地球正在升温，从1880年开始陆地和海洋都比记录保持温暖，气温仍在上升。简而言之这种温度上升就是全球变暖。
根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据，这是赤裸裸的数字：1880年至2016年间，平均地表温度上升了1.71华氏度(0.95摄氏度)。变化的速度是每十年增加0.13华氏度(0.07摄氏度)，陆地表面变暖速度比海洋表面快0.18华氏度(0.10摄氏度)，而每十年的变化速度分别为0.11华氏度(0.06摄氏度)。
截至2017年夏季《巴黎协定》（The Paris Agreement）已有159个国家在签订，旨在阻止在工业化前的平均温度(1.5摄氏度)的温度升高到华氏2.7度(1.5摄氏度)，这是大多数科学家和政策制定者都同意的一个挑战。(美国参与了美国总统巴拉克奥巴马的非约束性条约的起草工作，但唐纳德特朗普总统表示，他的政府不会参与其中)
这是2017年3月29日EPIC成像仪在DSCOVR卫星上拍到的地球。图片：NASA
温室效应
当今全球变暖的主要原因是化石燃料的燃烧。这些碳氢化合物通过温室效应加热地球，而温室效应是由地球大气和来自太阳的辐射相互作用引起的。匹兹堡大学的地质学和环境科学教授约瑟夫·维尔恩在接受《生活科学》采访时表示：在100多年前一个聪明的家伙只用铅笔和纸就能算出温室效应的基本物理原理。
这位“聪明的家伙”是瑞典科学家、最终的诺贝尔奖获得者Svante Arrhenius。简单地说太阳辐射会撞击地球表面，然后以热量的形式反射回大气层。大气中的气体吸收了这种热量，阻止了它逃逸到空间的真空中(这对地球上的生命来说是个好消息)。在1895年发表的一篇论文中，Arrhenius发现诸如二氧化碳这样的温室气体可能会使热量接近地球表面的热量，而这些气体的微小变化可能会在多大程度上造成热量的被困。
温室气体
自工业革命开始以来人类一直在迅速地改变大气中气体的平衡。燃烧煤炭和石油等化石燃料会释放出水蒸气、二氧化碳、甲烷(CH4)、臭氧和一氧化二氮(N2O)——主要的温室气体。二氧化碳是最常见的温室气体。大约在80万年前和工业革命开始的时候，它在大气中的存在大约是280 ppm(ppm)。今天大约是400ppm。(这个数字意味着每百万空气分子的空气中有400个二氧化碳分子。)
根据斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的数据，自上新世以来，二氧化碳水平并没有达到如此高的水平，这一时期发生在300万到500万年前。
根据美国环保署的调查2015年二氧化碳占美国温室气体排放量的82%。通过高精度的仪器测量，我们知道大气中二氧化碳的增加是史无前例的。我们知道二氧化碳吸收红外辐射[热]，全球平均温度在上升。
二氧化碳通过多种途径进入大气。燃烧化石燃料会释放二氧化碳，这是美国温室气体排放的主要方式。根据美国环保署2015年的报告，美国化石燃料燃烧，包括发电，每年释放的二氧化碳超过55亿吨(50亿公吨)。其他的过程如燃料、钢铁生产、水泥生产和垃圾焚烧等非能源使用，使美国每年的二氧化碳排放量增加到将近60亿吨(55亿公吨)。
森林砍伐也是大气中二氧化碳过多的主要原因，杜克大学发表的一项研究表明，事实上森林砍伐是人类制造的第二大二氧化碳来源。当树木被杀死时，它们释放在光合作用中储存的碳。根据2010年全球森林资源评估，森林砍伐每年释放将近10亿吨的二氧化碳。
甲烷是第二种最常见的温室气体，但它在吸收热量方面效率更高。根据EPA的数据，2012年天然气占美国温室气体排放量的9%。EPA报告说在100年的时间里，甲烷对气候变化的影响是二氧化碳的20倍。
从1990年到2012年的美国温室气体排放和洗涤槽报告显示，甲烷可以来自许多自然资源，但人类通过采矿、天然气的使用、牲畜的大规模饲养和垃圾填埋场的使用，导致了大量甲烷排放。事实上根据环境保护署的统计：人类对超过60%的甲烷排放负有责任。
温室气体排放有一些有希望的趋势。根据美国环保署的数据，从1990年到2014年，美国的排放量增加了7.7%，但在2005年至2014年期间，美国的排放量下降了8%。根据气候和能源解决方案中心(Center for Climate and Energy Solutions)的数据，最近这种下降的主要原因是用天然气替代煤炭。美国经济也从制造业转向了低碳服务经济。根据EPA的数据节能车辆和建筑能效标准也提高了排放。
