丁一汇 |中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问
经 过多年气候变化科学研究，人类获得的主要研究成果可总结为七点：
（1）近百年来，全球地表和对流层大气的温度明显升高。 所谓气候变暖，是全面分析多种观测数据所得到的确定结论，并且已经得到国际社会和科学界广泛认同。
（2）近百年来，全球气候变暖总趋势没有改变。最近有人认为全球可能在变冷，实际上并不是这样。 个别地区甚至半球尺度内，在某个时间出现冷事件致使气候波动的现象，并不能代表整个地球增温的速率和趋势。
（3）自然因素和人类活动都能使气候发生变化。 其中，人类活动是 20 世纪后半叶以来全球气候变转的主要原因。
（4）预计21世纪全球仍将持续变暖，极端事件频率、持续时间和增温都会增加。
（5）气候变化对自然系统和社会系统都产生了重要影响，未来的影响利弊共存，但是弊大于利， 负面影响程度和风险将加深加重 。 因此，人类必须更好地、一致地应对气候变化。
（6）“2℃阈值”与全球温室气体控制长期目标密切相关。 温升控制在 2℃以内是《巴黎协定》的具体量化目标，它也是人类社会迈向可持续发展与清洁低碳之路的科学基础。 要实现“2℃阈值”目标， 必须以清洁低碳发展经济。
（7）气候变化科学是典型的发展中科学。气候系统极其复杂， 目前人类的认知水平仍然有限，不足以回答涉及气候变化的所有问题，尤其是气候变化科学中不断出现新的现象和变化，无论是现在 还是未来，这都是一个重大挑战。
只有继续加大气候变化科学研究的广度和深度，不断改进和提高认知水平，才能从根本上认识气候变化的规律，从复杂现象中理解其本质，既能应对现在，也能应对未来。
全球气候变化现状
现在，全球气候变化正处在什么阶段，具体状况又是怎么样？可以总结为以下七点：
（1）2015-2019年，全球平均温度相较于工业化前（1750年），上升了1.1℃， 这个数据是全球的一致认识。此外，现在全球平均温度又比数年前上升了0.2℃， 这是历史上任何同等时期的最高气温 。
（2）2018年，全球二氧化碳排放总量达到创纪录的370亿吨。虽然过去10年可再生能源取得了极大发展， 但全球能源系统仍以化石燃料为主，这一点也没有疑问。
（3）2019年底，全球二氧化碳浓度均值已经达到410ppm（百万分之），中国测站目前已达到413ppm。 根据古气候研究，这相当于300-500万年前的浓度值，那时候还没有人类，气候变暖完全是自然演化的结果， 当时全球平均地表温度比现在高2-3℃，海平面比现在高 10-20米。这就意味着，未来全球二氧化碳浓度和海平面还会继续上升。
（4）全球海平面加速上升速度。1997年-2006年，全球海平面平均每年上升3毫米；而在2007年-2016年，平均每年上升达到了4毫米。 事实上，海平面上升1毫米就已经很严重了。
（5）海洋酸化明显增加。海洋酸度总体上增加了26%，这也是一个大问题。
（6）北极海冰面积持续缩减。1979-2018年，北极夏季海冰面积每十年减少12%，1915 年后的连续4年中，北极海冰面积均出现了创纪录的最低值。 未来，北极是否会变成一个无冰世界，值得高度警惕。
（7）根据《巴黎协定》签约国的自主贡献计划，到2030年二氧化碳排放量将增加10.7%，这只能将全球升温限制在3℃以内。 要想实现1.5℃以内温控目标，到2030年必须减少45%的二氧化碳排放量， 并在2050年实现碳中和，这是经过很多科学家研究、计算获得的结果。所谓碳中和就是净零排放，即吸收量等于排放量。
近百年全球变化的主要特征
近百年 来，气候系统各圈层发生了什么样重大变化，其主要特点是什么？
（1）现代全球变暖逆转了过去 2000 年，甚至 6000 年以来的全球冷却趋势。现在的地表温度，可能比过去 2000 年的任何时候都高。
（2）相比历史时期，现代全球增暖非常快。1850 年-1900 年的50 年间，地球增温就达 1℃。 最近 50 年，地球增暖速率超过了过去2000 年任何时期 50 年的增温率。 同时，增温现象发生在地球的每一个地区，无一遗漏。
（3）现代增暖的主要驱动力是温室气体不断增加。过去是多种自然原因导致，如地球轨道、火山活动等， 而这次主要原因在人类。
（4）这次快速增暖发生在全球人口快速膨胀期，现代社会和基础设施也在快速发展，这一点非常重要。 因而，气候变化对全球生态系统和人类系统造成巨大的胁迫和影响，人类和大自然以前所未有的方式，面临重大胁迫、风险与脆弱性。
