我們賴以生存的地球是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，地球氣候系統(tǒng)是構(gòu)成這個地球系統(tǒng)的重要一環(huán)。在漫長的地球歷史中，氣候始終處在不斷地變化之中。究其原因，概括起來可分成自然的氣候波動與人類活動的影響兩大類。前者包括太陽輻射的變化、火山爆發(fā)等。后者包括人類燃燒礦物燃料以及毀林引起的大氣中溫室氣體濃度的增加、硫化物氣溶膠濃度的變化、陸面覆蓋和土地利用的變化等。

氣候系統(tǒng)所有的能量基本上都來自太陽，因此太陽輻射的變化被認為是引起氣候系統(tǒng)變化的一個外因。20世紀70年代末，衛(wèi)星觀測的應(yīng)用使得人類可以在大氣層以外準確地測量太陽輻射輸出的變化，這才知道太陽輻射量并不是完全不變的，特別在太陽黑子異?；顒拥闹芷谥写嬖谥欢ǖ牟町?。許多科學(xué)家認為太陽黑子數(shù)多時地球偏暖，低時地球偏冷。但太陽輻射的變化影響氣候的機理尚不清楚，也缺乏嚴格的理論或者觀測事實支持。不過通過研究，科學(xué)家們還是發(fā)現(xiàn)，太陽輻射的變化、地球軌道的變化都不是引起近代全球變暖的主要原因，同時基本排除了影響氣候變化的另一個自然因素——火山爆發(fā)是引起近百年全球變暖主要原因的可能性。

科學(xué)家們認為，在氣候系統(tǒng)的自然變化中，最重要的方面是大氣與海洋環(huán)流的變化或者脈動。這種環(huán)流變化是造成區(qū)域尺度氣候要素變化的主要原因大氣與海洋環(huán)流的變化有時可伴隨著陸面的變化。在年際時間尺度上，厄爾尼諾和南方濤動（ENSO）和NAO是大氣與海洋環(huán)流變化的重要例子，它們的變化影響著大范圍甚至半球或全球尺度的天氣與氣候變化，是目前制作季、年際氣候預(yù)測的基礎(chǔ)與依據(jù)。長期以來世界上許多氣象學(xué)家一直致力于這方面的研究，旨在提高全球與區(qū)域的氣候預(yù)測水平。對于更長的十年時間尺度，太平洋十年尺度振蕩（PDO）和相關(guān)的年代際太平洋振蕩（IPO）可以用來解釋地面氣溫全球平均變化的一半左右，它們與明顯地與地區(qū)性的溫度和降水變化有聯(lián)系。

關(guān)于人類活動對氣候變化的影響，有越來越多的研究表明，近百年人類活動加劇了氣候系統(tǒng)變化的進程。最新發(fā)表的權(quán)威報告——聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第四次評估報告第一工作組報告的決策者摘要指出，人類活動與近50年氣候變化的關(guān)聯(lián)性達到90%。

對人類活動增加大氣中溫室氣體的濃度可能導(dǎo)致氣候變化的研究，可以追溯到19世紀末。1896年，瑞典科學(xué)家斯萬特．阿爾赫許多科學(xué)家陸續(xù)對此問題進行了一些研究。1957年，瑞威拉等在美國發(fā)表了一篇關(guān)于增加大氣中溫室氣體濃度可能產(chǎn)生氣候變化的論文。同年，美國夏威夷觀象臺開始進行二氧化碳濃度觀測，從而正式揭開人類研究氣候變化的序幕。

排放溫室氣體的人類活動有哪些？可產(chǎn)生哪些溫室氣體呢？這些溫室氣體又是怎樣影響了氣候變化呢？

排放溫室氣體的人類活動包括：所有的化石能源燃燒活動排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然氣較低；化石能源開采過程中的煤炭瓦斯、天然氣泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反芻動物消化過程排放甲烷；土地利用變化減少對二氧化碳的吸收；廢棄物排放甲烷和氧化亞氮。

上述那些人類活動所產(chǎn)生的溫室氣體主要有6種：除了二氧化碳外，目前發(fā)現(xiàn)的人類活動排放的溫室氣體還有甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。對氣候變化影響最大的是二氧化碳，二氧化碳的生命期很長，一旦排放到大氣中，最長可生存200年時間，因而最受關(guān)注。

這些溫室氣體主要是通過溫室效應(yīng)來影響氣候變化的。何為溫室效應(yīng)？大氣中的二氧化碳等氣體，可以透過太陽短波輻射（指吸收少），使地球表面升溫；但阻擋地球表面向宇宙空間發(fā)射長波輻射（指吸收多），從而使大氣增溫。由于二氧化碳等氣體的這一作用與“溫室”的作用類似，故稱之為“溫室效應(yīng)”。

工業(yè)化革命以前，大氣中的二氧化碳等氣體造成的“溫室效應(yīng)”使得地球表面平均溫度由-18℃上升到當今自然生態(tài)系統(tǒng)和人類已適應(yīng)的15℃。一旦大氣中的溫室氣體濃度繼續(xù)增加，進一步阻擋了地球向宇宙空間發(fā)射的長波輻射，為維持輻射平衡，地面必將增溫，以增大長波輻射量。地面溫度增加后，水汽將增加（增加大氣對地面長波輻射的吸收），冰雪將融化（減少地面對太陽短波的反射），又使地表進一步增溫，即形成正反饋使全球變暖更顯著。