全球变暖的影响
全球变暖不仅仅意味着变暖——这就是为什么“气候变化”已经成为研究人员和政策制定者的更尖锐的术语。虽然地球的平均温度越来越高，但这种温度升高会产生一些矛盾的影响，比如更严重的暴风雪。气候变化有几个大的方式可以影响全球:通过融化的冰，通过干燥已经干旱的地区，通过造成极端天气和破坏海洋的微妙平衡。
大的融化
到目前为止气候变化最明显的影响可能是冰川和海冰的融化。自上个冰河世纪末期约11700年前，冰盖就一直在消退，但上个世纪的气候变暖加速了它们的灭亡。2016年的一项研究发现，全球变暖导致最近冰川消融的几率为99%；事实上研究表明如果气候保持稳定，这些冰川的距离就会缩小10到15倍。在19世纪晚期蒙大拿州的冰川国家公园有150个冰川今天已经26岁。冰川的消失会造成人类生命的丧失，因为冰川湖的冰川阻碍了冰川的稳定和破裂，也可能是由于不稳定的冰埋村庄造成的雪崩。
在北极气候变暖的速度是中纬度地区的两倍，而海冰正在显示出这种压力，2015年和2016年北极的秋季和冬季冰层都创下历史新低，这意味着冰层没有像之前观测到的那么多的开阔海域覆盖。根据美国国家航空航天局的数据，在过去的13年里，北极海冰的最大的13个最大冬季都发生了。冰在本季节后期也会形成，在春天更容易融化。一些科学家认为北冰洋将在20到30年内看到无冰的夏季。
在南极情况就不那么明朗了。根据南极和南大洋联盟的说法，南极半岛西部地区的气候变暖速度比北极地区其他任何地方都要快。这个半岛是拉森C冰架在2017年7月刚刚出现的地方，形成了一个特拉华州大小的冰山。海冰南极洲非常变量，但是和一些地区近年来实际上触及纪录高位，尽管这些纪录高点可能承担气候变化的指纹，结果他们可能从地面上的冰移动海洋冰川融化或在气候变暖的风的变化。然而在2017年这一创纪录的高冰点突然逆转，创下历史新低。在2017年3月3日，南极海冰的测量范围为71000平方英里(184000平方公里)，比1997年的低点低了很多。
炎热和干燥
全球变暖也会改变两极之间的关系。随着世界变暖，许多已经干燥的地区预计会变得更加干燥。例如美国的西南和中原地区，预计将经历几十年的“巨魔”比人类记忆中的任何东西都要严酷。
该研究预测到2100年，该地区干旱至少持续35年的概率为85%，研究人员发现主要的驱动因素是越来越多的水从更热的土壤中蒸发，这些干旱地区的大部分降水将会消失。
与此同时2014年的研究发现，随着气候变暖，许多地区的降雨量可能会减少。研究发现，包括地中海、亚马逊、中美洲和印尼在内的亚热带地区可能会受到最严重的打击，而南非、墨西哥、澳大利亚西部和加利福尼亚也将会干涸。
极端天气
全球变暖的另一个影响：极端天气，随着地球变暖飓风和台风预计会变得更加强烈。更热的海洋蒸发了更多的水分，这是导致这些风暴的引擎。国际气候变化专门委员会(IPCC)预测，即使地球将其能源转化为更少的化石燃料密集型经济(即A1B方案)，热带气旋的平均强度也可能会上升11%。这意味着在脆弱的海岸线上有更多的风和水损害。(IPCC是由联合国创建的一个国际组织，以报告气候变化科学的现状，并提供气候影响的最佳预测，以及适应预测的战略。)
矛盾的是气候变化也可能导致更极端的暴风雪。根据美国国家环境信息中心的数据，自20世纪初以来，美国东部的极端暴风雪已达到两倍。再一次海洋变暖导致水分蒸发增加到大气中。这种潮湿的风暴袭击了美国大陆。
海洋的破坏
全球变暖的一些最直接的影响都在海浪之下。海洋扮演着碳汇的角色——它们吸收溶解的二氧化碳。这对大气来说并不是一件坏事，但对海洋生态系统来说并不好。当二氧化碳与海水发生反应时，pH值就会下降，这一过程被称为海洋酸化。增加的酸度侵蚀着许多海洋生物赖以生存的碳酸钙外壳和骨骼。据NOAA称这些包括贝类、翼足类和珊瑚。
尤其是珊瑚是海洋中气候变化的金丝雀，海洋科学家已经观察到珊瑚白化现象的惊人程度，珊瑚排出的共生藻类为它们提供营养，并赋予它们鲜艳的颜色。当珊瑚受到压力时，就会发生白化现象，而压力也可以包括高温。2016年和2017年，澳大利亚大堡礁经历了连续的白化事件。珊瑚可以在漂白中存活，但重复的漂白事件使珊瑚存活的可能性越来越小。
中断呢?