从公元前1万2千年（未次间冰期）以来的增暖与当代变化图可以看出，地球先经过大暖期，再进入冷期，1800年以后地球温度不断攀升，直到 2000年以后温升接近1.5℃。
自然因素引起的温升，温度曲线变化是振荡的，而人类活动导致的增温曲线是直线上升。 如果不减少温室气体排放，不抑制升温趋势，地球就会不断变暧，这非常值得警惕。
2007 年IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）第四次评估报告认为，与工业化前相比 ，如果全球平均增温幅度超过2~3℃，生态系统会出现重大改变：部分地区粮食生产潜力可能会降低，很可能在所有区域经济效益都会减少，损失加重；如果增温4.5℃，全球平均GDP损失可达 1%~5%，这是很大的数字。
最近的世界银行报告指出，没有证据显示人类社会有能力适应升温4℃的世界。 未来气候变化的影响程度，将取决于政府、企业和公众的决定与选择。“4℃世界”是能够避免，也是一定要避免的。
科学家们经过多年研究，提出“2℃阈值”是全球温室气体控制长期目标。如果再增高，地球就很难承受。 经过数年的科学讨论，这个阈值已得到广泛共识，全球科学家一致认为，人类必须在“2℃阈值”的地球上生活和发展，才能可持续。
在2005年哥本哈根气候大会上，气候变化科学家和决策者同意 “2℃目标”是全球减排行动的第一个量化、约束性指标。 如果超过“2℃阈值”，气候可能发生突变和不可逆的变化 ， 这既是从地球演变历史研究中得出的结论，也是通过全球大量气候模式预测得到的结果。
应该指出，既使在人类排放的温室气体停止之后，气候变化及其相关影响在许多方面将仍持续数世纪之久，突然和不可逆的气候变化风险随增暖量值增加。
这是由于生物群落、土壤碳、冰盖、海洋温度和海平面上升的改变，具有其内在的长时间尺度特征，即有很大惯性，这使得全球地表温度稳定之后，它们的变化将延续几百年到几千年之久，这增加了陆地和淡水生态系统(包括湿地)的组成结构和功能出现突然和不可逆的区域尺度变化。随着全球温度上升，冻土范围的减少也肯定会继续下去。
格陵兰和南极冰盖质量的长期损失将引起海平面上升。 如果全球变暖大于某些阈值(目前是相对于工业化前的温度大于1℃，或小于4℃)，将会导致格陵兰冰盖在1000年左右近于完全消失，全球海平 面将可能上升7米，那个后果人类根本抗拒不了。
在响应气候强迫下，“2℃阈值”是目前所知必须要达到的，至于南极冰盖融化还会引起何种后果，目前的科学证据和认识尚不能提供定量结论。
从上图可以清楚地看到，工业革命以前，全球温室气体浓度非常稳定，因为排放量很小。 工业革命以后，大量燃烧化石燃料，温室气体浓度直线上升。
这是从我国青海瓦里关与美国夏威夷冒纳罗亚两个大气本底站测量到的全球二氧化碳浓度值历年变化（1990 年—2020年），两根曲线几乎完全一样， 因为二氧化碳浓度是完全混合的，不管你在哪里排放，用不了一年都会均匀地融入全球大气。
从变化曲线可知，全球二氧化碳浓度在微小振荡中直线上升。之所以有振荡，是由于季节差异，夏天植物多，吸收二氧化碳量增加，冬天植物凋谢，吸收二氧化碳量减少。
有些科学家认为，现代地球增温是自然因素引起的，比如太阳活动。上图是人类活动和自然因素对增温影响的对比，火山爆发占比在零线以下（冷却），太阳活动只占0.1-0.4，人类活动占比远大于此。这是很多科学家付出心血所得出的研究发现。
为什么说人类活动是近期全球变暖的主要驱动力？
（1）近百年来，全球气候变化是自然和人类活动共同作用的结果。 近 60年， 人类排放的温室气体不断增加是气候变化的主要原因， 它引起的净全球增暖量最大为0.6℃，而自然因子和气候系统内部变化的作用甚小。
（2）近百年来，人类排放温室气体、二氧化碳的快速增加，导致 2017 年时二氧化碳浓度就达到410ppm，这个量至少超过了80万 年以来，甚至几百万年以来的自然变化幅度。 因而从1950 年代以来， 全球气候变暖的速度和幅度都是空前的，它将引起全球范围极端事件增加。
（3）未来全球气候变暖将继续下去。 目前的预测是，由于气候系统惯性，当前全球变暖的趋势至少会延续几百年甚至上千年。当然， 如果能够大规模减排，这个惯性会越来越小。
总而言之，全球气候变暖是不争的事实，它是真实的，不是伪命题，气象观测、气候模型和理论分析都证明了这一点。目前综合证据非常清楚地显示，在人类世这个新地质时代，人类影响是地球系统变化的主因，人类自己影响自己生活的地球。
