气温变化特点(地球上的气候变化及其主要原因)

Posted 2023-05-30

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气温变化特点(地球上的气候变化及其主要原因)

（修订稿 22A）

摘要：

地球上的气候，自始至终都在不停地变化。冷热交替，是地球气候变化的基本规律。地球气候变化的主要原因包括：（1）太阳辐射的影响，（2）地球公转和自转的影响，（3）地球轨道参数的影响，（4）大气环流的影响，以及（5）大气下垫面的影响。导致地球气候变化的主要原因是自然因素，而不是人为因素。与自然因素相比，人为因素对地球气候变化的影响是很小很小的。人为因素不足以撼动地球气候变化的基本规律。研究证明，所谓温室气体排放不是全球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳更不是导致全球气候变暖的罪魁祸首。

关键词：气候变化；全球变暖；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

Climate Change on the Earth and Its Main Causes

Xinxing Yang

The Center of Climate Change and Impact Research,

Chinese Research Academy of Environmental Sciences,

Number 8 Dayangfang Street, Chaoyang District

Beijing 100012

China

E-mail :

Yangxinxing0343@126.com; yangxinxing0343@163.com

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Abstract: 143 words

The climate on the earth is constantly changing forever. The alternation of the hot and cold is the basic law of the earth's climate change.

The main causes of global climate change include: (1) the impact of solar radiation, (2) the impact of the earth's rotation and rotation, (3) the impact of the earth's orbit parameters, (4) the impact of atmospheric circulation, and (5) the impact of atmospheric cushion surface.

The main causes of the earth's climate change are natural factors, rather than human factors. Compared with natural factors, the impact of the human factors on earth climate change is very very little. The impact of human factors are not enough to shake the basic laws of the earth climate change.The studies have proved that the so-called greenhouse gas emissions are not the main cause of the global climate change, and especially the carbon dioxide emissions emitted by human activities is not the main culprit of global warming.

Key words: Climate Change; Global Warming; Greenhouse Effect; Greenhouse Gas; Carbon Dioxide; Human Activities

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1. 引言

2. 地球气候变化的基本规律

3. 各个历史时期的气候变化

4. 地球气候变化的主要原因

5. 人类活动对地球气候的影响

6. 结论和建议

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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，他们却有分歧。至于温室气体排放，是否是地球气候变化的主要原因，特别是人为活动排放的二氧化碳是否是导致地球气候变暖的最主要原因，专家们的分期就更大了。

一些专家认为，人为因素是导致现代地球气候变化的主要原因。他们认为，温室气体排放，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，是全球气候变暖的最主要原因。

然而，另外一些专家则认为，自然因素是影响气候变化的主要原因，人为因素不是地球气候变化的主要原因。温室气体排放不是地球气候变化的主要原因；人类活动排放的二氧化碳，更不是导致地球气候变暖的最主要原因。

联合国政府间气候变化专门委员会（UN Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC) 的《气候变化评估报告》说：

全球气候正在变暖。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，不减排二氧化碳，全球气候变暖将会给人类带来生态大灾难。

IPCC於1990，1995，2001，2007，2013，2021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]

1990年，IPCC发布的第一次气候变化评估报告说：“过去100多年里，全球地面平均气温已经上升了0.3-0.6 ℃。现在还不能完全肯定，近百年来全球气候变化趋势，就是由温室气体增加产生的温室效应造成的，因为0.3-0.6℃ 与自然气候变率有相同的数量级。”

1995年，IPCC发布的第二次气候变化评估报告说：“由于人类活动的结果，大气中的温室气体含量继续增加，其结果是对气候产生了正的辐射强迫，导致地表增温，气候变暖。”

2001年，IPCC发布的第三次气候变化评估报告说：“全球气候变暖有66%的可能性是人类活动造成的。”

2007年,IPCC发布的第四次气候变化评估报告说：“全球气候变暖有90%的可能性是人类活动造成的。”

2013年,IPCC发布的第五次气候变化评估报告说：“全球气候变暖有95%的可能性是人类活动造成的。”

2021年,IPCC发布的第六次气候变化评估报告说：

“人类活动是导致气候变化的罪魁祸首。全球气候变暖的速度比想象的还要快。再不解决全球气候变暖问题，人类将要遭受灭顶之灾。没有时间拖延了。”

又说：“人类活动造成的地球气候变化不断加剧；造成的影响前所未有，不可逆转，难以避免。世界已经面临毁灭性的边缘。如果不立刻行动，后果不堪设想。”

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地球气候的持续变暖是真实的；气候变暖论是正确的，是科学的。

在中国的学术界里，有一些专家十分相信气候变暖论。他们坚持认为，全球气候变暖是不争的事实。并且还说，气候变暖不是伪科学。[8-17]

