第一节
气候变化的科学事实

气候变化是长时期大气状态变化的一种反映，它主要表征大气各种时间长度的冷与暖或干与湿的变化。气候变化存在着多种不同的周期，其周期越长，变化的幅度越大，对比越明显。 ^[1] 近代全球气候变化科学基础的建立经历了近200年的时间。1827年数学物理学家傅里叶首次定性地提出地球大气具有温室效应时，尚未讨论气候变暖问题，正常大气的温室效应本来是地球成为人类宜居之地的基本条件之一。1896年物理化学家阿仑尼乌斯定量计算了气候对CO ₂ 浓度变化的敏感性，并提出人类燃烧化石燃料导致CO ₂ 浓度上升使全球变暖的可能性。之后相关研究进入系统化。CO ₂ 分子的光谱特性和太阳辐射在大气中的传输，是20世纪初以来物理学的课题之一，对全球大气中CO ₂ 浓度变化已有较长期的科学观测。全球300多个站的观测数据表明：这一浓度已由工业革命前的280ppm上升到2010年代的410ppm。 ^[2]

在2013年9月，政府间气候变化专门委员会（IPCC）第五次评估报告第一工作组发布研究成果认为，气候系统变暖毋庸置疑。自1950年以来，观测到的许多变化在近百年乃至上千年都是前所未有的：大气和海洋已变暖，积雪和冰量已减少，海平面已上升，温室气体浓度已增加。 ^[3]

第一，全球气温升高。IPCC（2013）认为，自1901年以来全球近地面气温几乎确定是上升的，尤其自20世纪70年代之后上升更加显著。基于全球和区域台站的数个独立的数据集均支持这一结论。几乎也可以肯定全球海表气温自20世纪初以来处于上升趋势。线性拟合显示，全球陆表和海表气温自1901—2010年间升高了约0.8℃，1979—2010年间升高约0.5℃（图1-1）。1986—2005年（模式所用的参考区间）与1886—1905年（工业化早期）相比，变暖的幅度达0.66℃（0.60至0.72，不确定性的区间，下同）。

第二，降水变化。IPCC第四次评估报告的基本结论为，1901年以来，北半球中纬度陆地区域平均降水已增加。对于其他纬度，区域平均降水的增加或减少的长期趋势不明显。不同纬度带降水的变化各有特点，多套数据的分析都表明北半球中纬度地区（30°N—60°N）的降水在1901—2008年呈现显著的增加趋势。21世纪初以来在热带地区（30°S—30°N）降水呈现出增加趋势。北半球高纬度地区，在1951—2008年降水呈现增加趋势，但并不显著，且趋势估计的不确定性很大。所有的数据集都表明，在南半球中纬度地区（60°S—30°S），降水在2000年左右存在突变点，之后降水变少。上述的结论与1979年以来卫星观测的结果和地面雨量筒观测的结果基本一致。 ^[4]

第三，极端天气与气候事件增加。约自1950年以来，已观测到了许多极端天气和气候事件的变化。在全球尺度上冷昼和冷夜的天数可能已减少，而暖昼和暖夜的天数可能已增加。平均海平面的升高很可能引起沿海极端高水位事件的增多。在欧洲、亚洲和澳大利亚的大部分地区，热浪的发生频率可能已增加。与降水减少的区域相比，更多陆地区域出现强降水事件的数量可能已增加。在北美洲和欧洲，强降水事件的频率或强度可能均已增加。 ^[5] 南欧和地中海地区、中欧、北美洲、中美洲和墨西哥、巴西东南部、非洲南部等地区的干旱可能加剧。

第四，冰川面积缩小。过去20年以来，格陵兰和南极冰盖已经并正在损失冰量，几乎全球范围内的冰川继续退缩，北极海冰和北半球春季积雪面积继续缩小。1992—2011年的20年中，格陵兰冰盖和南极冰盖表现出物质亏损状态，二者在此期间累计损失物质4260Gt，且呈负物质平衡加剧趋势，格陵兰冰盖1992—2001年均物质平衡为-34Gt/a，2002—2011年则上升到-215Gt/a；南极冰盖类似，1992—2001年为30Gt/a，2002—2011年达到-147Gt/a。对比全球分地区的500条长系列冰川长度变化，不难发现退缩为主导的趋大型山谷冰川，在过去的120年间分别累计退缩了数千米。中纬地区的冰川，为2—20m/a。由各地区不同规模冰川长度变化特征可以看出，大冰川（或冰面较平坦）表现出持续的退缩现象；中等规模（冰面较陡）的冰川表现出年代际的阶段性变化，而小冰川的长度变化，则表现出叠加在总体退缩背景下的高频波动。退缩中断，或稳定或前进，出现在20世纪20年代、70年代及90年代。另外，卫星观测显示，1979年以来北极海冰呈快速减少趋势，海冰范围的减少速率约为3.8%/10a。

第五，海平面上升。19世纪中叶以来的海平面上升速率比过去两千年的平均速率高，在1901—2010年期间，全球平均海平面上升了0.19m（0.17—0.21m）。全球平均海平面上升速率在1901—2010年为1.7mm/a（1.5—1.9mm/a），在1993—2010年为3.2mm/a（2.8—3.6mm/a）。

应当引起我们重视的是，气候变化已经并将继续对全球生态环境带来广泛而深刻的影响，威胁生态安全。海平面上升之后小岛国充满了忧患。气候变暖使得冰川消融加速，冻土的不稳定性增加，山区塌方事件增多。气候变化还改变了降水的分布，水资源失衡的矛盾更加突出，部分旱区更旱，雨水多的雨下得更大。海洋吸收更多的二氧化碳将会造成表层海水酸化度增加，对海洋生物特别是贝类构成更大的威胁。 ^[6]

人们对气候变化后果的感受更为深切。研究表明，极端气候事件造成的损失，1980年为每年几十亿美元，而2000年已上升至每年大于2000亿美元，其中我国的损失为3000多亿元人民币，这还不包括对人们生命健康的影响和对生态系统及文化遗产的损坏。极端气候事件频度和强度的增加，已使多国感受切肤之痛，“没有哪个国家能成为独善其身的天堂” ^[7] 。更值得重视的是气候趋势的长期风险。世界银行2012年11月公布的报告指出：“到本世纪末，如果再不采取持续的政策行动的话，全球气温将上升4摄氏度，后果将是灾难性的。”更何况这里说的4摄氏度是个平均概念，分布的不均匀使其更具破坏性。就全局而言，避免走到发生灾变的临界点已是具有历史眼光和责任心的人们必须担当起来的使命。