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气候变化（climate change）是人类可持续发展面临的一项极为严峻的挑战。两个多世纪以来，科学界对气候变化现象进行了持续而深入的研究，逐步揭示了气候变化的内在机制极其广泛的潜在影响（见图2-1）。气候变化依然是整个气象学领域最为复杂且最具争议的问题之一（Todorov，1986；IPCC，2023）。
图2-1 气候变化研究的主要演进脉络
［资料来源：周天军等（2022）］
气候变化的研究可追溯至19世纪初至20世纪初，当时的理论思想已充分展现出科学家们对热力学及其与化学、分子物理学之间紧密联系的现代理解。1827年，法国物理学家约瑟夫·傅里叶（Joseph Fourier）首次探讨了温室效应的物理机制。随后，出于从大气基础探究史前冰河期的可能成因，爱尔兰物理学家约翰·丁达尔（John Tyndall）在傅里叶的理论基础上利用红外线感测仪器进一步探究了温室气体成因，他明确指出，大气中的水蒸气、二氧化碳、甲烷等多种气体是引起温室效应的主要因素（Tyndall，1861），并提出冰川周期可能与大气中二氧化碳浓度减少有关的假设。
基于这些先驱性的研究，1896年瑞典物理学家斯万特·阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius）开创性地量化估计了大气中二氧化碳含量变化及其对地球气候可能产生的影响。他的计算结果显示，如果大气中二氧化碳浓度加倍，全球气温将可能上升5～6℃
。然而，受限于当时的经济社会条件和文化信仰，人们虽然普遍认同化石燃料燃烧会增加大气中二氧化碳浓度，但这一结论仍未足以说服大多数科学家相信人类活动会对气候产生显著影响。1901年，瑞典气象学家尼尔斯·古斯塔夫·埃克霍尔姆（Nils Gustaf Ekhdm）提出了“温室效应”的概念。
进入20世纪中期，随着数字系统进步、超级计算机发展以及二战后政府对气象科学支持力度加大，气候变化科学迎来定量和试验研究的全新阶段。1955年，计算机科学先驱约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）等人利用早期计算机成功开展了首次数值天气预报，开启了对气候控制可能性的探讨。1956年，吉尔伯特·普拉斯（Gilbert Plass）通过精确计算二氧化碳的辐射强迫，深化了人们对二氧化碳在气候变化中作用的理解。1957年，罗杰·雷维尔（Roger Revelle）和汉斯·苏斯（Hans Suess）发出警告，若工业燃料燃烧继续以指数级增长，大气中二氧化碳浓度将在未来几十年内显著升高。1958年，查尔斯·基林（Charles Keeling）在夏威夷莫纳罗亚山对每日二氧化碳浓度进行持续监测，绘制出著名的“基林曲线”（Keeling curve），直观展示了大气中二氧化碳浓度上升的趋势，为人类活动影响气候变化提供了最直接有力的证据。1967年，真锅淑郎（Syukuro Manabe）和理查德·韦瑟尔德（Richard Wetherald）开发了第一个全面考虑温室气体（包括水汽）辐射吸收以及对流能量输送的一维模型，首次量化了二氧化碳翻倍导致的升温幅度（2.36℃）。他们进一步利用一个高度简化的三维大气环流模式，用以解释高纬度变暖及雪盖和海冰的变化，为认识复杂地球气候系统和人类对其的影响奠定了科学基础（Manabe ＆ Wetherald，1967）。同一时期，海洋生物学家卡尔森（Rachel Louise Carson）的报告《寂静的春天》和1972年罗马俱乐部的报告《增长的极限》出版，促使公众反思现有发展模式和人为造成的环境变化，增进了全球变暖及人类活动可能改变气候的科学共识。
