變暖和變冷以前曾發生過，但自工業革命以來的全球變暖，于以往都不一樣，因為這一次變暖，主要原因來自人類活動對地球的破壞。那么，我們怎么知道人類正在引起當前溫度的爆炸性上升？

前所未有的變暖

在上個世紀，尤其是在本世紀，地球表面經歷了前所未有的變暖。

自1977年以來的每一年都比20世紀的平均溫度要高，有記錄的17個最溫暖年份中有16個是自2001年以來發生的，而2016年則是有記錄以來最溫暖的一年。 2016年的一項研究發現，如果沒有燃燒煤炭和石油的排放，有記錄的15個最暖年中有13個發生的可能性很小。

• 圖注：全球變暖的10個跡象。

任何農民都可以看出，自然的氣候模式已經改變。

我們知道，過去曾發生過變暖和降溫，而且遠未人類出現。許多因素（稱為“氣候驅動因素”）都會影響地球的氣候，例如太陽強度的變化和火山噴發以及大氣中的熱量捕集氣體。

但是，造成今天前所未有的變暖的原因是人類嗎？

科學家已經設計出不同的方法來回答這個問題。氣象學家和海洋學家將他們觀察到的氣候模式與使用復雜的地球大氣和海洋模型開發的模式進行了比較。通過匹配觀察和建模的模式，科學家可以肯定地識別與這些變化相關的“人類指紋”，并且他們還可以將這些變化的比例歸因于人類活動。

人類在地球氣候上留下的指紋在各種記錄中都在增加，并且可以在海洋、大氣層和地球表面看到。

科學家們一致認為，今天地球變暖主要是由于人類往大氣中排放了過多的碳，例如當我們選擇提取和燃燒煤炭、石油和天然氣，或者砍伐和燃燒森林時，大量的碳以不同形式進入大氣中。

科學家已經收集了證據，并改進了解決自然和人為因素的方法。如今，科學家對人為造成的全球平均表面溫度升高（一種關鍵的氣候指標）抱有很高的信心。通過政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的連續氣候評估，可以看出他們的信心增強。

人類對大氣二氧化碳貢獻的直接證據

二氧化碳（CO2）是主要的集熱氣體，在過去幾十年中，大部分平均升溫都與二氧化碳有關。

從工業化前時代（西元1000年至1750年）的二氧化碳濃度大約為百萬分之280（ppm），到今天的400 ppm，大氣中的CO2濃度已急劇增加。

• 圖注：二氧化碳濃度。

多年來，科學家警告過這個危險的閾值，但是隨著排放速度的加快，這個問題從“是否*我們會達到高于400 ppm的二氧化碳濃度”變為“何時*”。

北極地區在2012年達到了400ppm。2013年，夏威夷的莫納羅阿天文臺記錄到的碳含量超過400ppm。 2015年3月，全球平均水平達到了這一閾值，2016年9月，世界達到了不可逆轉的地步：二氧化碳濃度水平不太可能再次降至400 ppm以下。

• 圖注：人類濫砍伐森林。

我們知道人類活動正在推動二氧化碳濃度的增加，因為大氣中的二氧化碳包含有關其來源的資訊。 科學家可以弄清楚有多少二氧化碳來自自然資源，有多少二氧化碳來自化石燃料。

與其他碳源相比，來自化石燃料的碳具有明顯不同的“特征”，本質上是相對較重或較輕的碳原子的相對量（技術上為δ13C）。δ13C越大，來自化石燃料的碳比例就越高。

• 圖注：化石燃料衍生的二氧化碳在大氣中的直接證據。 盡管碳的濃度增加了，但自然來源的碳卻減少了。

多年來，δ13C下降了，而二氧化碳的總量卻增加了。該資訊告訴科學家。自工業化時代以來，化石燃料的排放是造成CO2濃度最大的因素。

影響氣候的自然和人為因素（稱為“氣候驅動因素”）

許多自然和人為因素（也稱為驅動因素）會影響氣候。

汽車和發電廠的排放以及太陽發出的輻射量增加是驅動溫度升高的“強迫”的例子，第一個通過捕集熱量，第二個通過增加能量轉化為熱量。火山事件和某些類型的人為污染，兩者都將反射陽光的氣溶膠（即細小顆粒）注入大氣中，溫度較低，并且是導致溫度降低的強迫因素。

2016年的一項研究發現，“與大氣和海洋溫度相關的影響幾乎有三分之二可以確信地歸因于人為強迫”（意味著人為驅動力）。

自然氣候驅動因素包括來自太陽的能量；周期性火山噴發產生的氣溶膠，灰塵和鹽霧；自然碳循環過程，例如非洲排放甲烷的白蟻丘或海洋表面吸收二氧化碳的微小生物；以及冰雪覆蓋的變化，改變了地球表面將太陽能量反射回太空的程度（稱為反照率）。

