“天氣”描述大氣層的狀況—某時刻的氣壓、溫度、降雨、風速、雲霧、陽光、濕度等等。天氣每時每月改變，而氣候則是好幾十年的「平均天氣」。我們都觀察到一年四季天氣的變化。
自從工業革命以來，越來越多人為的溫室氣體排放帶來的氣溫升高。乍看之下這好像會幫助我們避免另一全球冰河期的到來，實際上卻導致了地球過分升溫，生物面臨滅絕的危險。聯合國的氣候變化委員會（IPCC）致力於提倡各國合作，減少碳排放，減緩地球升溫的趨勢。
氣候既然不住地改變，有些年漸漸升溫，另一些年漸漸變寒，變數很多，哪些是自然因素，哪些是人為因素引起的呢？本文是接續上一篇氣候環境變化學習的第二篇筆記。
你如果觀察幾千年的湖泊沉積物，就會知道浮游生物的豐富程度是常常改變的，因為每一種生物需要特定的環境才生存--有的需要水有一定鹽度，有的需要水有一定的酸度或一定的溫度，這些環境因素的改變和水位變化，帶來浮游生物群的種類和數量變化。這些都是氣候自然變化的證據。
我們還可以從樹的年輪、地貌、以及鎖入冰層與海洋沉積岩的同位素，看出自然氣候的變化。在沒有系統的氣溫/水溫測量時，我們仍然有文件檔案、船隻的航海日誌、甚至藝術繪畫，留給我們寶貴的古時氣候資料。
例如17th世紀留下眾多冰凍的泰晤士河繪畫，讓我們知道幾十年、上千年來的歐洲氣候，以及中世紀發生過的「小冰河期」、它的規模。這些和最近100多年比較，氣候變暖的證據是明顯的。
在地球氣候變化的自然周期中，了解厄爾尼諾現象（El Nino Events）很重要。這個現象是指東太平洋海水每隔數年會循環升温和降溫的現象，即海洋氣象學中所謂「南方震盪」現象--厄爾尼諾現象是其中的東太平洋升溫階段。
說明一下「南方震盪」現象：在中太平洋和東太平洋的地球赤道位置，海面溫度有個高溫低溫的循環交替。降溫階段稱為拉尼娜現象（La Nina Events），是東太平洋的海面溫度高於平均值，氣壓比西太平洋高造成的。而在升溫階段的厄爾尼諾現象中，情況剛好反過來，東太平洋的海面溫度低於平均值，以致氣壓比西太平洋低。
太平洋東部和西部的海面溫度和大氣壓差別，直接影響太平洋上空的大氣環流，將高壓海域的水氣輸送到低壓海域，引發太平洋兩岸的水災、旱災、風災，影響農業和經濟。從物理上，壓差越大，大氣環流越猛。每隔幾年，這樣的嚴峻氣候就要重來一次。
海洋氣象學家還觀察到，厄爾尼諾現象引起暖流衝擊北極的「北極震盪」。也就是大西洋颶風將暖空氣向北推進到北極，嚴重時使原本相對穩定的極地渦旋陡然分裂，導致寒流從北極南下，以至於暴風雪、龍捲風等等極端天氣沖擊北半球中低緯度地區。
海洋和大氣層的能動量不斷循環交換，影響氣候。每次大西洋熱帶海域出現大量暖流，就會引起一定地區發生乾旱、另一些地區發生洪水。而當水溫下降時，情況就反過來，遭水災的地區遇乾旱等等。所以，大西洋熱帶海域的水溫是氣候預報的基礎之一。（IPCC報告說，93%碳排放引起的升溫被海洋吸收。）
科學家還觀察到，太陽的周期性黑子活動似乎影響太陽光輻射地球大氣層--第9到11世紀的北半球溫暖期，以及16世紀末開始的全球小冰河期，恰巧與太陽黑子活動的起伏有關聯。另外，火山爆發釋放出來的二氧化硫也會遮擋地球的太陽輻射一段時期，引起地表降溫。比如菲律賓的Pinatubo火山1991年爆發，引起18個月以後全球平均溫度下降了大約0.5攝氏度。
在上述自然因素之外，人為的溫室氣體排放對氣候的影響如何呢？目前的溫暖時期始於1974年，與過去的1000年比，溫度改變的情形是很獨特的，因為自工業革命以來，大氣層的成分改變了，二氧化碳和其它溫室氣體的濃度增加越來越快，尤其是從1990年代開始，而全球升溫的幅度是相對應的。
除了煤碳石油化工電力工商業發展帶來的碳排放，另一個影響氣候的人類活動是改變地表：砍伐樹木、化肥種植莊稼和土壤退化，都釋放二氧化碳。根據測量估算，從1990到2005年，由土地使用導致的二氧化碳淨排放是每年1500 MtC（百萬噸）。相比之下，2008年燃燒礦石燃料一共釋放8700 MtC。
把自然植被改造成草牧場或農耕地促成大量的甲烷排放，其中不光是牛打嗝放屁，還有肥料中的一氧化二氮。甲烷氣體釋放出來的20年內，在大氣層中吸收和保存熱能，其損害環境的程度是二氧化碳的84倍！
另外，森林消亡、北極苔原融化，這些都降低了大地對溫室氣體的吸收和存儲能力，加重了地球溫室氣體積累的負荷。人類活動破壞了地表和海洋環境，也局限了自己改造治理的能力。有人估算，海洋三分之一的長期碳截存潛力已被歷史性的人為碳排放量占用了。
雖然城市用地只占了地表面積的3%，城市熱量嚴重影響周遭的氣溫，這是眾所周知的。因為建築地區在白天吸收和保留較多的太陽熱量，而在夜間的輻射冷卻速度卻比附近的鄉村慢。都市地區的風速比較小、對流散熱和水蒸氣揮發比較少，更不要說冷氣和暖氣調節、交通、燒煮、和工業活動，都大量增加熱量負荷。
隨著世界都市人口的急遽增加，大城市的市區迅速成為溫室氣體排放的熱點。如果說1970年代以前的科學家還擔心地球回到冰河期，覺得溫室氣體讓氣候變暖也不錯，那麼現在大多數科學家都意識到大氣層升溫失控的威脅了，他們急切地主張儘快把碳排放降下來，並設法把目前大氣層中過多的溫室氣體吸收掉。
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