气候变化是指全球或地区平均天气模式的任何长期变化。正如这个宽泛的定义所表明的，气候变化在地球历史上发生过很多次，原因也有很多。然而，今天看到的全球气温和天气模式的变化是由人类活动引起的。它们发生的速度比过去的自然气候变化要快得多。
随着时间的推移，科学家有许多方法来跟踪气候变化，所有这些方法都清楚地表明，今天的气候变化与二氧化碳和甲烷等温室气体的排放有关。这些气体能有效地从地球表面附近的太阳射线中吸收热量，就像温室的玻璃墙把热量保存在里面一样。空气中温室气体比例的微小变化累积起来就会在全球范围内产生重大变化。
平均而言，温室气体的影响是增加全球气温。这就是为什么气候变化有时被称为全球变暖。但今天大多数研究人员更喜欢“气候变化”一词，因为全球气候和天气的变化无常。例如，全球平均气温变暖可能会改变急流的流动，这是影响北美天气的主要气流，进而可能导致某些地区出现季节性的极度寒冷。
俄亥俄州立大学伯德极地和气候研究中心的古气象学家艾伦·莫斯利-汤普森(Ellen Mosley-Thompson)说:“重要的是，人们要认识到，在温度方面，地球上各地存在着很大的差异。”“当我们谈论全球气候变化时，我们谈论的是大面积的温度变化。”
科学家如何知道气候变化是真实的
过去的气候记录在冰、沉积物、洞穴结构、珊瑚礁甚至树木年轮中。研究人员可以通过观察化学信号来确定过去的大气状况，比如冰川冰内气泡中的二氧化碳。他们可以研究微小的花粉化石，以了解在任何特定地区生长茂盛的植被，进而可以揭示当时的气候状况。他们可以通过测量树木的年轮来获得每个季节的温度和湿度记录。珊瑚、钟乳石和石笋中氧的化学变异比率可以揭示过去的降水模式。
不同类型的自然记录有不同的强度。莫斯莱-汤普森在接受《生活科学》杂志采访时表示，海洋沉积物并不具备逐季甚至逐年的详细程度，但它们可以提供数百万年前气候的更模糊图像。(根据史密森学会(Smithsonian Institution)的数据，从海洋沉积物中钻取的最古老岩芯可以追溯到6500万年前。)树的记录相对较短，但是非常详细。而且冰可以充满信息:冰川不仅以气泡的形式捕获大气气体，它们还能捕获灰尘和其他沉积物、花粉粒、火山灰等。莫斯利-汤普森说，随着冰层变得越来越老，越来越被压缩，记录可能会变得模糊，但新的冰层可以提供逐年的气候变化情况。
最近的气候变化——自工业革命开始以来——也可以直接追踪。对陆地温度等数据的记录在19世纪末开始改善，船长们开始在航海日志中记录大量基于海洋的天气数据。20世纪70年代卫星技术的出现提供了大量的数据，覆盖了从两极的冰层范围到海洋表面温度再到云层覆盖的一切范围。
综上所述，这些记录表明，现代气候正经历着与过去模式的迅速背离。
在工业革命之前，大气中每百万分子中大约有280个二氧化碳分子，这是一种被称为百万分之几(ppm)的测量方法。根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据，截至2018年，全球二氧化碳的平均水平为407.4 ppm，比过去80万年的水平高出100多ppm。据美国国家海洋和大气管理局称，大气中的碳含量上一次达到今天的水平是在300万年前。
根据美国国家海洋和大气管理局的数据，今天大气中碳的变化速度也比过去快。增长的速度快100倍在过去60年里比在过去的几百万年任何时候——冰川之间的一段,看到八个主要气候拖鞋周期,从两极冰扩大到中纬度地区,冰和间冰期循环,撤退到今天。而且这个比例还在继续上升。在20世纪60年代，大气中的碳含量以年均0.6 ppm的速度增长。在2010年代，二氧化碳的年平均排放量上升了2.3%。
所有这些额外碳的吸热能力导致了全球平均气温的上升。根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所(GISS)的数据，自1880年以来，地球的平均温度上升了2华氏度(1摄氏度)多一点，测量结果精确到0.1华氏度以内。根据美国国家航空航天局地球观测站的数据，随着大气中碳含量的增加，全球气温的上升速度也在加快:其中三分之二的变暖发生在1975年以后。
气候变化的影响是什么?
