地球气候变化及其原因

　　杨新兴
　　中国环境科学研究院气候中心 ,100012, 北京
　　摘要：影响地球气候变化的主要因素可分为自然因素和人为因素两类。人为因素和自然因素，都可能对地球上的气候变化造成影响。自然因素是影响气候变化的主要原因，而人为因素对地球气候变化的影响很小。而且人为因素对气候的影响，不足以撼动地球气候变化的自然规律。经典气候学早已经研究证明，影响地球气候变化的主要原因包括：（1）太阳辐射的变化，（2）地球运动轨道参数的改变，（3）大气环流的改变，（4）下垫面的变化，以及（5）大气物质成分的变化。
　　关键词： 气候变化；气候变暖；温室效应；温室气体；二氧化碳；人类活动
　　中图分类号：P467 文献标识码: A
　　The Climate Change on the Earth
　　and Its Causes
　　Yang Xinxing
　　(Chinese Research Academy of Environmental Sciences Beijing 100012 China)
　　Abstract:  The factors influenced climate change on the earth usually could be pided into the tow kinds: one is the natural factor; the another is the human factor. They all could influence climate change on the earth. They all could influence climate change on the climate change on the earth. However, natural factors are the main causes to influence climate change, and the influence of human factors is very small, and the influences of human factors cold not change the natural law of climate change in the earth.The classic theory of climate science has proved that the factors mainly are: (1) Changes in the solar radiation;(2) changes of the orbit parameter of the earth movement; (3) changes of the atmospheric circulation; (4) Changes in the lower cushion; and (5) Changes in the atmospheric material
　　composition.
　　Keywords:  Climate change；global warming；greenhouse effect；greenhouse gas；carbon dioxide；humankind activity
　　目次
　　1 引言
　　2 地球上的气候变化
　　3 地球气候变化的原因
　　4 气候变化问题的争议
　　5 结论
　　—— ——
　　1 引言
　　迄今为止，地球上的气候，自始至终都在不停地变化。对此，专家们似乎没有异议。然而，对于气候变化的原因，却有分歧。至于二氧化碳是否是导致气候变暖的最主要原因，他们的分歧就更大了。
　　政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC) 的气候变化评估报告》说：
　　人类活动排放的温室气体，是导致地球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳则是导致全球气候变暖的最主要原因。如果不采取控制措施，全球气候变暖将会给人类带来生态大灾难。
　　IPCC於1990，1995，2001，2007，2021年，先后六次发布了关于全球气候变化问题的评估报告。气候变暖理论，是各次评估报告的主题内容。 [1-7]
　　IPCC提出的气候变暖论，在世界上有很大的影响。在国内外有不少人相信气候变暖论，是正确的，是科学的。特别是在中国的学术界里，有一些专家十分相信气候变暖论。他们坚持人为，＂全球气候变暖是不争的事实＂。 [8-14] 还有一些人把气候变暖论，奉为圣典，放到神坛上，接受一些人的顶礼膜拜。
　　值得注意的是，无论是在国内，还是在国外，气候变暖论的支持者大多都是政府官员和直接为政府服务的学术政客，而严肃的科学家和高等院校的教授们，则对此不屑一顾。在当今的世界上，气候变暖论的最大鼓吹者，当属美国前副总统小艾伯特·戈尔 (1948 - )先生。
