一些人认为气候危机是未来的问题，我们可以等会儿再处理。但越来越频繁的极端天气告诉我们，它不是。
世界气象组织发布的《2021年全球气候状况》报告显示，去年6、7月份，热浪与野火席卷北美西部；寒潮和强降雪在北美、俄罗斯和西班牙肆虐；异常降水频率越来越高，随之而来的洪水灾害，在中国郑州、西欧的德国西部、比利时东部以及澳大利亚新南威尔士皆有发生；南美洲则承受了干旱带来的影响，水资源一度短缺，威胁当地人的生存。
我们已经到了必须面对气候危机考验的时候了。
政府间气候变化专门委员会的第六份报告在描述人类对地球造成的灾难性影响时毫不讳言。这份具有里程碑意义的报告的开篇摘要写道：“毫无疑问，人类的影响使大气、海洋和陆地变暖。”
2019年的澳洲野火
自1880年以来，全球平均气温上升了1摄氏度多一点，其中三分之二发生在1975年以后，大约每十年上升0.15-0.20摄氏度。根据《巴黎气候协定》，要在本世纪末全球温升控制在工业革命前不超过2℃的水平，同时尽力不超过1.5℃，这是和工业革命前的水平相比的温度升高。
2019年的一项研究发现，海洋吸收了地球在1971年至2010年间获得的90%的热量。另一项研究发现，它在2020年吸收了20万亿焦耳的热量——相当于每秒两颗广岛原子弹。
从表面上看，1到2摄氏度似乎不是很多。但考虑一下:温度每升高1摄氏度，大气中的水蒸气含量就会增加7%。结果是：飓风给沿海地区带来了前所未有的风暴潮和降雨；毁灭性的降雨事件冲刷了重要的农田；世界各地千年一遇的洪水越来越多。气温每升高1摄氏度，雷击次数就会增加10- 12%。当然，仅仅一个摄氏度就决定了你是否有水，因为在0摄氏度时，它会变成冰。这就是为什么在许多专家看来，1.5摄氏度已经成为全球变暖的危险界限。
英国的高温
NASA表示：“将升温限制在1.5摄氏度将使经常暴露在极端热浪中的人数减少约4.2亿，暴露在异常热浪中的人数减少约6500万。”即便是全球平均变暖1.5摄氏度和2摄氏度之间的0.5摄氏度差距，《巴黎气候协定》的跨度和目标分别是令人震惊的:在升温2摄氏度的世界里，与升温1.5摄氏度相比，地球城市地区面临严重干旱的人口将增加约6100万。通过将全球变暖控制在1.5摄氏度(而不是2摄氏度)，到2050年，面临水资源短缺加剧的人口将减少1.84亿至2.7亿。将升温控制在1.5摄氏度可以防止150万到250万平方公里的冻土融化，而冻土本身是碳和甲烷的主要来源。
西欧的洪水
与全球变暖2摄氏度相比，在升温1.5摄氏度的情况下，约有1040万人将面临海平面上升的风险，如沿海洪水增加、海滩侵蚀和饮用水盐碱化。当温度升高1.5度时，珊瑚礁可能会减少70-90%，但如果温度升高2度，它们几乎会完全消失。如果我们继续燃烧化石燃料，而不采取任何切实措施减少排放，到本世纪末，地球表面温度将上升4摄氏度以上。简单地说，这将改变地球的方式，削弱其能力，以支持大量的人口。这就是为什么我们必须记住，气候危机不是在气温上升1.5度时开始的，它已经开始了——我们需要采取行动。
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气候变化是地球气候和天气模式的长期变化。用了近一个世纪的研究和数据，才让绝大多数科学界相信，人类活动可能会改变我们整个星球的气候。
NASA分析的地球二氧化碳，达到200万年来的最高水平在19世纪，一些实验表明人类产生的二氧化碳和其他气体可以在大气中聚集并隔离地球，人们的好奇多于担忧。到20世纪50年代末，二氧化碳读数将提供一些佐证全球变暖理论的首批数据。最终，大量的数据、气候模型和真实的天气事件将不仅表明全球变暖是真实的，而且还会带来一系列灾难性的后果。研究和创新有助于理解、应对和缓解气候变化的影响，并在决策和气候政策中嵌入证据。从证明全球气温上升的早期研究，到使用包含80万年连续地球气候记录的冰芯，再到使用超级计算机进行气候模拟，我们来看看迄今为止气候变化研究中一些最重要的发现。01