此后，随着和平与发展成为世界主题，人们环境保护意识上升，以及冰盖融化、气候灾难现象增多，更多的气象学家、计算流体力学家及跨学科专家参与到气候变化的综合评估工作中。他们通过更完善的方程和先进的数值方法，致力于提高天气和气候预测的精确性。这些努力不仅加深了对气候变化机制的理解，也为制定有效的应对策略提供了科学依据。例如，1979年，朱尔·查尼组织编写了题为《二氧化碳与气候》的科学评估报告，证实了二氧化碳浓度增加对气候的显著影响。1981年詹姆斯·汉森（James Hansen）在《科学》杂志发表的论文《大气中二氧化碳增加对气候的影响》，向公众首次警告气候变暖的潜在危险。1986年，菲利普·琼斯（Philip Jones）给出了全球变暖的确凿证据。1988年，詹姆斯·汉森在美国国会的证词进一步加强了公众对气候变暖问题的关注和讨论（周天军等，2022）。同年，“多伦多大气变化会议”召开，标志着全球科学界和政策制定者对气候变化问题达成了重要共识，即人类活动引起的污染已造成大气层严重变化，这种变化对全球安全构成了重大威胁，并在全球范围内产生了广泛而严重的影响。会议呼吁全球合作，共同应对气候变化，力争到2005年将温室气体排放量降至1988年水平的80％。这一宣言成为全球气候治理行动的重要里程碑，为后续的国际合作和行动提供了方向。
为更好应对气候变化，世界气象组织（World Meteorology Organization，WMO）和联合国环境规划署（United Nations Environment Programe，UNEP）于1988年联合建立IPCC，开展对气候变化科学事实、社会经济影响及未来风险的综合评估。截至2024年年底，IPCC已经发布六次评估报告，为全球气候变化政策提供了科学依据。2023年3月发布的IPCC第六次评估报告明确提出，随着全球变暖趋势加剧，当前可行、有效的适应方案将受到限制。因此，优先考虑公平、气候公正、社会公正、包容与公平的转型进程，有助于实现具有雄心的适应和减缓行动，同时使气候韧性成为可能。报告进一步提议，增强对最容易受到气候灾害影响地区和人群的支持，将有效提高适应措施的成效和广泛性（Lee et al.，2023）。
在厘清气候变化的研究脉络与科学共识形成过程后，接下来有必要详细讨论“气候变化”这一复杂概念的定义，通过从自然科学和社会科学不同角度揭示其内涵特征，能够更好地为制定适应气候变化的策略提供理论参考。
关于如何定义气候变化，至今仍是一个复杂且具有争议的问题（Werndl，2016）。这是因为气候变化不仅仅是单纯的自然现象，更是一个融合了物理现实与社会文化的复合概念。从物理学角度看，气候变化可以通过温度、风速和降水量等可测量指标反映。然而，气候变化的人文维度则嵌入了人类文化、历史和地域性的理解，强调其作为社会建构产物的特性（Hulme et al.，2009）。因此，气候变化具有双重属性：一方面是客观存在的物理状态，另一方面是人类对其主观认知的产物。尤其是在人文科学视角下，气候变化不只关乎自然环境变迁，更牵涉人类经济活动、社会结构和文化适应等层面的诸多复杂互动。
在自然科学领域，对气候变化的解释是以“正常”气候的统计描述为基准。气候学家通过分析特定时期内（通常是30年），在特定地点或区域可观测和可度量的天气数据，致力于揭示气候变化的物理特性及其背后的驱动因素。这种量化方法源于18世纪和19世纪，它将气候从一种模糊不清的概念转变为可定量描述的实体，使气候变化不再局限于哲学思辨或感官体验的范畴，而被赋予了新的科学定义和度量方法（Rayner，2021），为深入理解气候成因及预测未来气候变化提供了可能性。实际上，直到20世纪，大多数关于气候的摘要主要是基于整个记录期间天气数据的简单算术平均（Kunkel ＆ Court，1990），人们普遍认为观测时间越长越好。于是，气候变化被视为统计意义上的气候平均状态的显著改变，这种改变可以通过其特征均值和（或）变率的变化来识别。
