從萬年到千年的長時間尺度來看,氣候一段時間處于溫暖期,一段時間處于寒冷期,大多數(shù)時間處于溫暖濕潤時期。對于這種正常的氣候波動,人類其實沒有能力改變,對其原因也并不完全了解。我們告別了1550年到1900年為期350年的最新一個寒冷期后,現(xiàn)在我們處在開始于1900年的一個溫暖期。本來,從人類生存角度,人類更擔心寒冷期,但或許我們已經(jīng)經(jīng)歷了百年的溫暖期,人們就特別關注和擔心氣候變暖,并一直在尋找氣候變暖的原因。

氣象學家首先會想到太陽輻射。太陽輻射是地球――大氣系統(tǒng)最重要的能量來源,也是產(chǎn)生大氣運動的主要動力,它從根本上決定著地球――大氣的熱狀況。根據(jù)全球地面太陽輻射站觀測表明,近50年來,全球平均每年減少0.05 Wm-2,每10年平均減少2.7%,對全球各地來說,地表太陽輻射降低的速率則呈現(xiàn)著區(qū)域差異:前蘇聯(lián)歐洲部分每10年地面太陽輻射減少6%～7%,其中西伯利亞平原和遠東部分每10年減少1%,主要農(nóng)業(yè)區(qū)則減少2.4%;在愛爾蘭的8個太陽輻射測站中,有7個測站太陽輻射減少,在其南部和中部每10年減少4%,在其北部減少1%。自20世紀50年代以來,太陽總輻射的降低是全球性的,而不是個別地區(qū)。據(jù)對中國1961～1990年來55個輻射站的日總輻射量研究結果表明,自1976年以來,約大部分臺站的輻射日總量距平為負值,在參加統(tǒng)計的55個站中,有50個站為負距平,初步認為,太陽輻射是呈下降趨勢。近年來大氣混濁度和大氣中的氣溶膠顆粒增加是太陽總輻射下降的原因。這些研究結果說明,氣候變暖不是地面太陽輻射增加引起的。

影響氣候變化的因子非常復雜,有自然原因和人類活動原因。自然原因包括地球系統(tǒng)本身的某些因素,如火山爆發(fā)、海――陸――氣相互作用、地殼運動和地球轉(zhuǎn)動等;有的是地球以外的因素,如太陽輻射、銀河系塵埃等?？茖W家現(xiàn)在主要是把氣候變暖的原因聚焦在了溫室氣體增加。

由于1860年工業(yè)革命以來,社會文明的發(fā)展,人類的生活模式越來越依賴機器,這就需要更多的能源來維持其運作。能源需求的增加,意味著需要燃燒更多化石燃料來滿足需求,結果導致大量的溫室氣體排放。這些溫室氣體主要有6種,即二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫,其中對氣候變化影響最大的是CO2,它產(chǎn)生增溫效應占所有溫室氣體總增溫效應的63%,且在大氣中存留期可達200年,并充分混合,因而最受關注。

地球上對于大氣中CO2濃度的直接測量是1957年在夏威夷開始的,觀測結果清楚表明,CO2濃度從1957年以來是直線上升,大致從315 ppmv上升到2000年的368 ppmv。大氣中的CO2等溫室氣體可以透過太陽輻射到達地面,同時又吸收地面放射的長波輻射,阻礙地面長波輻射向外空發(fā)射,也就是說,大氣中的溫室氣體濃度的增加,通過它們引起的輻射強迫地球氣候變暖。

自1979年召開第一次世界氣候大會之后,人們逐漸認識到氣候變化給社會經(jīng)濟帶來的巨大風險和損失,同時氣候變化問題由于氣候系統(tǒng)的復雜性,盡管氣候變化研究在不斷的深入,但仍存在不少未知問題。鑒于氣候變化是世界性的問題,各國政府在作決策時,需要有一個科學的較權威的依據(jù),于是在1988年11月世界氣象組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署聯(lián)合成立了政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC),為國際社會就氣候變化問題提供科學依據(jù)。到目前為止,根據(jù)IPCC報告,全球大氣CO2濃度從工業(yè)革命前的280ppmv已增加到現(xiàn)在的356ppmv,每年大氣CO2濃度增加2ppmv,人類每往大氣中排放1Gt碳,大氣CO2濃度會增加0.47ppmv;當大氣溫室氣體濃度達到400 ppmv時,溫度會增加1.7℃-2.3℃;當大氣溫室氣體濃度達到500 ppmv時,溫度會增加1.9℃-4℃;當大氣溫室氣體濃度達到600 ppmv時,溫度會增加2.2℃-5℃?？傊?根據(jù)IPCC的觀點,結論十分清楚:(1)氣候變暖實實在在地發(fā)生著;(2)溫室氣體排放是可能的主要原因。

近年來, IPCC評估報告越來越強調(diào)人類活動對氣候變暖的作用。但是,必須清楚認識到人類活動對未來氣候變化的估計,存在著許多的不確定性:其一,計算模式參數(shù)不完備性,模式中僅主要考慮人類活動所造成的溫室氣體排放和氣溶膠的影響,未包括自然外強迫因子(如太陽活動)和地球內(nèi)部的可能變化。其二,也未考慮氣候系統(tǒng)內(nèi)部的反饋作用和過程,而這種過程是極其復雜,人們還不清楚它們之間的聯(lián)系,因此氣候的預測具有很大的不確定性。當然,人類對氣候的影響肯定是存在的,應引起人們的足夠重視。IPCC評估報告除了代表科學的最新進展外,同時對氣候變化決策和國際談判具有重要影響,就是協(xié)調(diào)和敦促各國減少溫室氣體排放的份額和數(shù)量。