人类可以改变全球气候的早期迹象
早在古希腊时期，就有人提出，人类可以通过砍伐树木、耕地或灌溉沙漠来改变温度和影响降雨。
在20世纪30年代的美国沙尘暴之前，一种关于气候影响的理论一直被广泛相信，它认为“雨随犁至”，即耕作土壤和其他农业实践会导致降雨增加的观点，现在已被质疑。不管准确与否，这些感知到的气候影响只是局部的。人类能够以某种方式在全球范围内改变气候的想法在几个世纪以来似乎都是遥不可及的。英国人把工业革命带给了世界，开启了人类现代化的进程。第一次工业革命是以蒸汽机为代表的一场革命，是一场技术革命，同时也是一场能源革命，用煤替代了人力。
在18世纪中叶前，英国煤的产量在2000万吨左右。随着蒸汽机的广泛使用，到19世纪末，英国煤最高产量达到1亿吨。“火车冒着黑烟，不仅损害田禾使五谷不生，而且会毒害草地。乳牛听到火车的轰鸣声吓得都不出奶了。”所以狄更斯会说，“这是最好的时代，也是最坏的时代。”1827年，法国物理学家傅里叶提出，以阳光的形式到达地球的能量必须与返回太空的能量相平衡，因为加热的表面会发出辐射。但是他推断，其中的一部分能量必须在大气中保存，而不能返回太空，从而保持地球的温度。他提出地球薄薄的一层空气——即大气层——的作用就像玻璃温室一样。能量通过玻璃墙进入，但又被困在里面，就像一个温暖的温室。1856年，科学家、女权活动家尤妮斯·牛顿·富特的研究进一步探索了这一理论。她使用玻璃圆筒的实验证明，在潮湿空气中，太阳的加热效应比在干燥空气中更大，而最高程度的加热效应发生在一个装有二氧化碳的圆筒里。尤妮斯的发现影响了爱尔兰科学家约翰·丁达尔。
三年后，丁达尔发现了不同气体在长波红外线辐射下吸热不等的现象，煤气（含二氧化碳、甲烷和挥发性碳氢化合物）吸收能量的效果特别好。他最终证明，单独的二氧化碳就像海绵一样，可以吸收多种波长的阳光。被认为证实了大气中二氧化碳含量与后人所说的温室效应之间的关联，而丁达尔本人，也被后世誉为“现代气候科学之父”。到了1895年，瑞典化学家斯凡特·阿伦尼斯开始好奇大气中二氧化碳与地球温度的关系，BTW，阿伦尼斯是1903年诺贝尔化学奖的获得者。为了解释过去的冰河时代，他想知道火山活动的减少是否会降低全球二氧化碳水平。他的计算表明，如果二氧化碳水平减半，全球气温将下降约5摄氏度。
接下来，阿伦尼斯想知道反过来是否成立。阿伦尼斯回到他的计算中，这次计算的是如果二氧化碳水平翻倍会发生什么。在当时，这种可能性似乎很遥远，但他的结果表明，如果二氧化碳水平翻倍，全球气温将增加同样的幅度——5摄氏度。几十年后，现代气候模型已经证实，阿伦尼斯的数字并不离谱。然而，早在19世纪90年代，地球变暖的概念还很遥远，甚至很受欢迎。“霜冻晚了，几百年来都不曾见过小麦和鳄鱼的北国，现在却可以收获小麦、捕获鳄鱼了”。正如阿伦尼斯所写的那样，“由于大气中碳酸（二氧化碳）比例的增加，我们可能有希望享受更稳定、更好的气候，特别是在地球上较冷的地区。”