随着人类活动的影响日益受到关注，气候变化的定义开始被纳入人为因素来考量。《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）第一条将气候变化定义为“经过相当一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变”。这一定义明确将由人类活动引起大气成分变化的气候变化，与自然原因引起的气候变率区分开来。IPCC持类似观点，认为气候变化是指气候状态在几十年或更长时间尺度上的变化，包含任何随时间推移因自然变异或人类活动导致的气候变化（Allen et al.，2018）。
那么，在确定长期气候变化的过程中，一个随之而来的关键问题是如何界定“正常”气候的平均周期。对此，理论界一直存在广泛争议，形成了多样化的观点。这些平均周期的范围从11年（众所周知的太阳周期）、20～25年（足够短，便于大量气象站计算其正常值），到35年（布吕克纳周期），甚至50年（以捕捉更多气候的年代际变率）。最终，国际海事组织气候委员会建议，“30年周期适合建立正常温度条件，并建议将1901—1930年作为计算正常温度的标准时期”（Lenhard ＆ Baum，1954）。基于此，世界气象组织坚持认为，一个地方或地区的气候只有在至少30年的气象测量中才能得到强有力的定义。1950年，世界气象组织接替国际气象委员会，将正常值定义为“针对某个统一的较长时期（至少为三个连续的十年期）计算出的平均值”。目前，为了更好地反映气候变化及其对日常天气体验的影响，世界气象组织每隔10年更新一次最近30年的气候数据平均值（WMO，2019）。
然而，随着气候变化趋势日益显著和气候系统不稳定性增加，基于30年平均值的“正常”气候状态已无法准确反映气候系统实际状况。科学家们开始重新审视这一传统周期的适用性。以休伯特·兰姆等为代表的学者明确指出，依赖历史数据定义未来气候“正常”状态的做法已不再适用，需要更加关注气候系统的动态变化及其对经济与社会发展的影响（Huntington，2020）。因此，迫切需要超越传统的气候“正常值”概念，构建一个更加综合、动态和包容的分析框架，将气候因素融入社会经济发展的考量中，以制定更加科学、合理和可持续的发展策略。
与自然科学通过精准统计手段描述气候变化不同，人文科学则提供了对气候变化更丰富和多元的解读。它超越了将气候变化仅仅视为自然现象的范畴，而是将其置于更广阔的文化、历史和社会结构中去考察。在人文科学研究者看来，气候并非一个纯粹自然的概念，其变化不仅由物理参数（如气温和降水量）决定，也深受人类活动、文化认知和社会政治动力的影响。因此，气候变化是自然系统与人类系统之间复杂作用的结果。它既反映出人类行为对自然环境的影响，也包含自然变化对社会发展的反馈。
1915年，埃尔斯沃思·亨廷顿（Ellsworth Huntington）在其经典著作《文明与气候》中提出了一个深具影响力的概念——理想气候，将其界定为对人类生活、生产和发展最有利的气候条件。亨廷顿认为，气候是塑造人类文明形态的关键环境因子，对农业生产力、人类健康以及社会结构的稳定性具有决定性的影响（Huntington，1924）。尽管后来的研究指出，气候与文明之间的关系远比单向因果关系更为复杂，但亨廷顿通过关联气候与人类活动，揭示了气候的人文维度，即气候不仅是一种自然现象，还是被人类解读、体验并赋予深远意义的存在。这一观点为理解气候变化在历史进程中的作用提供了理论基础，也为后续气候变化、环境历史及人地系统相互作用的研究开辟了新的路径。
与亨廷顿寻求定义全球通用的“理想气候”不同，迈克·霍尔姆（Mike Hulme）则将气候变化视为一个充满变化、万花筒式的概念，涵盖物质到象征的各个方面。在霍尔姆看来，气候变化不仅在物理世界中以客观现象出现，同时也深植于人类想象与认知之中。虽然气候变化可以通过温度变化、降水模式和海平面上升等一系列科学指标客观量化，但对气候变化的风险认知却深受人类主观经验和心理感知影响。由于地理位置、气候条件、生态环境和社会经济发展等因素交织作用，不同文化和社会群体对气候变化的理解和应对措施呈现出显著差异。因此，气候变化不仅是一个科学问题，更是一个融合人类心理、文化和社会认知复杂性的议题。相应地，在应对气候变化过程中，理解并尊重不同文化背景和价值观的气候认知至关重要（Hulme，2009）。