此外，特别是在中国的某些科技管理部门，有一些专家们十分迷信IPCC提出的气候变暖论。他们把气候变暖论，奉为圣典，放到神坛上，接受一些人的顶礼膜拜。

低碳论是气候变暖论的翻版。低碳论秉承气候变暖论的衣钵，视二氧化碳为气候变暖的罪魁祸首。低碳论者主张开发低碳能源，发展低碳经济，过低碳生活。特别是在国内，还有人不辞劳苦，不惜工本，写出了一百多万字的所谓“低碳经济论”，“低碳发展论”，“低碳创新论”大作。作者不顾年事高迈，不惜余力，为气候变暖论呐喊助威。[18-20]

曾几何时，气候变暖论，气候突变论，气候异常论，气候威胁论，气候危机论，气候恶化论，气候剧变论，几乎统治了全中国，笼罩了全世界。

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，而科学研究机构的严肃的科学家们和高等院校的老教授们，则对此不屑一顾。

人们还注意到，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的气候变暖论，虽然在世界上有很大的影响，但是从其编制和发布之日起，就不断地遭到科研机构的严肃的科学家们和高等院校的老教授们的强烈质疑和尖锐批驳，甚至还遭遇到许多有良知的社会公众的冷嘲热讽。 [21-43]

就在IPCC 发表第一次气候变化评估报告之后不久，美国的一批对IPCC的气候变暖论持怀疑的科学家们，于1993年针锋相对地成立了一个组织，叫做“非政府间气候变化专门委员会（NIPCC)”。 NIPCC 对 IPCC的发布的气候评估报告，逐条逐句地进行了严厉批驳。[44]

美国前总统特朗普曾经多次发表声明，宣称 “地球气候变暖是一个大骗局。“ 2017年3月28日，特朗普签署命令，撤销早前奥巴马政府为抑制气候变化而发布的一系列法案。2017年6月1日，特朗普宣布美国退出由197个国家为控制气候变化而签订的一项国际条约 --- 《巴黎协议》。

关于气候变暖问题，目前在国际上有三种观点：一种观点认为，人为活动导致气候变暖。另一种观点认为，气候变暖是自然因素影响的结果。第三种观点认为，所谓气候变暖，纯系子虚乌有，是一场骗局。

目前，迫于科学界和社会舆论的压力，无论是在国际上，还是在国内，气候变暖论者，悄悄地把 “气候变暖” 的说词，先后都更改为“气候变化”。这种更改，显然不是基于科学的进步，而是为了规避人们对气候变暖论的尖锐批评。

现在，气候变化问题的争议，已经不再是学术界的科学家们的专利，它已经延伸到了政治、经济、文化、教育、外交，甚至宗教领域。

2. 地球气候变化的基本规律 [15]

迄今为止，地球上的气候一直都在不停地变化。冷热交替，气温波动，是地球气候变化的基本规律。

地球上的气候，分为冷期和暖期。冷期又叫做冰河期，暖期又叫间冰期。冰河期与间冰期气候有很大的区别。

首先，冰河期和间冰期之间最大的区别，是地球上是否有冰川或冰盖存在。在冰河期里，地球上存在大量的冰川或者冰盖；在间冰期，地球上所有的冰川，或冰盖，全部都被融化，在地球上没有任何冰川或冰盖的存在。

其次，冰河期气候与间冰期气候的持续时间有很大的不同。地球上的冰河期气候持续时间一般为十万年左右，间冰期气候持续时间为100万年左右。在地球气候历史上，地球上的气候以温暖期为主。与冷期相比，暖期气候约占90%以上，冷期气候占比不到10%。

第三，在冰期和间冰期里，地表平均气温度差别很大。现在地球表面的平均气温约为15℃。在冰期里，地表平均气温比现在约低7-9℃；在间冰期里，它比现在约高8-12℃。

此外，在冰河期里，地球上的气候不会持续不断地变冷；在间冰期里，也不会持续不断地变暖。所以地球气候又可以分为亚冰期和亚间冰期，以及所谓的副亚冰期和副亚间冰期。

最后，在气候学上，把冰河期连续多次出现的气候时期，称为大冰河期。在两个大冰河期之间的气候时期被称为大间冰期。大冰期气候的持续时间大约为数千万年，而大间冰期气候持续时间约为2-3亿年。

3. 各个历史时期的气候变化 [45]

