至马的体态都惟妙惟肖。

　　更加符合现代思想的是，作者在冰面上创造了一个小社区，在这个公共活动空间里，各种社会阶层的人一同登场，享受冰雪带来的乐趣。马拉雪橇上的贵妇、衣着华贵的富人、推着孩子的母亲、打冰球的球友、牵手的情侣、坐在小船边休息的姐妹、背着手滑冰的高手、小心翼翼的菜鸟……在那些寒冷冰封的冬季，一片冰面带给大家共同的快乐。

　　荷兰画家亨德里克.阿维坎普（1585—1634年）关于小冰期的风景画。

　　在十六十七世纪那些冬季，寒冷和冰封成为常态。实际上，那一段时间处于著名的小冰期。小冰期开始于13世纪末期，结束于19世纪中期。各种资料揭示，小冰期全球平均气温比现在低0.5℃至1℃，在有些区域，平均温度降幅甚至超过1.5℃，极端年份降温幅度会更大。从竺可桢先生《中国近五千年来气候变迁的初步研究》中可知，我国小冰期也很明显，太湖在1329年和1353年结冰厚达数尺，人可以在冰上走，周围橘树全部冻死，17世纪记录太湖4次结冰，18世纪有4次，而20世纪以来则没有任何结冰记录。

　　关于小冰期的成因，有科学家认为和太阳活动密切相关，在1645年至1715年，出现了太阳活动的蒙德极小期。然而这也长期困扰了研究人员，因为太阳周期的辐射变化比较小，如何用微小变化来解释如此大的温度降低是个难题。另外变冷的时间也早于蒙德极小期。

　　关于太阳活动的连续观测资料最多到1600年左右，此前都是基于代用资料重建得来的。数据显示，施波雷尔极小期（1460年至1550年）和沃尔夫极小期（1280年至1350年）也是可能的太阳活动极小期，如果这三者叠加，没准就能引发小冰期。

　　荷兰画家亨德里克.阿维坎普（1585—1634年）关于小冰期的风景画。

　　自2012年以来，根据火山的气候影响研究，科学家提出了另外的可能性，即小冰期或是强火山活动引起的。小冰期是在1275年至1300年间开始的。1275年5月至10月，印尼的萨马拉斯强火山爆发，它可能是公元纪年以来最大的火山爆发，特点是喷发物非常多，达40立方千米，火山灰甚至直达平流层，高度超过43千米。这可能是过去7000年里喷发硫化物最多的一次火山爆发，它向平流层喷射的硫酸盐估计是1883年喀拉喀托火山灾难性爆发的8倍以上。在冰芯记录里，这次火山爆发的沉积物是1815年坦博拉火山爆发的两倍以上。它还摧毁了龙目岛王国（印度尼西亚南部）的首都帕玛坦。因此，在萨马拉斯厚厚的火山灰底下，可能存在一个被掩埋的城市。

　　火山爆发引起了全球大降温。通常而言，火山的气候影响一般不会持续太久，但13世纪后半期是过去1500年里火山活动最频繁的50年。在短短50年里，热带地区持续发生4次大的火山爆发，最终引发小冰期。在整个小冰期里，火山活动都比较频繁，1453年，西南太平洋岛国瓦努阿图的库瓦火山（海底火山）爆发，喷发物是1991年皮纳图博火山的6倍，进一步加剧了全球降温。库瓦火山爆发还对当时大明帝国产生巨大影响，1454年初春，长江以南降雪达40天。

　　荷兰画家亨德里克·阿维坎普（1585—1634年）关于小冰期的风景画。

　　如果强火山活动比较频繁，出现时间间隔小于海洋上层温度恢复时间（一般需要十年以上），就会造成持续性影响，并进一步通过海冰和海洋反馈，形成长期影响。其机理是极地海冰范围扩展，极区海冰向外输出增加，当海冰融化时，引起北大西洋区域淡水量增加，从而减缓北大西洋洋流，导致海洋向北的热量输送减弱，从而使降温持续更为明显，进一步影响洋流，最终将短期火山影响变成长期气候影响。

　　天火！无夏之年

　　爱德华·蒙克（Edvard Munch，1863年12月12日—1944年1月23日）的作品 “the Scream”(呐喊/尖叫)

　　如果上面这幅画让你感到惊恐、恐惧、不安，那恭喜你，你本性里对艺术有着正常的审美，如果你体会到了呐喊却发不出声音，那你对孤独有着天生的敏感，如果血色的天空让你有一丝不祥和不安，那你可能对世界有着朴素的悲悯情怀。

　　没错，这幅画是著名的《呐喊》，作者爱德华·蒙克是挪威表现主义画家、版画大师，现代表现主义绘画的先驱，如果你在北京798艺术区和各个画展看到了各种扭曲或者让你感到怪异的作品，那八成与蒙克有一定的联系。