霍尔姆对气候变化知识的社会构建性和文化多样性的探讨，为全面理解气候变化奠定了更宽广的理论基础。而布鲁诺·拉图尔（Bruno Latour）的行动者网络理论（actor-network theory）则在这一基础上作出了进一步拓展，强调超越传统学科的界限来认识气候变化。拉图尔指出，气候变化是一个由众多复杂、动态的行动者网络共同构建和表达的过程。在这个网络中，温室气体、冰川、海洋、大气等自然要素与植物、动物、科学家、政治家、媒体、公众及各类组织等社会行动者，通过各种形式互动、协商和妥协，共同塑造了对气候变化的认知。然而，这个网络并非孤立存在的，它受到诸多外部因素的影响和挑战。证据的不确定性、科学论证的争议性、利益的冲突性以及价值观的多样性等，都可能对网络产生深远影响（Latour，2007）。因此，在理解和应对气候变化时，需要打破自然与政治的二元对立，采用更为多元综合的方法来探索与解决气候问题（Latour，2018）。
此外，迪佩什·查卡拉巴提（Dipesh Chakrabarty）创新性地将气候变化纳入人类历史考察的框架。在《历史的气候：四个论点》一书中，查卡拉巴提指出，气候变化颠覆了人们对历史、现代性和经济全球化的长期看法，人们必须同时从“行星”和“全球”两个角度，将人类历史与地球历史两种不可混淆的时序结合起来，超越人类中心主义去看待自己。从全球视角看，历史是关于人类活动及其对环境的影响；从行星视角看，人类仅是地球生物多样性中的一员，其生存和发展受到地球物理过程和生态系统的影响。因此，面对气候变化危机，需要汇集地质学、生态学、历史学等不同学科知识，以全面理解危机的多维度影响（Chakrabarty，2009）。查卡拉巴提出超越传统历史的叙述方法，将人类史置于更广阔的地球历史和生命史背景中，同时批判性地审视资本主义对环境的影响，探索更加可持续的生存方式。
综上所述，人文科学对气候变化的解读展现出一种深刻而多维的理解，强调气候变化作为一个复杂议题所涉及的人类文化、社会结构及历史演变等多个层面。这些研究不仅揭示了气候变化与人类社会的紧密联系，也为应对气候变化挑战提供了重要理论支持和思想启发。鉴于大多数关于气候变化的研究均采用IPCC的定义，本书也沿用这一标准，将气候变化定义为气候状态在长时期内的变化，通常通过不同时期温度、湿度等气象要素的统计差异来表现。
无论从历史角度还是现实角度来看，人类社会在过去数年间取得了惊人的发展成就。人均寿命延长、儿童入学率提高等诸多积极变化，充分体现出全球经济社会进步的普惠性。可是，随着人口增长、城市化和工业化加速以及土地过度开发，人类活动对环境的影响日益显著。无论在发达国家还是发展中国家，人类活动导致的水资源短缺、土地退化、生物多样性丧失和温室气体排放增加，都在增加气候变化带来的影响，不仅威胁了人类自身生存环境和自然资源基础，而且增加了社会经济发展的不确定性和风险。
在过去100年中，全球气候已经显示出以变暖为主要特征的明显变化。根据IPCC第六次气候变化评估报告，人类活动主要通过温室气体排放，明确导致了全球变暖。2011—2020年，全球地表温度比1850—1900年平均高出1.09℃，陆地的温度上升幅度超过海洋。自1850年以来，近40年的每个10年全球地表温度均比此前任何一个10年都更暖（见图2-2）。按照这一趋势，预计最早在2040年，全球平均温度将跨越1.5℃的升温警戒线（Masson-Delmotte et al.，2021）。
图2-2 基于四个数据集的全球平均地表温度观测值（以1850—1900年为基准）