到20世纪30年代，至少有一位科学家开始声称，碳排放可能已经产生了变暖效应。1938年，蒸汽工程师盖伊·卡伦德决定从他的日常工作中休息一下，开始煞费苦心地收集世界各地147个气象站的记录。通过手工计算，他发现全球气温在过去50年里上升了0.3摄氏度。卡伦德认为，工业排放的二氧化碳是全球变暖的原因。然而，这在很大程度上被其他科学家忽略了，他们不相信人类会影响像气候这样大的系统。虽然遭到了质疑，但他成功地引起了人们对全球变暖可能性的关注。这种关注在一定程度上促成了首批政府资助的项目，以更密切地监测气候和二氧化碳水平。值得注意的是，尽管使用了粗糙的方法，卡伦德对全球变暖的估计却极其准确。最早的那些研究项目中，最著名的是斯克里普斯海洋研究所于1958年在夏威夷的莫纳罗亚天文台上建立的一个监测站。1958年，一位名叫查尔斯·大卫·基林的年轻地球化学家决定比较水和空气中的二氧化碳含量。以前从来没有人真正尝试测量大气中的二氧化碳水平，所以他没有现成的设备可以使用。他设计了自己的仪器，前往夏威夷莫纳罗亚火山顶部的一个气象观测站。一到那里，他每天都进行细致的测量，并在五年内首次提供了明确的证据，证明二氧化碳浓度正在上升。
更重要的是，通过分析他的样本中的二氧化碳，基林博士能够将这种上升归因于化石燃料的使用。尽管19世纪的一些科学家认为，燃烧化石燃料会增加大气中的二氧化碳水平，但这些担忧在很大程度上仍是假设。
基林博士的发现是20世纪最重要的科学著作之一。从那时起，莫纳罗亚火山的每日读数几乎不间断地持续了60多年。“基林曲线”记录了二氧化碳浓度随时间的变化，是世界上持续时间最长的二氧化碳浓度记录。向上的锯齿状曲线显示了二氧化碳水平的稳步上升，伴随着北半球反复越冬和变绿所产生的气体水平的短暂、锯齿状的上升和下降。1967年，研究人员Syukuro Manabe和Richard Wetherald制作了世界上第一个精确的地球气候计算机模型。可以研究影响气候的所有不同成分，包括大气、海洋和云，以及它们之间的关系。它甚至允许研究人员调整二氧化碳的水平，看看这会对全球气温产生什么影响。
“据我们估计，大气中二氧化碳含量增加一倍，下个世纪将导致大气温度（相对湿度固定）升高约2摄氏度。”不过，这些模型还只是初步的，一个世纪似乎还很遥远。但如今我们知道，从工业革命前到今天的测量结果与这一预测非常吻合。自19世纪80年代以来，二氧化碳增加了约50%，气温上升了1.1°C。Syukuro Manabe是因对地球气候等复杂系统的理解而获得2021年诺贝尔物理学奖的三位科学家之一。而在20世纪70年代初，一种不同的气候担忧占据了上风：全球变冷。随着越来越多的人开始关注人类排放到大气中的污染物，一些科学家提出了这样的理论：污染可能会阻挡阳光，使地球变冷。事实上，由于战后大量的气溶胶污染物将阳光反射到地球上，地球在1940 -1970年间确实变冷了一些。阻隔阳光的污染物会使地球变冷的想法在媒体上流行起来，1974年《时代》杂志刊出了一篇文章，题为“又一个冰河时代?”但随着短暂的冷却期结束，气温恢复上升，少数科学家发出的地球正在变冷的警告消失了。部分原因是，虽然雾霾可以在空气中悬浮数周，但二氧化碳可以在大气中存留数个世纪。1968年，冰河学家John Mercer在南极洲西部的里德冰川进行实地考察时，发现了在横贯南极山脉1400米高的地方曾经有一个淡水湖的证据。Mercer博士将此作为整个南极西部冰盖曾经融化的证据，而这在以前被认为是不可能的。他的这篇具有里程碑意义的论文发现了证据，表明大约12万年前的上一次间冰期，海平面上升了6米。当时的气温比现在高6-7摄氏度。
在他的研究中，Mercer博士称南极西部冰盖是“独特的脆弱且不稳定的冰体”。还给出了物理学上的理论推导。这套理论模型后来被命名为“Mercer效应”，俗称“被掏空”（hollowing/metling from underneath）模型。大气温度的升高会导致海水温度的升高，较高的海水会从下面融化冰盖。当冰盖的从下面被掏空之后，其边缘就会变成冰架（浮冰），失去支撑，容易断裂成冰山漂走。