　　威廉姆·阿斯克洛夫特 (1832–1914)画了不少切尔西的日落，那绚丽的色彩为他赢得美名，最典型的正是创作于1883年有关红色天空的画作。

　　蒙克5岁时，母亲因肺结核去世，随后姐姐也死于肺病，妹妹患精神病，不幸的童年对他一生创作产生了重要影响，所以他努力发掘人心灵中的各种状况，对疾病、死亡、绝望等主题情有独钟，创作坚持“心灵的现实主义”。

　　这幅画创作于1893年，红色的天空背景源自于1883年8月印尼喀拉喀托火山爆发，虽然5月份火山就开始进入活跃期，但是最大的爆发是当年8月26日，火山爆发削掉了这座岛三分之二的土地，引起巨大海啸，一次性导致3.6万人死亡。

　　在火山喷发后，大量火山灰和二氧化硫气体进入平流层，在一两个月的较短时间内形成硫酸气溶胶，随着平流层环流输送到全球各处，也正是在喀拉喀托火山之后，科学家观察到了热带赤道上火山灰从东向西飘散，观察到了平流层的环流方向，当时的东风被称作喀拉喀托东风，直到1961，人们才发现了赤道平流层环流的准双年振荡（QBO）现象。

透纳的画作《奇切特斯运河》(1928)，反映了火山气溶胶影响下的天空。

　　由于平流层环流稳定层结，所以硫酸气溶胶会持续一年以上，通过阻挡太阳辐射，引起近地面温度降低。当硫酸盐气溶胶笼罩整个平流层时，天空的朝霞和晚霞异常漂亮，红色橙色的天空随时都在，不论是刮风下雨，甚至在大雨之后更加清晰，这被称作干雾（dry fog）。因为下雨是在对流层，而硫酸盐气溶胶则在高高的平流层，是无法清洗掉。

　　并不是蒙克一个人看到了火山后红色的天空，还有其他作家用画笔留下了它的身影，比如威廉姆·阿斯克洛夫特，这位英国艺术家画了不少切尔西的日落，那绚丽的色彩为他赢得美名，最典型的正是创作于1883年的画作，那火山气溶胶染红的天空如此长久的出现，带来美的震撼。

　　对于近代世界而言，影响最深刻的还是1815年的坦博拉火山，1815年4月5日至15日，印度尼西亚松巴哇岛上的坦博拉火山爆发，这次基本上是过去2000年里最大的一次火山活动。据记载，爆发前坦博拉火山高度为4100米，之后只剩下2850米，形成直径达6000多米，深700米的巨大火山口，这次火山灰柱高度达到45千米，到达平流层高层，大气中火山灰随风飘，150公里之外火山灰有1米厚，300公里之外有25厘米，到了1000公里之外还有5厘米的火山灰。火山灰完全遮蔽了天空，在历史记录里，一周之后距火山几百千米以外的爪哇岛，天空依然黑得伸手不见五指。这次火山活动造成了71000人死亡（不算欧洲在1816年之后的死亡），其中11000人至12000人是直接因为火山爆发死亡的，其余人则是死于饥荒和疾病。

　　欧美历史上称这一年为无夏之年，或者饥荒之年。

透纳的画作《迪耶普海港》(1826)，反映了正常的晚霞。

　　当年6月6日，在纽约奥尔巴尼和丹尼斯维尔，依然有降雪；7月和8月，南至宾夕法尼亚州西北地区，湖里和河里依然有冰块；南至弗吉尼亚在8月20和21日依然有霜冻。

　　农作物受损食物紧缺自然食物价格飞涨，1815年时候一蒲式耳(在美国相当于35.23升，相当于中国当时计量单位3.5斗)燕麦价格折合现在约为1.55美元，到了1816年飙升到12.85美元。

　　欧洲也差不多，寒冷使得当年作物收成基本无望，从英国到爱尔兰和威尔士，四处都是受灾的难民和乞丐，德国食品价格疯涨，示威、骚乱、纵火和打劫猖獗，成为19世纪欧洲最惨重的灾荒，死亡人数估计超过20万人。

　　有人受此启发，分析了过去400年里西方主要画作，比如希腊科学院的泽雷弗斯教授，分析了1500年至1900年间181名画家的554幅画作，这些画作陈列在全球109座博物馆或者美术馆里，定量化分析每幅画的红蓝色对比，定义了一个反应红蓝对比的指数，此指数与过去400年的火山灰尘幕指数（DVI）指数相关系数达到0.83，证明虽然画作是艺术家创作的，但是不约而同地反映了实际天空颜色。他估计大气光学厚度在正常时候为背景值0.05，但是在坦博拉（1815）和喀拉喀托(1883)火山爆发时候则能达到0.6。不得不承认，这是个很跨界的研究，光是四处看那554幅画，就是很逍遥且情怀满满的事了。

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