我对这种说法持保留意见。我认为即使欧洲人殖民美洲是导致小冰期的因素之一，那也最多是一个十分次要的因素。另外，“明清小冰期”是一个比较本土的说法，个人觉得它和全球范围内的小冰期在概念上并不完全对应，时间、空间和降温幅度上都有所区别。如果说欧洲人殖民导致了全球范围内的小冰期，这个说法还能算一家之言，那么说欧洲人殖民引发了明清小冰期，就更值得商榷了。
下面是推理：
这个问题可以分为几个小问题来谈。
第一，明清小冰期的气温变化幅度有多大？持续有多长？初期降温的速度有多快？
第二，要达到这样的降温效果，通过固化大气里的碳能否做到？如果能做到，需要什么条件？
第三，欧洲人在美洲的殖民活动，引发的连锁反应，能否提供这样的条件？
（以下所有温度单位都是摄氏度）
第一个问题
明清小冰期的气候变化幅度具体是怎样的，目前根据不同的研究方式和数值模拟方式，并无定论。首先我们可以看看王会昌（1992）《中国文化地理》中的气温vs朝代的图表：
这张图是中国历史地理界非常经典的图，最初来源是竺可桢的研究，其中的冷IV期就是明清小冰期。我们可以看到，这次低温期如果从广义上来看，其实从宋末就开始了。如果再推广一点，说它从唐末五代开始的也不为过。唐朝后期，中国历史上的暖III期步入尾声，气温开始下滑、降水量也在下滑，到了宋朝，中国进入了冷III期，最著名的记载就是公元1111年太湖完全结冰。宋朝长期面临北部边界的压力（来自辽、西夏、金等），其实和北方气候转冷、游牧民族必须南下定居、甚至建立汉化的中原王朝不无关系。南宋后期到元朝，有一段气温回升的暖IV期，但这个温暖期是否存在其实是有争议的，就算存在，也只是相对温暖，和商朝、秦汉、隋唐这前三个温暖期比，它的温度并不高。在元朝，气候再度转冷，进入了冷IV期。不过，这一寒冷期的开始时间发生在欧洲人的殖民以前，它开始的时候，欧洲还是中世纪，因此它肯定是和殖民活动无关的。如果把条件稍微控制得严格一点，我们也可以说明清小冰期的高潮部分是明朝后期开始的。上面的图中，我们可以发现气温曲线在1600年前后（万历年间）有个明显的下行。这一次的气候变化也在一定程度上导致了明朝的灭亡，也确实是和欧洲人在美洲的殖民活动，在时间上是吻合的。
根据这张图，明清小冰期的降温幅度在1-2摄氏度之间。如果按照比较基准线（现在的温度），明清小冰期的最大降温幅度在2度左右，如果只看1600年前后的那次降温，降温幅度在1摄氏度左右。另外，明末这次降温的速度非常的快，短短四五十年，气温就下降了1摄氏度。
上面这张图是中国的气温，那世界其他区域的呢？
这是从12个不同地方的数据构建的北半球历史平均气温。蓝线是平均气温走势，红线是95%置信区间。根据这张图，我们也确实能明显看到中世纪结束之后的“小冰期”，而且气温曲线的大致走势也和中国的相同：在1000年前后，气温开始下行，到1200年左右有一次小回升，然后继续下跌，在1600年前后到达谷地。不过北半球的平均走势，到达低谷的时间比中国的似乎要早一些，根据这张图，小冰期的高潮部分大致在1500年左右（弘治年间）就开始了。如果看气温变化的幅度，北半球的平均变化似乎没有中国的变化这么大，按照基准线，北半球平均的最大降温幅度只有0.6度，就算加上置信区间也只有不到1度。如果看降温速度，北半球平均曲线下跌最快的部分是在1400年到1450年之间，50年间大约下跌了0.5摄氏度。而在1600年前也有比较快速的下跌，在100年间大约下跌了0.4度（这和欧洲殖民美洲的时间比较吻合）。
第二个问题
如果按照北半球的平均水平，通过“被动退耕还林”来固化二氧化碳，能做到吗？
我们只考虑二氧化碳，不考虑时间因素，也不考虑大气层里的其它复杂能量转化，更不考虑前面两张图里数据的可信度。让北半球的气温下降0.6摄氏度，需要固化多少二氧化碳？这个其实很难估计，因为气温上升和大气二氧化碳浓度之间并不是简单的线性对应关系，目前这个关系尚不十分明确。有个概念叫平衡态气候敏感度(Equilibrium Climate Sensitivity，ECS)，意思是如果大气中的二氧化碳浓度达到工业革命前的2倍，气温会增加多少摄氏度。目前这一数值根据不同的模型有不同的结果，大致范围在2度-4.5度之间。工业革命之前的大气二氧化碳浓度大约是275ppm，因此根据这个敏感度，275ppm的二氧化碳浓度变化大致对应2-4.5度的气温变化。这个变化范围这么大，就是因为大气二氧化碳浓度和平均温度之间的关系尚不明确，具体原因有很多，比如地质/冰芯数据的匮乏、proxies的精度不够，历史实际观测数据的时长不够，计算机模型的参数考虑不全面等等。