尽管科学界对全球变暖的原因和现实有着压倒性的科学共识，但这个问题在政治上是有争议的。例如否认气候变化的人认为，在1998年到2012年间，气候变暖减缓了，这一现象被称为“气候变化中断。
不幸的是这颗行星从未存在过，2015年发表在《科学》杂志上的两项研究，以及2017年发表在《科学进展》杂志上的一项研究，重新分析了海洋温度数据，显示了全球变暖的放缓。在20世纪50年代到90年代之间，大多数海洋温度测量都是在研究船上进行的。水会被抽进引擎室的管道，最后会轻微地加热水。上世纪90年代以后，科学家们开始使用海洋浮标系统来测量海洋温度。问题来了，因为没有人纠正船只和浮标之间的测量变化。这些修正表明自2000年以来，海洋平均每十年温度上升0.22华氏度(0.12摄氏度)，几乎是每十年的0.12华氏度(0.07摄氏度)的两倍。
如何解决全球变暖？
越来越多的商界领袖、政府官员和民间人士担心全球变暖及其影响，并提出采取措施扭转这一趋势。
匹兹堡大学的Werne说：虽然有些人认为‘地球会自行愈合’，但从大气中去除这种人类造成的二氧化碳的自然过程，在数十万到数百万年的时间里工作。所以是的，地球将会自我愈合，但我们的文化机构不会像现在这样被保留下来。因此为了我们自身的利益，我们必须以某种方式行动，以应对我们所造成的气候变化。
阻止气候变暖的最雄心勃勃的努力是《巴黎协定》。这一不具约束力的国际条约于2016年11月生效。联合国表示其目标是“将温度保持在高于工业化前水平的2摄氏度以内，并努力将温度进一步提高到1.5摄氏度。”该条约的每个签约国都同意设定自己的自愿排放限额，并随着时间的推移使其更加严格。对于美国总统奥巴马来说，这意味着到2025年将温室气体排放量限制在2005年水平的28%以下。气候科学家说到目前为止，排放限制并没有使气候变暖达到1.5摄氏度甚至2摄氏度，但这将是对“一切正常”的情况的改善。
然而特朗普总统今年6月表示，他的政府不会遵守《巴黎协定》。据《气候新闻》报道，不久后超过1000名市长、州长和企业高管表示，他们将继续遵守承诺的减排目标。
解决气候变化将需要能源生产的重大转变，从化石燃料到减少碳排放的来源。一些科学家甚至认为地球工程将被用来冷却地球。
全球变暖速度的事实
根据美国国家航空航天局的数据：
到2017年大气中的二氧化碳含量达到406.5 ppm，是65万年以来的最高水平。
自1880年以来全球平均气温上升了1.7华氏度(0.94摄氏度)。
自上世纪80年代以来北极夏季海冰的最小面积下降了13.3%。
自2002年以来，北极地区的陆地面积每年减少2860亿吨。
在过去的一个世纪里全球海平面上升了7英寸(176毫米)。
所以，作为人类的一份子，相信每个人都有一份保护环境的责任，即便这样的力量是多么的微弱！
参考：EPA、NASA、USGS
来自：Live Science
作者：tephanie Pappas
编译：卿君侧
审校：博科园