他警告说，目前的大气变暖可能会再次导致冰架解体，导致海平面上升约5米。他是第一个公开提出两极冰盖将造成海平面上升，从而摧毁沿海城市的人。
Mercer的警告过了一段时间才应验。1995年巨大的拉森A冰架崩塌，紧接着，2002年拉森B冰架崩塌，剩余的C冰架成为最大的冰架，2017年出现重大裂口，现在也已经进入快速崩解期，2021年还崩解出了全球最大的冰山。2014年，一组科学家报告说，阿蒙森海湾的冰流失速度加快，似乎“不可阻挡”。美国NASA的Nimbus III卫星发射进入轨道，它提供了世界上第一个对全球大气温度的精确测量，彻底改变了科学家研究地球气候、天气系统和大气的方式。
这一系列卫星于1964年首次发射，在30年的时间里为我们提供了前所未有的全球气温、大气中温室气体浓度、臭氧层以及海冰厚度等数据。它还允许科学家开发出可以提前一周甚至两周预测天气的计算机模型，这在之前几乎是不可能的。
Nimbus III卫星是第一颗包含可以测量大气温度的仪器的卫星。这提供了一份独立的卫星记录，证实了地球低层大气正在变暖。从南极洲提取的冰芯证实，在过去的15万年里，二氧化碳和温度一起上升和下降。
冰芯是地球的时间胶囊，提供了关于地球过去气候的关键信息。密封在冰中的气泡提供了当时大气的独特快照。科学家还可以通过分析“重”的氧原子和氢原子的比例来计算出地球过去的表面温度。挖掘得越深，所能考察的时间就越久远。所以，当一个由法国和前苏联科学家组成的团队在1985年提取出一个2000多米长的南极冰芯时，他们能够说出15万年前的大气状况。
1998年，研究小组提取了一个更长的冰芯，将气候记录延长到42万年前。两个冰芯都显示出大气温室气体水平与南极温度之间随时间变化的明确关系。随着温室气体的增加，温度也随之上升。更重要的是，他们表明，目前大气中二氧化碳和甲烷的水平高于过去42万年的任何水平。
2004年，英国南极调查局(BAS)的冰芯科学家参与了一个团队，他们从南极提取了一个3公里长的冰芯，包含了地球80万年前的气候记录，为我们提供了迄今为止从冰芯中获得的最古老的连续气候记录。南极冰芯告诉我们，在过去的一千年里，二氧化碳的浓度一直稳定到19世纪初。然后它开始上升，现在它的浓度比工业革命前高出近50%。地球大气层中的臭氧层自然地保护我们免受有害的紫外线的伤害。因此，当1985年，三名来自BAS的科学家报告说，他们在南极上空探测到异常低水平的臭氧时，世界震惊了。
他们认为，常用于气雾剂罐和冰箱的一种叫做氯氟烃(CFCs)的化合物可能是罪魁祸首。他们的发现促成了1987年的《蒙特利尔议定书》，呼吁减少并全面禁止使用氯氟烃。《蒙特利尔议定书》是20世纪最成功的全球环境政策之一，提高了公众对气候变化的认识。20世纪80年代初将标志着全球气温的急剧上升。许多专家指出，1988年是一个关键的转折点，当时的分水岭事件使全球变暖成为焦点。
为气候变化敲响警钟的科学家们开始看到媒体和公众更加关注。1988年6月，美国国家航空航天局科学家詹姆斯·汉森向国会提交了证词和模型，称他“99%肯定”全球变暖正在影响我们。一年后的1989年，联合国成立了政府间气候变化专门委员会(IPCC)，以提供关于气候变化及其政治和经济影响的科学观点。迄今为止，IPCC已经发表了六份由世界上最著名的气候变化专家撰写的评估报告。这些是关于全球气候变化的最全面的科学报告。
自1990年以来，这些报告不断发现，地球正在变暖，人类排放温室气体是罪魁祸首。随着全球变暖成为一种真实的现象，研究人员深入研究了气候变暖可能产生的后果。在预测中，包括海洋表面温度上升引发的严重热浪、干旱和更强大的飓风的警告。科学家们意识到，海洋中二氧化碳含量的升高将使珊瑚和其他动物更难形成珊瑚礁。当二氧化碳溶解在海洋中时，它会提高海水的酸度。这阻止了珊瑚吸收一种叫做碳酸钙的重要矿物质，它们用碳酸钙来建造骨骼。
