今夏是過去十年最熱的，也可能是未來十年最涼爽的。與1950年至1980年的全球平均氣溫相比，當今世界的氣溫大約升高了0.85攝氏度或更高。根據(jù)氣候模型的預測，再過40年，氣溫的增加將達到1.5攝氏度。你可能會問：變暖1攝氏度怎么會如此重要？畢竟，當我們的空調(diào)房從25攝氏度提高到26攝氏度的時候，我們可能幾乎感覺不到任何差異。

但想想整個地球的大小，這僅僅1攝氏度意味著巨大能量保留的增加。這實際上是一個天文數(shù)字，增加1攝氏度意味著僅大氣層就多包含大約5×10^21焦耳的能量。如果我們還考慮到幾米深的海洋與大氣達到熱平衡，這個能量保留值可能就會翻倍。如果我們對這個巨大的數(shù)字沒有概念，那么再舉個例子， 這比整個世界已知石油儲量中包含的所有能量都還要多。

地球上保留的能量增加必須有一個去處，這造成了許多災難的發(fā)生。更多的水從地球表面蒸發(fā)，導致世界某些地區(qū)出現(xiàn)嚴重的干旱，而另一些地區(qū)則出現(xiàn)更嚴重的降雨。此外，它還增加了臺風包含的能量，對沿海地區(qū)造成更大的破壞。溫暖的環(huán)境也造成了兩極海冰的融化，導致海平面上升。

目前，大部分人都認為世界正在經(jīng)歷氣候變化。但也有一小部分人認為，氣候根本沒有改變，氣候變暖是一個騙局。之所以產(chǎn)生這種爭議，是因為地球在過去也經(jīng)歷了許多溫度循環(huán)。

為了討論氣候，我們應(yīng)該就氣候的含義達成一致。僅僅因為今年夏天比去年夏天更熱，并不意味著氣候正在變暖。談?wù)摎夂蚺c天氣之間的區(qū)別在于持續(xù)時間：當我們談?wù)撎鞖庾兓瘯r，可能是幾分鐘、幾小時、幾天甚至幾個月，短期天氣并沒有告訴我們關(guān)于地球氣候總體趨勢的信息；氣候用是幾十年來衡量的，通常是30多年，它描述了在特定地方很長一段時間內(nèi)的總體趨勢。

當我們談?wù)撊驓鉁厣仙龝r，它只是就平均而言。有些地區(qū)變暖的程度會較低，有些地區(qū)會變暖很多，甚至有一些地區(qū)也可能會變冷。例如，南部非洲的部分地區(qū)升溫約2攝氏度，北極升溫約4攝氏度，而格陵蘭島的南端似乎正在降溫。由于不同的地理環(huán)境，全球的溫度趨勢并不統(tǒng)一。但是，當科學家計算整體平均溫度以及幾十年來的趨勢，他們得出的結(jié)論是氣候確實在改變。

我們知道二氧化碳等溫室氣體是造成氣候變暖的原因，但在地球早期也曾出現(xiàn)過火山持續(xù)噴發(fā)造成的二氧化碳激增。那么，目前有什么證據(jù)可以支持人類碳排放是全球變暖的直接原因？

最令人信服的證據(jù)是對大氣中碳同位素的研究。化石燃料來自古老的植物，其中碳12與碳13的比例比空氣更高。隨著化石燃料的燃燒，大氣碳12與碳13的比例預計會上升，而這正是我們在數(shù)據(jù)中看到的。另一方面，火山噴發(fā)會增加大氣中的碳13而不是碳12。實際上火山的二氧化碳排放量只有我們的百分之一，所以它不應(yīng)該為目前的氣候變暖負責。

還有些人覺得，變暖是不是地球的自然氣候周期？根據(jù)冰芯證據(jù)，我們知道在上一個冰河時代結(jié)束時，地球以平均每100 年約0.06攝氏度的速度變暖。但我們今天看到的至少是這個增幅的10倍。當僅使用氣候變化的自然原因進行模擬時，他們預測20世紀溫度不會發(fā)生變化，甚至會出現(xiàn)輕微的降溫。但當我們加入人造源排放造成的非自然影響時，它與我們現(xiàn)在觀察到的結(jié)果更為接近。如果我們將自然效應(yīng)與非自然效應(yīng)結(jié)合起來，模擬幾乎完全符合測量數(shù)據(jù)。

二氧化碳排放不是全球變暖的唯一原因，其他溫室氣體加劇了這種情況，例如來自農(nóng)場動物和天然氣加工的甲烷，更不用說化肥中的一氧化二氮了。再加上在過去的100 年里，人類一直在砍伐森林，導致我們失去了天然的碳吸收匯 ，影響就變得更加明顯了。

更高的整體溫度導致更極端的天氣，這是如何發(fā)生的？當我們說極端天氣造成破壞時，它意味著它會賦予能量。在物理學中，我們可以簡單地將功寫為動能的變化，也就是說需要能量才能造成任何類型的天氣破壞。例如，風作用于地球并引起風暴或龍卷風就需要能量，這種能量從哪里來，簡短的回答是太陽。

實際上地球上幾乎所有的能量都以某種方式來自太陽。當太陽加熱地球時，加熱是不平等的。陸地上的空氣比海洋更干燥升溫更快，這是因為水的比熱容比陸地高得多，這意味著加熱海洋比陸地需要更多的能量，所以它通常會比陸地更冷。

就像熱氣球一樣熱空氣會上升，隨著來自陸地的熱空氣上升形成云，來自海洋的冷空氣會進來填補空隙，于是就形成了風。因為熱空氣密度低，我們得到一個低壓區(qū)，而海上的冷空氣具有較高的壓力?？諝鈴母邏毫飨虻蛪?，這會產(chǎn)生風，如果壓差非常大，風可能會更強。為了完成循環(huán)，在大氣中上升的熱空氣最終被推到海中，在那里它再次冷卻下來并繼續(xù)完成循環(huán)。

隨著全球變暖，太陽加熱地球更多，導致海洋和陸地之間的壓力差更大，因此風可能更猛烈，循環(huán)會更加迅速。由于水循環(huán)包含在其中，并且全球變暖導致更多水的蒸發(fā)，使空氣包含更多的水，因此那些多雨的地區(qū)會遭遇更多的降水量，從而導致洪水的發(fā)生。而那些降雨不多的地區(qū)，由于氣溫上升蒸發(fā)了更多的地表水，導致了干旱的發(fā)生。