　　IPCC提出的气候变暖论，自始至终，都遭到有理性的科学家的尖锐批驳和有良知的社会公众的冷嘲热讽。 [15-28] 美国前总统特朗普多次宣告，称＂气候变暖论是一个大骗局＂。
　　2地球上的气候变化
　　迄今为止，地球上的气候，自始至终都在不停地变化。冷暖交替，气温波动，是地球气候变化的基本特征。根据研究手段和研究内容的不同，地球史上的气候可分为：（1）地质时期的地球气候；（2）人类历史时期的地球气候；（3）近代以来的地球气候；（4）当代的地球气候。 [29]
　　2.1 地质时期的气候变化
　　地球上的气候分为冰期和暖期。较冷的时期称为冰河期（Glacial Period）,或者冰期 (Ice period)；较温暖的时期称为间冰期（Inter-glacial Period），或者暖期（Warming period)。
　　在漫长的地质年代里，冰期迭次出现的时期，称为大冰期。两次大冰期之间的较温暖的时期，称为大间冰期，或者大暖期。迄今为止，地球史上的气候变化，至少经历过三次大冰期和两次大间冰期。三次大冰期分别是：震旦纪大冰期（Sinian Period），石炭纪-二叠纪大冰期(Carboniferous Period- Permian Period) 和第四纪大冰期(Quaternary Period)。两次大间冰期分别是： 寒武纪 - 泥盆纪大间冰期 (Cambrian Period-Devonian Period)和 三叠纪 - 第三纪大间冰期 (Triassic Period- Tertiary Period)。
　　研究证明，＂在大冰期里，全球平均气温比现在约低 7-9 ；在大暖期里，全球平均气温比现在约高8-12 ＂。 [30]
　　2.2人类历史时期的气候变化
　　距今一万年以来的气候变化，称为人类历史时期的气候变化。根据历史文献记载和考古文物的推定，可以获得人类历史时期的气候变化资料。根据挪威冰川学家的研究，在人类历史时期里， 地球上的气候有两次大的波动。 一次是公元前5000年前到公元前1500年前的最适宜气候期。当时的气温比现在高3-4 。另一次是15世纪以来的寒冷期。当时的气温比现在低1-2 。
　　2.3近代以来的地球气候
　　近代以来的气候变化，主要是指最近一、二百年来的气候变化情况。近代气候的研究，是根据监测网站提供的系统监测资料进行的，其可靠性、准确性，大大提高。进入20世纪以后，北半球的美洲、欧洲以及我国的气候变化，都以20世纪40年代为界，大致分为前后两个阶段。从19世纪末叶到20世纪40年代，是世界性的气候增暖期。其间，气温大约上升了0.7 。此后，全球气候变冷。从40年代到70年代，气温平均下降了0.4 。80年代，又开始缓慢地回升，直到现在。
　　2.4 当代气候变化的历史背景
　　另外，根据冰河期气候的定义，只要地球上存在终年不化的冰川，或者冰盖，那么地球气候就属于冰河期了。现在地球上的永久性冰盖（陆地冰川）面积大约有1500万平方千米。直到现在为止，第四纪大冰河期气候，还远远没有结束。当今地球上的的一切生物，包括我们人类，都还是生存在第四纪大冰期气候寒冷的环境里，不曾发生过全球气候变暖事件。
　　3 地球气候变化的原因
　　迄今为止，地球上的气候，自始至终都在不停地变化。对此，专家们似乎没有异议。然而，对于气候变化的原因，却有分歧。至于二氧化碳是否是导致气候变暖的最主要原因，他们的分歧就更大了。影响地球气候变化的主要因素可分为自然因素和人为因素两类。人为因素和自然因素，都可能对地球气候变化造成影响。一些专家认为，自然因素是影响气候变化的主要原因，而人为因素对地球气候变化的影响很小。而且人为因素对气候的影响，不足以撼动地球气候变化的自然规律。另外一些专家则认为，人为因素对气候变化已经产生了很大的影响。人为活动导致气候变化异常。
　　政府间气候变化专门委员会（IPCC） 的《气候变化评估报告》提出：人类活动排放的温室气体，是导致地球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳则是导致全球气候变暖的最主要原因。
　　实际上，经典气候学早已经研究证明，影响地球气候变化的主要原因包括：（1）太阳辐射的变化，（2）地球运动轨道参数的改变，（3）大气环流的改变，（4）下垫面的变化，以及（5）大气物质成分的变化。
　　3.1自然因素对气候变化的影响
　　3.1.1太阳辐射变化对地球气候的影响
