引入
地球的气候从来不是一成不变的——地质历史上有过冰期,也有过远比今天温暖的时期。
当前的全球变暖和过去的气候波动有什么本质区别?
气候变化的证据是什么?它对不同地区的影响一样吗?
气候变化不只是当代议题,它是一个贯穿地球历史的自然过程。但当前的问题在于:变化的速度和原因与过去截然不同。
正文
定义
气候变化是指气候平均状态在较长时期（通常 30 年以上）内的显著改变,包括气温、降水、风等要素的变化。
地质时期的气候变化
地球历史上经历过多次大幅度的气候波动:
| 时期 | 气候特征 | 说明 |
|---|---|---|
| 前寒武纪 | 多次全球性冰期 | ”雪球地球”假说 |
| 古生代晚期 | 石炭-二叠纪冰期 | 与冈瓦纳大陆位置有关 |
| 中生代 | 温暖湿润 | 恐龙时代,极地无冰盖 |
| 新生代早期 | 温室期 | 始新世气候最适期,年均温比现在高 |
| 新生代晚期 | 逐渐变冷 | 南极冰盖形成 |
| 第四纪 | 冰期-间冰期交替 | 约 10 万年一个周期 |
**第四纪冰期:**最近 260 万年间,地球经历了多次冰期和间冰期的交替,周期约 万年,与地球轨道参数变化（米兰科维奇循环）有关。
**末次冰期:**约 万年前至 万年前,北半球大面积被冰盖覆盖。约 万年前进入当前的间冰期（全新世）。
历史时期的气候变化
| 时期 | 气候特征 | 人类影响 |
|---|---|---|
| 全新世最适期（约 年前） | 比现在暖 | 农业文明兴起 |
| 中世纪暖期（约 年） | 偏暖 | 维京人到达格陵兰 |
| 小冰期（约 年） | 偏冷 | 欧洲农业歉收,泰晤士河结冰 |
当代气候变化（全球变暖）
观测事实
- 全球平均气温自工业革命以来上升约
- 最近 50 年升温速度加快,2023 年是有记录以来最热年份
- 北极变暖速度是全球平均的 倍（北极放大效应）
证据:
| 证据类型 | 具体表现 |
|---|---|
| 气象站记录 | 全球陆地和海洋表面温度持续上升 |
| 冰芯记录 | 大气 浓度与气温高度相关 |
| 卫星观测 | 北极海冰面积持续缩小 |
| 海平面 | 全球海平面上升（热膨胀 + 冰川融化） |
| 生物指标 | 物候期提前、物种向高纬/高海拔迁移 |
成因
自然因素:
- 太阳辐射变化
- 火山活动（大规模喷发短期降温）
- 地球轨道参数变化
人为因素（主要驱动）:
| 因素 | 贡献 |
|---|---|
| 化石燃料燃烧 | 排放（最大贡献） |
| 森林砍伐 | 减少碳汇 |
| 农业 | （甲烷）、 排放 |
| 工业 | 氟氯烃（）等 |
温室效应机制:
太阳短波辐射穿透大气 → 地面吸收并升温 → 地面发出长波辐射 → 温室气体（、、 等）吸收长波辐射 → 大气升温
温室效应本身不是坏事——没有它,地球平均温度约 。问题在于人类活动加剧了温室效应。
影响
| 领域 | 影响 |
|---|---|
| 极端天气 | 热浪、暴雨、干旱频率和强度增加 |
| 海平面 | 上升威胁沿海城市和岛国 |
| 生态系统 | 珊瑚白化、物种灭绝、植被带迁移 |
| 农业 | 部分高纬度地区增产,低纬度地区减产 |
| 水资源 | 冰川退缩影响河流径流 |
| 健康 | 热相关疾病增加、传染病范围扩大 |
区域差异:
| 地区 | 影响 |
|---|---|
| 北极 | 海冰消融,永久冻土解冻释放 |
| 小岛屿国家 | 海平面上升威胁生存 |
| 非洲 | 干旱加剧,粮食安全受威胁 |
| 高纬度 | 生长季延长,但病虫害增加 |
| 沿海城市 | 风暴潮风险增加 |
应对措施
| 类型 | 措施 | 例子 |
|---|---|---|
| 减缓 | 减少温室气体排放 | 清洁能源、提高能效、碳捕集 |
| 适应 | 应对已发生的变化 | 海堤建设、耐旱作物品种、城市降温 |
| 国际合作 | 全球性框架 | 《巴黎协定》:升温控制在 以内 |
**碳中和:**排放的 = 吸收的 ,净排放为零。中国目标 2060 年前实现碳中和。
引出
气候变化的”临界点”（tipping point）是什么意思?有哪些潜在的临界点?
地球工程（如向平流层注入气溶胶降温）是否可行?风险是什么?
气候变化如何影响世界气候类型的分布边界?