这种变暖已经转化为地球生态系统和环境的变化。其中最引人注目的变化发生在北极，那里的海冰正在减少。根据美国国家航空航天局(NASA)的数据，自2002年以来，海冰范围的最低值和创纪录的最低值一直是新常态。研究发现，即使是最古老的、持续多年的海冰也在迅速变薄。科学家们现在预计在2040年到2060年之间的某个时候，北极将迎来第一个无冰夏季。
莫斯利-汤普森说，全球冰川正在退缩，特别是在中纬度地区。1850年，蒙大拿州的冰川国家公园有150条冰川。今天，只有25个。莫斯利-汤普森和她的团队估计，最后的热带冰川将在未来10年内消失。
融化的冰和由于高温导致的海水扩张已经导致了海平面上升。据美国国家海洋和大气管理局称，自1880年以来，全球平均海平面上升了8-9英寸(21-24厘米)。海平面上升的速度正在加快，从20世纪的每年0.06英寸(1.4毫米)上升到2006-2015年的每年0.14英寸(3.6毫米)。据美国国家海洋和大气管理局称，海平面上升导致美国沿海地区涨潮洪水增加了300%到900%。
海水从大气中吸收二氧化碳，杏耀QQ从而产生导致海洋酸化的化学反应。美国国家海洋和大气管理局太平洋海洋环境实验室的数据显示，自工业革命开始以来，全球海洋表层水的平均pH值下降了0.11，酸度增加了30%。海洋酸性的增加使得珊瑚更难建造它们的碳酸盐骨架，也使得有壳动物如蛤和一些浮游生物更难生存。
气候变化甚至影响着春天般的天气。美国有记载的最早的春天(根据植物生长和温度来定义)出现在2012年3月。现在的气候模型显示，到2015年，这样的早春可能会成为常态。但后期的冻结仍有可能发生，为植物提早出叶，然后被低温破坏创造条件。气候模型还预测，由于气温升高，令人担忧的干旱和野火趋势将会加剧。
北卡罗莱纳州的气候学家Kathie Dello说，模型是气候科学家的一个关键工具。戴洛说，目前还没有可以与地球相比较的行星，但是模型可以让科学家创造出地球的虚拟版本来测试不同的情景。虽然地球系统很复杂，但这些计算机模型已被证明能够预测未来。《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)在2020年发表的一篇论文发现，上世纪70年代至2010年间发表的气候模型预测，与发表后的实际变暖情况相比，
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我们能逆转气候变化吗?
越来越多的商界领袖、政府官员和普通公民对气候变化及其影响感到担忧，并提出了扭转这一趋势的措施。
匹兹堡大学的地球化学家和古气候学家Josef Werne说:“虽然有些人认为‘地球会自愈’，但是从大气中去除这些人为造成的二氧化碳的自然过程需要几十万到几百万年的时间。”“所以，是的，地球会自愈，但不能及时让我们的文化机构保持原样。因此，为了我们自身的利益，我们必须以这样或那样的方式来应对我们正在造成的气候变化。”
一些研究表明，如果所有的人类温室气体排放立即停止，地球可能仍然会经历更多的变暖，因为二氧化碳在大气中已经存在了数百年。有一些建议从理论上可以通过去除大气中的二氧化碳来逆转这种“锁定”的变暖，比如碳捕获和储存，这涉及到将碳注入地下水库。支持者认为，碳捕获和储存在技术上是可行的，但市场力量阻碍了广泛采用。
无论从大气中去除已经排放的碳是否可行，杏耀联系防止未来变暖需要停止温室气体的排放。迄今为止，阻止全球变暖最雄心勃勃的努力是《巴黎协定》。联合国表示，这项于2016年11月生效的非约束性国际条约旨在将全球变暖控制在“远低于工业化前水平的2摄氏度以内，并努力将升温幅度进一步限制在1.5摄氏度以内”。每一个签署国都同意设定自己的自愿排放限制，并随着时间的推移使其更加严格。气候科学家表示，协议中承诺的排放限制不会将全球变暖幅度控制在1.5摄氏度甚至2摄氏度，但与“一切照常”的情况相比，这将是一个进步。
在奥巴马政府执政期间，美国承诺到2025年将温室气体排放量限制在2005年水平的28%以下。然而，唐纳德·特朗普总统在当选后不久就宣布，他的政府将不遵守《巴黎协定》。特朗普政府于2019年开始正式退出该协议。
一些州和地方政府已经开始了他们自己的努力来应对气候变化。例如，24个州和波多黎各加入了美国气候联盟，承诺实现《巴黎协定》设定的目标。
“联邦政府，即使运行良好，也不是最灵活的机构，”Dello说。“但各州和各城市要灵活一些。”