1850年-1900年以来几乎所有的全球升温，人类活动都是主因， 火山爆发和太阳活动的影响基本可以忽略。
20 世纪以来，全球平均气温急剧增暖。从上图可见，1860 年-1900 年全球温升幅度基本在 0℃基本线附近，而 1900年至今的100多年来，温升曲线越来越陡，全球温度一直在攀升。 相比0℃基本线，2020年温升已经达到1.26℃（相对于1850-1900年温度平均值），是非常快速的升温期。
美国科学家制作的这张图更加清楚。1880年-1990年，全球气温几乎每十年上一个台阶。
总而言之，近百年来气候变化主要有以下特点：
（1）近百年来，全球地表平均气温在波动中上升，经历了两次暖期与两次冷期（或停滞期）。
（2）全球变暖不但影响陆面地区，更重要的表现为海洋持续增暖。1950年以来，人类有很好的浮标测量海洋温度， 发现0-2000米深的海洋都在变暖。 海洋面积远远大于陆地，海洋增暖以后，等于整个陆地漂浮在温暖的水上。水不断变暖，地球也就不断变暖。
（3）极地在全球气候变暖中受到最显著的影响。 北极变暖幅度是其它地区的2倍，所以大家看到北极冰在不断地融化。南极由于冰山较厚，所幸还没有达到融化的程度，但是西南极和格陵兰冰川已经开始融化。
（4）气候变化影响是广泛、深刻的，它所产生的风险在不断增加。
（5）根据气候变化的预估与应对战略分析， 2℃或 1.5℃是人类减少和规避气候变化风险，并保持社会经济可持续性发展的唯一选择 ，没有别的办法。
IPCC （联合国政府间气候变化专门委员会）是全球研究和分析气候变化的主要国际机构。 科学家一直在观测地球气候系统和全球各区域气候变化，观测到的许多变化，是几千年甚至几十万年以来从未有过的，其中一些已然是数百年、数千年内不可逆转的，例如海平面持续上升。 最新IPCC报告（第六次评估报告）主要结论是：
（1）全球地表平均温度已上升约 1℃，并指出，从未来 20 年平均温度变化来看，全球温升预计将达到或超过 1.5℃， 也就是说，人类将生活在一个温度更高的地球里，地球环境、生态系统都将发生重大变化，这是非常值得注意的事。
目前，二氧化碳仍然是全球气候变化主要驱动力，除非立即、迅速和大规模地减少温室气体排放，否则将升温限制在 1.5℃、2℃的目标将无法实现。
（2）气候变化已经在以多种方式影响地球每个区域，我们所经历的变化将随着温升而加剧。 未来几十年，所有地区的气候变化都将加剧。
当全球温升达到1.5℃时，热浪将增加，今年美洲、欧洲和亚洲三大地区都在受热浪影响。同时，全球暖季将延长，冷季将缩短。
当全球温升达到2℃时，极端高温将更频繁地达到农业生产和人体健康的临界耐受阈值。 当然，人类是否能够经受住2℃温升还有待进一步考察，现在部分地区已经达到这个程度。
（3）气候变化正在加剧水循环，这会带来更强的降雨和洪水，但在许多地区则产生更严重的干旱。 气候变化也正在影响降雨特征，在高纬度地区，降水可能会增加，而在亚热带大部分地区则可能会减少。
（4）在21世纪，沿海地区海平面将持续上升，这将导致低洼地区发生更频繁和更严重的沿海洪水，并将导致海岸受到侵蚀。 到本世纪末，百年一遇的极端海平面事件可能每年都发生。
（5）进一步的变暖将加剧多年冻土融化 ，季节性积雪减少，冰川和冰盖融化，以及夏季北极海冰明显减少。
（6）海洋将持续变暖，以及发生更频繁海洋热浪、海洋酸化和含氧量降低。 这些变化既影响海洋生态系统，也影响依赖海洋生态系统的人群。
（7）对于城市来说，包括高温(城市地区温度通常比周围地区更高)、强降水事件造成的洪水和沿海城市海平面上升风险，将不断增大。
气候总是在不断变化着，几千年前、几百万甚至上千万年前，都经历过气候变暖，但近百年来的增暖前所未有，可总结几点重大变化：
（1）现代气候变暖从开始至今经历了相当长的时期。从数千年前的大暖期开始，由人类活动产生的变暖就已经开始，只不过以前科学界没有达成共识，公众宣传教育也比较弱。
（2）现代全球变暖逆转了地球气候的长期冷却状态。
（3）变暖速度快。 工业革命后，地球升温明显加速，比历史上任何自然因素导致的温升速度都快。
（4）现代全球变暖几乎是全球性的，无处不在。
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责编｜章伟升 亚布力零碳雄心计划主理人
排版 | 王紫薇
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