由于其中的对应关系不明确，我们也很难反推气温下降1度或0.5度，需要固化多少二氧化碳。比如我们先看看近百年的历史记录：
这是Nature的一篇论文，横轴是时间线，从2万年前到现在（0）再到1万年以后（预测）。上面的曲线是二氧化碳浓度变化及预测，下面的曲线是温度变化及预测。那一小条绿色阴影标注的区域是从1900年到现在的区间。这一区间里，全球气温增加了0.85度，大气的二氧化碳浓度从295.7ppm增加到了大约410ppm（注意二氧化碳纵坐标轴的单位变化）。也就是说，如果按照这个数字推测，0.85摄氏度的气温变化，对应的大约是115ppm的大气二氧化碳含量，而明末那1度的气温变化，对应135ppm的二氧化碳含量。
但135ppm这个量显然不靠谱，如果按工业革命前的275ppm再减去135ppm，那大气里的二氧化碳就不剩什么了。实际上，小冰期本身也被科学家用来研究气候敏感度，比如Rubino et al. (2016)在Nature的这篇文章，他们通过冰芯碳同位素的方法推测出了小冰期前后的二氧化碳浓度，进而研究气候敏感度：
不过这篇论文里说，导致二氧化碳浓度下降的原因是植物呼吸作用的减缓，而不是长出了更多的森林。这里我们只用他们的数据：在小冰期到来的时候，二氧化碳浓度大约下降了9~10ppm。
现在开始换算：
大气中的1 ppm 二氧化碳 ≈ 7.8亿吨二氧化碳
10 ppm ≈ 78亿吨二氧化碳
1吨二氧化碳固化之后，大约对应0.27吨碳（44比12）
因此：
78亿吨二氧化碳≈21亿吨碳
这就是，如果这种说法成立，那么新长出的森林需要固化的碳的量。
第三个问题
这是北卡州立大学的一个网站，上面有一些关于树木的数据：https://projects.ncsu.edu/project/treesofstrength/treefact.htm
根据这里的数据，一棵树平均每年能吸收22kg（48 pounds）的二氧化碳。美国的平均森林树木密度是大约50棵树/英亩（trees per acre），也就是大约12350棵树/平方公里。那么，每平方公里每年理论上可以吸收271700kg二氧化碳，50年理论上可以吸收13585000kg二氧化碳，也就是0.13亿kg二氧化碳。而如果要达到50年吸收78亿吨（78000亿kg）二氧化碳的效果，需要60万平方千米的森林。这是什么概念？这个面积已经快赶上法国那么大了。
可能有人说，这个森林密度是平均值，可能不具有地域代表性。确实是，在美洲的不同地区，森林里的树木密度是不同的。比如在新英格兰，平均每英亩的森林有大约202棵活树（Brooks et al., 1992），四舍五入换算一下，每平方公里的森林有5万棵树。而在新墨西哥这种地方，树的密度就要低得多。怎么办呢？我们换一种算法。
我们现在先看美国。既然是固化二氧化碳，那么最后二氧化碳里的碳都会变成植物的生物量（living trees dry biomass）。美国的森林植物生物量分布如图：
地图的单位是吨/公顷。白色区域是没有森林的地方。
那么历史上欧洲人殖民在北美洲殖民之后，自动退耕还林的地方在哪呢？
欧洲人到达北美的时候，北美原住民的人数在4百万到1.8千万之间（根据不同的估计），他们的生产生活方式多种多样（详见：Shan Ye：美国本土的原住民（印第安人）部落都有哪些？）。并不是所有部族都以农业为主要生产方式的。上图中用黄框标示的部族（比如夏延、科曼奇、阿拉帕霍、苏族、黑脚、克罗、肖松尼等）都是凶悍的游牧部落，逐水草而居，不会伐木垦荒去种地。红框表示的是主要靠渔业、采摘业和丛林狩猎为生的部族（比如支奴干、内兹佩尔斯、齐佩瓦、伊利诺伊等），也不会砍伐森林。紫红色标示的是半定居的部族，生产方式包括狩猎、农牧业和商业，其中西南地区以阿帕奇人、纳瓦霍人为首的半定居民族，其据点多位于沙漠之中，主要靠狩猎和商业为生，农业生产的地域范围很有限（绿洲式），主要种植玉米、南瓜和豆类。阿巴拉契亚山北麓的肖尼人倒是有不错的农业基础，他们一般在山谷进行农业活动，但农业也不是他们的全部经济来源，他们也进行商贸和狩猎。