（资料来源：IPCC第六次评估报告《气候变化2021：物理科学基础》）
一个多世纪以来，不可持续的能源消耗，土地利用方式变化，不同国家、地区和群体生活方式、消费和生产模式的差异，造成全球人为温室气体排放量持续增加。2019年，全球人为温室气体净排放量达到590（±66）亿吨二氧化碳当量（GtCO2-eq），比2010年高出约12％，比1990年高出54％。特别是2010—2019年的年平均排放量，达到人类历史上的最高水平。1850—2019年的历史累计净二氧化碳排放量来看，超过一半（58％）的排放发生在1850—1989年，约42％发生在1990—2019年。自1850年以来，约有17％的二氧化碳历史累计净排放量，发生在2010—2019年。
然而，全球温室气体的排放趋势在不同地区之间存在明显差异，排放量从2.6吨二氧化碳当量到19吨二氧化碳当量不等。最不发达国家（least developed countries，LDCs）和小岛屿发展中国家（small island developing states，SIDS）的人均二氧化碳排放量远低于全球平均水平。2019年，全球约48％的人口生活在人均二氧化碳排放量（不包括土地利用、土地利用变化和林业产生的二氧化碳）超过6吨二氧化碳当量的国家，35％的人口生活在人均排放量超过9吨二氧化碳当量的国家。另有41％的人口生活在人均排放量低于3吨二氧化碳当量的国家，这些低排放国家中相当一部分人口因缺乏现代能源服务，仍处于能源贫困之中。在全球范围内，人均排放量最高的10％家庭贡献了家庭消费温室气体排放量的34％～45％，位居中间的40％家庭贡献了40％～53％，而居底层的50％家庭贡献了13％～15％
。
人类活动引起的气候变化，包括强度和频次增加的极端事件，已经对自然和人类社会造成了广泛的不利影响和损失。这些极端事件，如洪水、干旱、热浪、风暴等，通过多种复杂路径，直接或间接威胁到人类的生命安全、健康、福祉以及基础设施、生态系统，对人类社会造成全方位、多尺度和多层次的影响。
多重证据表明，人为导致的气候变化已经造成多个地区的许多极端天气和气候事件。自20世纪50年代以来，由人类活动引起的高温热浪等极端热事件在全球陆地区域变得更加强烈、频繁，而极端冷事件的发生则减弱变少。自20世纪80年代以来，海洋热浪的频率几乎翻倍。同时，大部分数据完备的陆地区域记录到的极端强降水事件也在增多、增强，一些区域干旱也有所加剧。与20世纪中期或更早时期相比，所有区域的气候因子（climatic impact-driver，CID）都发生了明显变化，造成相关气候指数的强度、频率、季节空间范围偏移（见图2-3）。2023年，全球气候出现了破纪录的高温，海平面突破历史高位，海洋表层温度再创新高，南极海冰面积则降至历史最低
。
图2-3 产生影响的气候因子预计发生变化的区域数量与陆地和沿海地区相关的30个CID，以及与公海区域相关的5个CID
（资料来源：IPCC《决策者摘要》，2021）
伴随这些变化，人类社会遭遇的不利影响已远超预期。日益频繁的极端天气事件和气候变化显著减缓了全球农业生产率的增长。自1961年以来，非洲的农作物生产力增长率已经下降了约三分之一。自2008年起，极端洪水和风暴事件每年导致超过2 000万人被迫离开家园。根据紧急灾难数据库（emergency events database，EM-DAT）的记录，1970—2019年的50年间，全球发生的22 326起灾害中，有50％的灾害（11 072起）是由天气、气候和水害引起，这些灾害导致约206万人死亡和3.64万亿美元的经济损失
。仅在2022年，灾害就导致31 000人死亡，预计经济损失达2 238亿美元，受影响人数超过1.85亿。灾害事件的次数已从20世纪70年代的每年100起增至过去20年的每年约400起