美国科学家斯蒂芬·史密斯教授和罗伯特·巴德迈耶教授是第一个对海洋酸化的后果发出警告的人。从那以后，有越来越多的证据表明存在这个问题。
不只是珊瑚处于危险之中;所有形成贝壳的生物都面临危险，包括牡蛎、贻贝、蛤蜊和一些浮游生物。例如，普利茅斯海洋实验室的Steve Widdicombe博士的研究表明，钻心海胆非常容易受到海洋酸化的影响。如果海胆灭绝，这将产生深远的影响。这是因为这些挖掘生物就像蚯蚓一样，搅动海床，释放养分供其他生物使用。《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)是第一个旨在限制温室气体排放和防止气候变化的国际条约。它于1994年3月21日生效，并已得到197个国家的批准。
这也直接导致了1995年的《京都议定书》，该议定书承诺工业化国家和经济体根据商定的个别目标限制和减少温室气体排放。该协议于2015年被《巴黎协定》取代，协定在法律上要求各国减少碳排放，以将全球变暖控制在工业化前水平的1.5°C以内。碳捕获(CC)是指将工业工厂、发电厂和其他来源产生的温室气体储存在地下。这阻止了二氧化碳被释放到大气中，防止了进一步的全球变暖。
世界上第一个商业二氧化碳储存项目于1996年在北海的斯莱普纳气田开始运行。从那时起， 每年从天然气中捕获并储存约100万吨二氧化碳 。这相当于2000多万吨二氧化碳，相当于1000万辆汽车的年排放量。每年都会发生暴洪和热浪，但这只是巧合吗？直到几年前，人们还无法准确地将极端天气和气候变化联系起来。
然而，这种情况在2004年发生了改变，当时英国气象局的科学家Pete Stott教授在科学杂志《Nature》上发表了一篇论文，表明气候变化使2003年欧洲热浪的风险增加了一倍，那场热浪导致数万人死亡。他的发现引发了一场名为“极端事件归因”的科学运动。在这里，研究人员指出一个极端天气事件，并使用气候模型来判断在没有气候变化的世界中，该事件发生的可能性是否相同。今天的科学家能够非常准确地计算出全球变暖对干旱、热浪和洪水的影响。2007-2008年国际极地年是迄今为止探索地球极地地区规模最大的活动。来自60多个国家的约5万名科学家、学生和后勤人员聚集在一起，解开北极和南极的秘密。他们的发现令人担忧。格陵兰冰盖、南极冰盖的部分地区和北极海冰正在以过去一万年来前所未有的速度融化。从微生物到北极熊，气候变化已经对整个食物链的生命形式产生了可衡量的影响。
极地变暖的速度也比地球其他地方快，这是气候模型的关键预测之一。升温加剧的原因之一是被称为冰反照率反馈的东西。冰的反射性很强，所以很多太阳辐射到达极地地区后会反弹回太空。然而，随着地球变暖和冰盖融化，反射的光越来越少，导致变暖加剧。这是气候变化中“正反馈”的一个例子，即变暖加速了进一步的变化。
甲烷是一种强大的温室气体，其变暖效应约为二氧化碳的20倍。在寒冷的海水中，它通常以甲烷水合物的形式存在于海底。然而，如果海水温度上升，甲烷气泡可能会上升到表面，导致大气更暖。
在国际极地年期间，科学家目睹了这一过程的发生。当科学家们在勘察北极海床时，他们发现强大的温室气体甲烷羽状物从挪威北部斯瓦尔巴群岛的斯匹次卑尔根岛的海底上升。近几十年来，气温上升了1摄氏度，这意味着曾经稳定的甲烷水合物正在分解，释放出甲烷。这是科学家第一次发现证据，表明这种渗漏是由于海洋变暖造成的。《巴黎协定》是一项具有法律约束力的气候变化国际条约。该公约于2015年12月12日被196个国家通过，并于2016年11月4日生效。其目标是将全球变暖控制在比工业化前水平高1.5°C以内。