真正的以农业为主的部落，基本上都在东海岸，其中又分为两部分。北部的那一堆（易洛魁、佩克特、特拉华、波华坦等）进行的是规模较小的河谷农业。美国东海岸北部的土壤比较贫瘠，在当时的条件下，只有沿着河流两侧的狭长地区才有能支持农业发展的土壤，因此他们的农业规模也不大。东海岸南部那一堆部族（切诺基、乔克托、赛米诺等）的活动范围里，土壤和气候才是特别适合农业的，因此他们的经济来源才是山区+平原农业。他们是文明程度最高的原住民，也是思想最开放的原住民部族。中部大平原也有一些比较小的农耕民族，比如曼丹人。但对比一下生物量的那张地图，他们活动的区域并没有太密集的森林覆盖。
因此，我们可以看，就算欧洲人到来之后把原住民立即斩尽杀绝，让他们的田野荒废，退耕还林，能做出“最大贡献”的也就只有东海岸南部的那几个部族。可是，当地的平均biomass是有森林的地区里最小的。就算按照每公顷50吨来计算，如果要固化21亿吨碳，需要42002945.5公顷的森林，也就是大约42万平方千米，这基本上就是伊拉克的面积，大家可以想象一下，这有多可怕。
况且，欧洲殖民者到达之后，真的就让大量的土地荒废了么？并不见得。详见：Shan Ye：在美国和加拿大独立建国之前，北美洲不同殖民地之间的历史和关系是怎样的？
上面是对美国的讨论。如果是整个美洲呢？南美那些茂密的雨林，会不会凑齐这些巨大的数字呢？个人认为，仍然不太可能。亚马逊雨林的单位面积可以固化的碳确实应该比美国的森林多。根据Kauffman et al. (2018)的最新研究，亚马逊雨林碳储量最高的森林，碳储量为每公顷361到746 Mg（megagramme，其实就是吨）。我们就按最高的每公顷746吨来计算，固化21亿吨碳需要2815210.82公顷也就是大约2.8万平方千米的森林。这大约是比利时的大小，而且都是碳储量最高的森林，这样的可能性也是微乎其微的。明清小冰期的曲线降温幅度更大，就更不必说了。
以上是碳量的问题。其实还有时间的问题。还记得第一部分吗？小冰期开始的时候，气温下降是比较快的，万历年间甚至在大约50年里就跌了1摄氏度。北半球平均虽然没有这么夸张，但是也有在50年里下降0.5度。就算亚马逊真的在欧洲人殖民以后“退耕还林”出了这么大的一片高密度森林，那也不可能是一夜之间完成的。从农田到森林的转化需要时间（特别是转化到成熟的森林），而从二氧化碳被固化，到大空间尺度上的平均温度有所反应，更是需要时间（因为大气也是有inertia，也会自我调节的）。
我们来捋一捋美洲殖民史上的重要事件：1452年哥伦布发现新大陆；1521年，西班牙击灭阿兹特克帝国；1533年，印加帝国灭亡；1565年，西班牙人在佛罗里达建立北美第一座城市圣奥古斯丁；1558年和1589年，南美爆发大规模天花和流感，原住民损失惨重。注意这已经是16世纪下半叶了。然后很快，到了16世纪末17世纪初，北半球的小冰期就开始了。我们知道在讨论空间和时间上的大尺度问题的时候，一般要给系统留出一定的反应时间（lag time），而这里的lag time在我看来实在是太短了。
可是在这之后呢？1605年，尚普兰带着毛皮商人、探险家和传教士，在圣劳伦斯河流域正式建立了法国的殖民地；1607年，英国在弗吉尼亚建立第一个永久据点詹姆斯敦；1610年，西班牙人在沙漠里开辟圣塔菲据点，正式在北美腹地站稳脚跟；1614年荷兰人抵达纽约，占据哈德逊河流域，北美洲的大规模殖民历史这才正式拉开序幕。1614年南美爆发白喉疫情，1618年南美爆发麻疹疫情，北美也出现了大规模的流感等疫情，这些瘟疫进一步摧残美洲原住民。也就是说，无论是北半球范围内的1600年之前的降温，还是中国明末的气温骤降，它们发生时，美洲的殖民历史还尚未进入高潮。在那之前，基本上是西班牙人在唱独角戏，英法荷俄瑞等势力尚未介入。南美虽然爆发了两三次严重疫情，但更严重的疫情要在1600年以后才到来；而北美的原住民，除了极个别的部族以外，别的都还保有自己的地盘和生活方式。北美原住民开始受到严重的影响，是在18世纪中叶英法七年战争的时候才开始的。因此在时间线索上看，欧洲人殖民美洲导致气候变冷是说不过去的。
但是(However!)
我只是对这种说法持保留态度，但并没有把话说死。为什么呢？