。预计到2030年，全球中型或大型灾害事件的数量将达到每年560起，即每天1.5起。尤其是在预警覆盖面有限的国家，其灾害致死率比覆盖范围广泛的国家高出八倍。
此外，气候变化引起的生态系统结构和功能恶化、季节时间改变，使全球数百万人面临严重的粮食安全和水资源危机。当前，全球约有一半的人口每年至少在某一月经历严重的水资源短缺。仅2022年一年，极端气候就迫使约5 680万人陷入严重的粮食不安全境况
。粮食生产和获取的突然减少，连同饮食多样性的降低，进一步恶化了许多社区尤其是土著居民、小规模农民和低收入家庭的营养不良状况
。
气候变化除了威胁食物和水安全，还通过多种途径深刻影响着人类的健康。一方面，日益频繁的极端天气事件，如热浪、风暴和洪水等，不仅直接威胁人类生命安全，还通过破坏生态环境和社会基础设施，间接加剧人类健康风险。2023年度《柳叶刀人群健康与气候变化倒计时全球报告》显示，与1991—2000年相比，2013—2022年65岁以上人群中与高温相关的死亡人数增加了85％，远远高于在气温不变的情况下（仅考虑人口结构的变化）所预计的38％。另一方面，不断变化的天气模式导致致命传染病的传播速度加快。例如，自1982年以来，海洋变暖使适宜弧菌（vibrio bacteria，一种可致人类患病和死亡的病菌）传播的海岸线每年增加329千米，导致14亿人面临腹泻疾病、严重伤口感染和败血症的风险。在欧洲，含适宜弧菌的海岸线水域每年增加142千米。在全球范围内，每升温2～3℃，疟疾病例就可能增加1.5亿多例
。此外，气候变化还在破坏那些支撑健康的社会决定因素。这些因素包括但不限于生计的可持续性、社会公平与正义，以及卫生保健和社会支持体系的普及程度。特别是对最脆弱和处境最不利的群体，如妇女、儿童、少数民族、贫困社区、移民或流离失所者、老年人以及患有基础疾病的人群，其影响尤为显著（Romanello et al.，2023）。
图2-4 观测到的气候变化对人类系统产生的影响
（资料来源：IPCC，2022）
尽管气候变化的影响是全球性的，但其影响程度在不同国家、地区、部门和不同人群之间的分布却并不均匀。广大发展中国家由于生态环境、产业结构和社会经济发展水平等方面的原因，适应气候变化的能力普遍较弱，相比发达国家更易遭受气候灾害的不利影响
。1970—2021年，全球共报告了11 778起由极端天气、气候和水造成的灾害，造成200多万人死亡和4.3万亿美元的经济损失。据报道，90％以上的死亡和60％的经济损失发生在发展中经济体
。《2022年减少灾害风险全球评估报告》同样指出，过去10年间，全球灾害造成的损失平均每年达1 700亿美元，其中发展中国家损失最严重，灾害造成的年均损失占这些国家国内生产总值的约百分之一，而这一比例在发达国家为千分之一至千分之三
。尤其是生活在发展中国家的贫困和脆弱人群，由于他们大多居住在易受水、暴风雨和海平面上升影响的地区，生计大多依赖农业和渔业等气候敏感的行业，又缺乏足够的资源和能力来进行有效的灾害风险管理和适应措施。因此，一旦灾害来袭，他们更容易遭受气候变化的不利影响。此外，这些群体往往面临不同程度的经济和社会排斥，进一步削弱了他们在灾后恢复和重建生计的能力，增加了陷入更深层次贫困的风险（Hallegatte，2016）。例如，在经济状况、地点、年龄、残疾和婚姻状况等其他社会决定因素的交叉作用下，与男性相比，女性在获得土地、教育、健康和其他基本权利方面的机会较少，更容易遭受气候灾害的影响（Azcona，2023）。
由此可见，气候变化的影响并非孤立的，不仅给土地、水和生态体系在内的生物物理系统带来压力，而且与复杂的经济社会结构相互交织，诱发并加剧贫困和不平等，引发粮食和水的不安全，造成经济不稳定，最终破坏可持续发展。因此，随着全球气候变化风险日益凸显，如果不迅速采取重大和实质性的应对行动，帮助最易受气候变化影响的贫困和脆弱人群建立起适应性生计模式，广大发展中国家不仅面临日益加大的返贫压力，而且实现可持续发展的目标将变得愈发艰难。