氣候變化/簡介

氣候

氣候是一個廣泛的術語，但它始終描述氣候系統的長期變化。通常，“氣候”指的是大氣長期平均狀態，包括溫度、溼度和風。在其他情況下，“氣候”可以包括海洋狀態、冰凍圈（雪和海冰）、生物圈，有時甚至包括岩石圈（地球的地殼）。

氣候學是研究氣候的科學，是一門年輕的學科，現代氣候科學只是在20世紀後期才從氣象學、海洋學和地質學中發展起來，它高度依賴於數學模型和估計，這些模型和估計依賴於不斷收集的資料、改進的感測器和歷史記錄（自然或人為產生的）。當然，人們對自然界一直很感興趣，包括空氣和水的運動。一般來說，即使在大型地理區域，精度往往會隨著時間的推移而增加，但這些科學在短期或很長的時間框架內仍然非常不精確。氣象學家和大氣科學家經常說，氣候是你的預期，天氣是你得到的。

氣候變化

全球變暖一詞是由哥倫比亞大學教授沃拉斯·布羅克（Wallace Broecker）創造的，指的是自20世紀中葉以來地球近地表空氣和海洋平均溫度的上升及其預計的持續上升。該詞已不再使用，因為它會導致大眾誤解，大眾確實會注意到正在發生的變革以及氣候系統變得更加活躍，但可能不會感覺到平均氣溫的上升，尤其是在極端情況變得越來越媒體化的情況下，顯示暴風雪、河流泛濫甚至颶風比直觀地傳達溫度變化的感覺更容易，尤其是氣溫升高和乾旱，而且對於城市化的受眾來說，在與城市相關的環境中也更容易。

人為氣候變化

人為氣候變化理論的早期例子之一是喬治·P·馬什（George P. Marsh）於1874年出版的“人類活動對地球的影響”。這項早期工作的科學水平遠不如今天的氣候科學，但馬什確實將土地利用變化，包括森林砍伐和灌溉，與當地氣候變化聯絡起來。

人為是指“人為”，來自“anthro-”，意思是“人類”，和“genic”，意思是“由...產生，起源，原因”。人為氣候變化一詞用於將地球氣候的變化歸因於人類活動。近年來，這被認為主要意味著向大氣中排放“溫室氣體”，通常是透過燃燒化石燃料。

人類如何改變地球的氣候？早在阿倫尼烏斯的時候，人們就已經意識到大氣的成分會影響氣候。一些氣體，如二氧化碳，具有允許吸收特定波長光的分子結構。對於“溫室氣體”來說，這意味著吸收紅外輻射。溫室氣體的顯著特徵是它比可見光更能吸收紅外輻射；這使得陽光能夠穿透氣體（大氣）並使地球表面變暖。然後地球作為黑體輻射，發出紅外輻射，然後被困在大氣中。這就是溫室效應。

如果人類改變了大氣的成分，比如燃燒化石燃料釋放二氧化碳，那麼進入大氣的能量就會比原本更多。更多的能量直接導致更高的溫度，從而導致氣候變化。

太陽輻射變化

太陽輻射變化是指我們太陽發射的輻射能量的變化。這些變化存在週期性成分，主要成分是11年的太陽週期（或太陽黑子週期），以及非週期性的波動。太陽活動在最近幾十年透過衛星測量，在更早的時間透過“替代”變數測量。氣候科學家感興趣的是瞭解太陽活動的變化對地球的影響。任何這種機制被稱為“太陽強迫”。

太陽總輻射（TSI）的變化直到衛星時代才保持在可探測閾值以下或低於可探測閾值，儘管紫外線波長的微小部分變化了幾個百分點。現在測量到太陽總輸出在過去三個11年太陽黑子週期中變化了約0.1%，在11年太陽黑子週期內約為1.3 W/m²。地球大氣層外表面接收到的太陽輻射量與平均值1366瓦/平方米（W/m²）相差不大。沒有關於長期變化的直接測量，對“替代”測量結果的解釋也不盡相同；最近的結果表明，在過去2000年中，太陽輻射變化約為0.1%，儘管其他來源表明，自1675年以來，太陽輻射增加了0.2%。太陽輻射變化和火山活動相結合很可能是某些氣候變化的原因，例如蒙德極小期。2006年發表在《自然》雜誌上的一項研究和對現有文獻的回顧確定，自20世紀70年代中期以來，太陽亮度沒有淨增加，過去400年太陽輸出的變化不太可能在全球變暖中發揮主要作用。應該強調的是，同一份報告警告說，“除了太陽亮度之外，宇宙射線或太陽紫外輻射對氣候的更微妙的影響不能排除，作者說。然而，他們補充說，這些影響無法得到證實，因為這些影響的物理模型仍然過於不完善。”

命名法

在本華夏公益教科書中，“氣候變化”主要指“全球變暖”；也就是說，自20世紀初以來地球溫度的升高。當然，在此之前，由於自然原因，氣候也發生了變化，例如冰河時代。

《聯合國氣候變化框架公約》將氣候變化定義為“直接或間接地歸因於人類活動改變地球大氣成分而導致的氣候變化，這種變化疊加在自然氣候變異上，是在可比時間尺度上觀察到的”。 從這個意義上說，氣候變化與全球變暖是同義詞。

然而，政府間氣候變化專門委員會將氣候變化定義為“氣候平均狀態或其變異性的統計意義上的變化，持續相當長的時間（通常為幾十年或更長時間）。氣候變化可能是由於自然內部過程或外部強迫，或由於大氣成分或土地利用的持續人為變化。"

無論使用哪種定義，都不會改變氣候變化本身。

華夏公益教科書的題外話

本華夏公益教科書的一位作者指出，夜間降溫減少可能從未“在任何關於全球變暖的辯論中被考慮過”。該論點被表述為

所有旋轉日不等於軌道年的行星都在白天吸收太陽熱量，並在晚上釋放熱量。然而，地球的情況卻不同，我們不僅在白天增加了太陽的熱量；遠離規律的工作、娛樂和睡眠的晝夜迴圈的趨勢越來越明顯，這意味著在晚上，地球應該散熱的時候，我們仍在增加熱量。

乍一看，這是一個合理的論點，但在仔細審查後卻站不住腳。雖然地球表面的冷卻效率在夜間更高，但這種更有效的冷卻並沒有很好地持續到對流層的上層。這意味著，來自冷卻的大部分能量最終仍然會到達白天時的位置：要麼被對流層吸收，要麼被釋放到太空中。此外，該論點似乎暗示人類夜間活動的增加降低了冷卻效率，但這種影響極其微弱。夜間冷卻效率更高几乎完全歸因於沒有陽光。想想表面溫度的變化，作為 dT = S - F 的零階，其中 S 是表面吸收的太陽能，F 是紅外發射造成的冷卻。在夜間，S = 0，因此 dT 完全是由於發射造成的冷卻。在白天，變暖抵消了冷卻。正如作者所述，我們並沒有增加太陽的熱量，而只是將熱量困在對流層中。這種捕獲沒有晝夜迴圈，因為大氣成分氣體濃度沒有明顯的晝夜迴圈。讓這成為讀者的一個教訓：批判性思維應該始終伴隨著對新主題的學習。

參考文獻

1. ^ 馬什手稿的文字可在網上公開獲取 [古騰堡]。