　　太阳光辐射的变化，是地球气候变化的一个主要原因。太阳是一个巨大的高温热源。地球上的能量，绝大部分来自太阳光球的光辐射。＂太阳的光辐射是影响地球气候变化的最重要的自然因素。太阳辐射发生变化，必定引起气候的变化＂。太阳辐射的下降期，对应地球气候的冰河期，而太阳辐射的增强期对应地球气候的温暖期。实际上，人们所说的太阳光辐射的变化，应该包括太阳光的辐射强度的变化和太阳光的辐照强度的变化。在物理学里，辐射强度和辐照强度是两个不同的概念。因此，我们把太阳自身在单位时间内的辐射出来的能量，称之为之太阳光的＂辐射强度＂，而把太阳光辐射在单位时间里，照射到地球单位面积上的能量，称之为太阳光的＂辐照强度＂， 或者辐照量、 光通量。
　　3.1.2 地球轨道参数变化对气候的影响
　　地球轨道参数的改变，会改变地球与太阳之间的相对位置。在太阳辐射强度不变的条件下，地球上接收到的太阳辐射能量与地球运动的轨道参数有至关重要的关系。影响气候变化的地球轨道参数主要有三个：地轴的倾斜度，地球轨道的偏心率和岁差。
　　图1. 地轴的倾斜（资料来源： 伍光和等： 自然地理学）
　　Figure 1 the bias of axis of the earth
　　3.1.3 大气环流对气候的影响
　　大气环流的变化，是导致气候变化的另一个主要原因。通常，由于极地高空冷空气下沉，赤道地区低空热空气上升，导致赤道地区的高空气流流向极地。气流上升冷却，会产生降雨；气流下沉，导致气候干燥。气流的强弱变化，对地球上的气候影响也是很大的。
　　3.1.4 下垫面的改变
　　大气下垫面的变化，包括地形、地貌、土壤和植被的改变，都是影响地球气候变化的因素。下垫面的改变，将会影响地表接受太阳辐射的能力，改变地表热辐射通量，从而影响到地面气温的变化。
　　3.1.5 大气物质成分的改变
　　大气物质成分的改变，也是影响气候变化的另一个重要因素。大气中的物质成分的改变，将会影响太阳辐射的反射与吸收状况，对大气气温的变化有至关重要的影响。
　　3.2人为因素对气候变化的影响
　　人类活动对地球气候变化有一定的影响，但是人类活动对地球气候的影响是十分有限的。人为活动的影响，不足以改变气候变化的基本规律。从8世纪工业革命开始，由于工业的迅速发展，环境污染日益加重，人类活动对环境和气候的影响才引起人们的注意。
　　3.2.1人为活动对气候变化的负面影响
　　开发工业区，扩大城市范围，人口急剧增长，燃烧大量化石燃料，对气候变化的影响是负面的。
　　3.2.2人类活动对气候变化的积极影响
　　植树造林，修建防护林带，封山育林，城市合理规划布局，控制城市规模，控制人口增长，开发清洁能源，减少化石能源消耗，改造人工小气候等人类活动，对气候变化的影响都是正面的，有利于地球气候和生态环境的改善。
　　4 气候变化问题的争议
　　迄今为止，地球上的气候，自始至终都在不停地变化。对此，专家们似乎没有异议。然而，对于气候变化的原因，却有分歧。至于二氧化碳是否是导致气候变暖的最主要原因，他们的分歧就更大了。
　　一些专家认为，自然因素是影响气候变化的主要原因，而人为因素对地球气候变化的影响很小。而且人为因素不足以改变地球气候变化的基本规律。
　　另外一些专家则认为，人为因素对气候变化已经产生了很大的影响。人类活动排放的温室气体，是导致气候变化的主要原因，特别是人类活动排放的二氧化碳， 是导致当前全球气候变暖的最主要原因。
　　气候变化问题的争议，已经不再是科学家们的事情，它已经延申到了政治、经济、文化、教育、外交，甚至宗教领域。特别是一些政府官员和为政府服务的学术政客们，都十分热衷于参与气候变化问题的国际争议。
　　5 结论
　　影响地球气候变化的主要因素可分为自然因素和人为因素两类。人为因素和自然因素，都可能对地球气候变化造成影响。自然因素是影响气候变化的主要原因，而人为因素对地球气候变化的影响很小。而且人为因素对气候的影响，不足以撼动地球气候变化的自然规律。
　　经典气候学早已经研究证明，影响地球气候变化的主要原因包括：（1）太阳辐射的变化，（2）地球运动轨道参数的改变，（3）大气环流的改变，（4）下垫面的变化，以及（5）大气物质成分的变化。
　　致谢
　　王文兴院士、任阵海院士和苏福庆教授，在作者撰写论文过程里，始终不渝地给予热情支持和鼓励，并提出中肯的意见和建议，作者受益良多。另外，还有冯丽华高级工程师，帮助资料查新。在此，谨向他们表示最诚挚的谢意。
　　参考文献
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　　浙江大学求是新闻网：http://www.news.zju.edu.cn/lecture.php?id=31705
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　　作者简介
　　杨新兴 （1940，12 - ），男，汉族. 河北省任县岭南村人. 中国环境科学研究院气候变化影响研究中心研究员..研究方向：大气环境污染，大气物理, 地球气候变化. Email:  yangxinxing0343@126.com;  yangxinxing0343@163.com