第一，我前文强调过，二氧化碳浓度和气温之间的关系并不是线性的。我第2部分的推测只是根据Rubino et al论文中的同位素推测出的二氧化碳浓度进行的推算，不一定符合实际，也比较粗略，其结果可能和实际情况相去甚远。也就是说，让气温下降0.5度或1度，有可能并不需要长出那么大面积的森林、固化那么多二氧化碳。当然也可能需要更多。
第二，气候系统是个十分复杂的系统，也许欧洲的殖民活动不是导致小冰期的直接因素，但这并不等于说，殖民活动在气候变化中一点作用也没有。要想更准确地回答这个问题，需要做详细的推演甚至数值模拟才行。
REF：
王会昌（1992）《中国文化地理》
竺可桢（1972）《中国近五千年来气候变迁的初步研究》
Anton Treuer (2013) 《NG: Atlas of Indian Nations》
Loehle, Craig, and J. Huston McCulloch. “Correction to: A 2000-year global temperature reconstruction based on non-tree ring proxies.”Energy & Environment19.1 (2008): 93-100.
Woodall, Christopher W., Charles H. Perry, and Patrick D. Miles. “The relative density of forests in the United States.”Forest Ecology and Management226.1-3 (2006): 368-372.
Clark, Peter U., et al. “Consequences of twenty-first-century policy for multi-millennial climate and sea-level change.”Nature Climate Change6.4 (2016): 360.
Rubino, M., et al. “Low atmospheric CO 2 levels during the Little Ice Age due to cooling-induced terrestrial uptake.”Nature Geoscience9.9 (2016): 691.
Ruddiman, William F. “The anthropogenic greenhouse era began thousands of years ago.”Climatic change61.3 (2003): 261-293.
Brooks, Robert T., et al. “The New England forest: baseline for New England forest health monitoring.”Resour. Bull. NE-124. Radnor, PA: US. Department of Agriculture, Forest Service, Northeastern Forest Experiment Station. 89 p124 (1992).
兼听则明，这是支持这种说法的论文：
Nevle, R. J., et al. “Ecological-hydrological effects of reduced biomass burning in the neotropics after AD 1500.”Geological Society of America Meeting, Minneapolis MN. Vol. 11. 2011.
Faust, Franz X., et al. “Evidence for the postconquest demographic collapse of the Americas in historical CO2 levels.”Earth Interactions10.11 (2006): 1-14.
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：Shan Ye
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