作为协议的一部分，各国设定自己具有法律约束力的温室气体减排目标，并每五年报告一次进展情况。政府间气候变化专门委员会(IPCC)的一份特别报告警告说，西南极洲阿蒙森海湾冰盖的一部分可能已经越过了临界点，崩塌如今是不可避免的。气候模型表明，当这个板块崩溃时，它可能会像多米诺骨牌一样破坏西南极冰盖的其他部分。这将导致海平面在几个世纪到几千年的时间尺度内上升3米。与此同时，被称为威尔克斯冰下盆地的南极东部冰盖的一部分也可能不稳定。
格陵兰冰盖也在加速融化，海平面可能会进一步上升7米。模型显示，当地球温度高于工业化前水平1.5摄氏度时，格陵兰冰盖将崩溃，这可能最早于2030年发生。
在数千年的时间里，这三个冰盖的崩塌将使海平面上升约10米。然而，海平面上升的速度取决于全球变暖的程度。如果我们将升温控制在1.5摄氏度以内，可能需要一万年才能展开。而如果到达2摄氏度以上，可能只需要不到1000年的时间。不可逆冰崩的预测都是基于计算机模型，但计算机模拟需要与现实观测相确认。
自2018年以来，研究人员一直在对两个南极冰川进行一整套测量，有“末日冰川”之称的思韦茨冰川和南极最大、移动速度最快的松岛冰川。这些冰川构成了阿蒙森海港湾的一部分，IPCC预测，该港湾可能已经超过了不可逆转的临界点。科学家的研究着眼于是什么导致了这些冰川的冰流失，以及它将如何影响全球海平面。例如，科学家们正在使用飞机进行雷达测量，以深入观察冰的表面之下，并建立不同冰层和基岩相互作用的清晰图像。这对于理解气候变化将如何影响大冰原至关重要。联合国2019年的一份报告发现，自1900年以来，地球上本土物种的数量急剧下降。这份报告由来自50个国家的145名专家撰写，是有史以来对全球生物多样性最全面的评估。研究发现，自16世纪以来，至少有680种脊椎动物灭绝。物种灭绝的速度也在加快，对世界各地的人们造成了严重的影响。
超过40%的两栖动物物种现在面临灭绝的危险。超过三分之一的海洋哺乳动物和33%的成礁珊瑚也受到威胁。导致这种大规模灭绝的主要因素是陆地和海洋利用的变化、生物的直接开发、气候变化、污染和外来入侵物种的引入。该报告是由来自50个国家的145名专家作者在过去3年里编写的。2021年，气候变化的许多方面已经是不可避免不可逆转科学家预测，到2040年，全球气温将上升1.5摄氏度，比最初的警告要早。这种程度的变暖将导致更多的热浪、强烈的风暴、干旱和洪水。该研究结果发表在IPCC的最新评估报告中。该报告就日益严重的气候紧急状况发出了科学家迄今最严厉的警告。它警告说，我们已经观察到地球气候的变化是数千年，甚至数十万年以来前所未有的。
它们包括更强的降雨和相关的洪水，许多地区更严重的干旱，沿海地区海平面上升，永久冻土融化，海洋酸化等。报告称，这些变化“毫无疑问”是由人类燃烧化石燃料造成的。该评估预测，在短短20年内，全球气温可能会比工业化前水平上升1.5摄氏度以上。这意味着许多变化，如海平面上升，北极冰融化，海洋变暖和酸化，现在是不可逆转的，不可改变的。
现在阻止气温进一步升高2摄氏度或许还不晚，如果我们能在未来十年大幅减少碳排放。1.5摄氏度的目标至关重要，因为超过这一点，气候临界点就更有可能出现。临界点是指气温上升引发一系列连锁反应，带来可怕后果。例如，融化的北极永久冻土释放甲烷到大气中，导致更严重的变暖。
气候变化是一个全球性议题，受到世界各国的关注。如果我们不能限制温室气体排放，它的影响现在正在显现，在不久的将来将会越加明显。臭氧层空洞的经验或许告诉我们，我们可以解决这场危机——我们只需要行动的意愿。
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