地球上的气候分为：（1）地质时期的气候。（2）人类历史时期的气候，（3）近代的地球气候，以及（4）当代的地球气候。

3.1. 地质时期的气候变化

大冰河期和大间冰期的交替变化，是地质时期地球气候变化的最基本特征。迄今为止，地球上的气候至少经历过五次大冰河期。

第一次大冰河期发生在24亿年前至21亿年前的成铁纪和层侵纪的休伦冰期，其持续时间约3亿多年。

第二次大冰河期发生在8亿多年前到6亿3千5百万年前的成冰纪的瓦兰吉尔冰期，持续时间约为1亿多年。

第三次大冰河期发生在4亿5千万年前至4亿2千万年前的奥陶纪和志留纪的安第-撒哈拉冰期，持续时间约3千万年。

第四次大冰河期，发生在3亿6千万年前至2亿6千万年前的石炭纪和二叠纪的卡鲁冰期，持续时间约有1亿年。

第五次大冰河期，发生在200-300万年前，是距离今天最近的一个大冰河期。

3.2. 人类历史时期的地球气候变化

人类历史时期的气候通常是指公元前4000年以来的地球气候。人类历史时期的气候变化可分为下述多个时期：(1)大西洋期（公元前4050～公元前2650），亦称气候适宜期, (2)亚北方早期(公元前2650～公元前2050)，气候寒冷，(3)亚北方中期（公元前2050～公元前1500，气候温暖，(4)亚北方晚期（公元前1500～公元前750，气候寒冷，(5)希腊时代（公元前750～公元前150）。气候温暖，(6)罗马时代（公元前150～公元350），气候凉爽，(7)罗马时代后期（公元350～公元700），气候温暖。(8)8世纪(公元600～公元800)，气候寒冷，(9)气候最适宜期(公元800～公元1200)，(10)中世纪寒冷期（公元1200～公元1450），（11）中世纪温暖期(公元1450～公元1550)，（12）小冰期(公元1550～公元1890)。

3.3. 近代的地球气候变化

从18世纪60年代第一次工业革命（1765年哈格里夫斯发明珍妮纺纱机）开始，直到今天的200多年期间的气候变化，我们称之为近代气候变化。近代的气候也同样经历过多次的冷热交替变化。其间，从19世纪末期开始，直到20世纪40年代中期，是世界性气候增暖时期。增暖的趋势在20世纪40年代达到顶峰，其间平均气温大约升高了0.7℃。20世纪40年代中期至20世纪80年代，气候明显变冷。平均气温下降了0.4℃。20世纪90年代开始，气温又开始缓慢升高，气候变暖，直到今天。

3.4. 当代地球上的气候变化

根据冰河期气候的定义，在冰河期里，地球上一定有许多永久性冰川或冰盖存在。目前，地球上还有约1500万平方千米的永久性冰川和冰盖存在。因此可以断定，目前的地球气候仍然处于某一个冰河期里。

另外，在地球历史上，大冰期持续的时间一般为数千万年，据此推定，起始于200万年以前的第四纪大冰河期气候，还远远没有结束。

因此我们可以断定，今天的人类以及地球上的其他一切生物，都还是生活在第四纪大冰川期的寒冷气候环境里。寒冷的气候条件，对人们的生存构成巨大的威胁，而温暖的气候条件更有利于人类的生活和生存。假如地球上的气候真的变得越来越暖，那么对于今天生活在第四纪大冰河期的我们人类来说，无疑那将是一种福音！!

4. 地球气候变化的主要原因 [46]

现代气候学的研究结果表明，导致地球气候变化的主要原因是：（1）太阳辐射的影响，（2）地球公转和自转的影响，（3）地球轨道参数的影响，（4）大气环流的影响，以及（5）下垫面的影响。

4.1. 太阳辐射对地球气候的影响

太阳的热辐射是地球上气候变化的最基本驱动力，又是地球气候变化的最基本原因。地球上不同地区的气候差异以及地球上一年四季的季节变化，主要是由于地球接受的太阳辐射能的不同，以及随时间的变化差异造成的。

4.2. 地球自转和公转对气候的影响

地球围绕太阳的公转，是导致地球气候在一年里有四季冷热变化的主要原因。地球的自转，是导致地球上的气候，有黑夜和白昼交替变化的主要原因。

图 1.地球的自转和公转

Figure 1. Rotation and revolution of the earth

Source:

https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

4.3. 地球轨道参数对气候的影响

影响气候变化的地球轨道参数主要有三个：（1）地球公转轨道的偏心率，（2）地轴的倾斜度，（3）岁差。

4.3.1 地球公转轨道偏心率的影响

地球轨道偏心率对气候的影响很小。但是偏心率的变化也会影响地球上的气候变化。地球轨道偏心率变化范围是0.017-0.067，目前为0.017，变化周期为十万年。偏心率变化影响地球轨道的近日点和远日点之间的距离，影响地球接受的太阳辐射能量，影响地球上的气候变化。偏心率的最大和最小值，分别对应地球上的冰河期和间冰期。

4.3.2. 地轴倾斜对气候的影响

地球自转轴（地轴）与公转轴的夹角，称为地轴的倾斜度。地轴的平均倾斜度是23.5度，其变化范围为21.5-24.5°，周期约4万年。

倾斜度变化导致地球不同纬度之间接受太阳辐射量差异，较大的地轴倾斜度意味着高纬地区接受更多的太阳辐射。

地球自转轴（地轴）的倾斜是导致地球气候的季节性变化的一个主要原因。

图 2. 地轴的倾斜

Figure 2. Tilt of the earth axis

Source: https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

地轴的两种微小变动，分别叫做地轴的进动和章动。地轴的进动和章动，可能会导致地球气候的极冷或者极热的变化。

图 3. 地轴的进动和章动

Figure 3. Precession and nutation of the earth axis

Source: https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

4.3.3. 岁差对气候的影响

岁差也叫年差，是指回归年与恒星年的时间长度差。一个回归年的时间长度为365天5小时48分46秒。一个恒星年的时间长度为365日6小时9分10秒。

一个岁差 = 365日6小时9分10秒 - 365天5小时48分46秒 = 20 分 20.45 秒

岁差又叫春分点的进动 ( precession of spring equinox)。春分点的进动导致了一年四季的季节性气候变化。由岁差异引起的气候的变化周期约为25,800年。

4.4. 大气环流对气候的影响

大气环流是影响地球气候的一个重要因素，对气候的形成有着至关重要的意义。大气环流引导着不同性质的气团活动、锋、气旋和反气旋的产生和移动。常年受低压控制，以上升气流占优势的赤道带，降水充沛；相反，受高压控制，以下沉气流占优势的副热带，则降水稀少，气候干燥。

4.5. 下垫面对气候的影响

地球大气层的下界，与地表接触的部分，称为大气层的下垫面，简称下垫面。下垫面是影响地球气候变化的一个重要因素，其主要表现在四个方面：（1）海陆差异的影响，（2）洋流的影响，（3）地形的影响，（4）地表物质构成的影响。上述因素造成地表对太阳辐射的吸收和反射能力的差异，从而影响到地球上的气候。

5.人类活动对地球气候的影响

现代的人类活动对地球上的气候变化，已经产生了显著的影响。专家们对此似乎没有异议。然而，对于人类活动是否是影响地球气候变化的主要原因，专家们却有分歧。至于温室气体排放，特别是人类活动排放的二氧化碳，是不是导致地球气候变化的最主要原因，他们的分歧，就更大了。

一些专家们认为，人类活动的影响，已经成为地球气候变化的主要原因。他们认为，温室气体排放，温室效应加剧，是导致地球气候变化的主要原因。特别是人类活动排放的二氧化碳，是导致地球气候变暖的最主要原因。他们认为，自从工业革命以来，大气中的二氧化碳浓度，已经由 280 ppm增加到今天的420 ppm; 同时地球平均气温增加了 0.6 ℃。专家们以此为据，断言温室气体排放，特别是人类活动排放的二氧化碳，导致地球气候变暖的最主要原因。

另外一些专家们则认为，人类活动是导致地球气候变化的一个重要原因，但是人类活动不是地球气候变化的主要原因。人类活动对地球气候变化的影响是很小的；人类活动不足以撼动地球气候变化的基本规律。他们认为，人类活动对地球气候的影响，主要是由于不适当的工农业生产活动和大气污染物排放造成的；其中，不适当的农业活动包括：砍伐森林，过度放牧，垦荒，围湖造田等。不适当的工业活动，包括热污染排放和大气颗粒物排放。专家们人为，人为活动释放的热量，进入大气层，导致气温升高，局部地区气候变暖。此外，人类活动排放的大气颗粒物，进入大气层，增加了大气层的反照率，导致大气层接受的太阳辐射能减少，致使大气气温降低，地球气候变冷。

人们把热排放，导致城市中心地区的气温高于郊区的现象，称之为热岛效应。而把污染物排放增加，导致的大气反照率增加，地球气温下降，地球气候变冷的现象，称为阳伞效应。

6. 结论和建议

迄今为止，地球上的气候，自始至终，都在不停地变化。冷热交替是地球气候变化的基本规律。全球气候变化的主要原因，包括：（1）太阳辐射的影响，（2）地球公转和自转的影响，（3）地球轨道参数的影响，（4）大气环流的影响，以及（5）大气下垫面的影响。

导致地球气候变化的主要原因是自然因素，而不是人为因素。人为因素对地球气候变化的影响是很小的；人为因素不足以撼动地球气候变化的基本规律。

所谓温室气体排放不是全球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳更不是导致全球气候变暖的罪魁祸首。

建议政府领导人，在气候变化问题上，不要仅仅听信气候辩论者的一家之言，贸然决策；同时还要听听反对者的声音。

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。

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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。

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