在自然驅動器中，大的火山噴發會產生強烈的降溫影響，因為它將高空噴出的細小顆粒噴入平流層。

• 圖注：氣候驅動因素的歷史：捕集熱量的排放遠遠超過其他驅動因素對地球氣候的影響。火山噴發是1883年和1991年觀測到的降溫峰值的原因。

例如，1883年從印度尼西亞的卡卡托亞和1991年的皮納圖博火山（菲律賓）爆發的大規模爆炸，可以看作是上圖所示火山數據中的兩個最大的下行峰值。這些粒子阻止了太陽的全部能量到達地球表面，并導致了數年的冷卻趨勢。

人類氣候驅動因素包括發電廠和汽車中燃燒的煤炭，天然氣和石油所產生的熱量捕集排放；砍伐和燒毀森林； 微小的污染顆粒（氣溶膠）；黑碳污染更通常稱為煙灰；以及土地使用的變化也會影響地球的反照率。

人類燃燒的化石燃料除了在大氣中釋放二氧化碳外，還會排放微小的顆粒。 與火山顆粒類似，一些顆粒將太陽光反射回太空（氣溶膠），具有冷卻作用。

煙灰（黑碳）等其他顆粒吸收陽光并驅動溫度升高，從而導致煙灰顆粒循環的大氣層局部變暖。 兩種類型的人造粒子都會導致到達地球表面的太陽能量減少。

如果不是這些人造的天然小顆粒，過去60年中很可能會變暖。

自然駕駛員+人類駕駛員最適合現實

這些氣候驅動因素中的一些會導致變暖，而另一些則會導致降溫，但是當所有自然和人為因素引起的氣候驅動因素疊加起來并相互比較時，人類釋放的熱阱氣體在大氣中的積累是如此之大，在過去的半個世紀中，它很可能淹沒了其他氣候驅動因素，導致全球變暖。

就像空軍開發計算機程式來模擬不同條件下的飛機飛行一樣，氣候科學家也開發計算機程式來模擬不同條件下的全球氣候變化。這些程式利用了我們對地球大氣層，海洋及其陸地表面中發生的物理、化學和生物過程的了解。

數學模型使科學家可以模擬復雜系統的行為（例如氣候），并探索這些系統如何響應自然和人為因素。

為了使計算機模型能夠準確地預測未來的氣候，科學家必須首先確保其準確再現已觀察到的溫度變化（即，他們需要測試其是否工作正常）。

自上個世紀以來，從事IPCC評估的科學家已仔細記錄了觀測到的氣溫，海洋溫度，冰層退縮和海平面上升的變化。科學家使用氣候計算機模型將這些觀測到的變化與自然氣候驅動因素和人類氣候驅動因素進行比較。

• 圖注：山火導致大量的溫室氣體進入大氣中。

政府間氣候變化專門委員會得出結論說：“ [溫室氣體]的影響，以及其他人為驅動因素的影響，已在整個氣候系統中被發現，極有可能是自20世紀中葉以來觀測到的變暖的主要原因。”

在對比觀察到的不同類型驅動因素的變化后，科學家得出了這一結論。當氣候模型僅包括記錄的自然氣候驅動因素時，這些模型將無法準確地再現過去半個世紀觀測到的變暖。當這些模型還包括人為引起的氣候驅動因素時，它們就可以準確地捕捉到大氣和海洋中最近的溫度升高。當將所有自然和人為的氣候驅動因素相互比較時，來自人類源的大量碳積累是過去半個世紀以來最大的氣候變化驅動因素。

多年來，歸因科學的模型已經變得越來越復雜，除了將全球變暖歸因于人為排放物外，它們還能夠確定全球變暖對極端事件（例如洪水，熱浪，暴風雨， 等等）。

• 圖注：全球變暖對極端事件，例如洪水，暴風雨，等等。

2016年，美國國家科學，工程和醫學研究院發布了一份報告，分析了極端事件歸因科學的狀況。 該報告表明，科學家可以評估氣候變化對單個極端事件的影響——人為排放如何增加該事件發生的可能性。

盡管歸因科學對于某些類型的事件比對其他類型的事件更清晰，但它是在較長的提前期提供極端事件的預測預測、降低風險和改進準備的重要一步。

我們力所能及的解決方案

我們是原因，我們大陸有一句古話：解鈴還須系鈴人，因此，我們是解決方案。

知道人類活動是導致全球變暖的主要動力，這有助于我們了解氣候變化的方式和原因，并且清楚地將問題定義為我們有能力解決的問題。

我們無法避免由于大氣中已經存在的熱排放而導致的某種程度的變暖，其中一些（例如二氧化碳和一氧化二氮）持續了100年或更長時間。但是，通過采取減少排放并適應我們無法避免的變化的積極措施，我們有了一個小窗口，可以避免真正危險的變暖并為子孫后代提供一個可持續發展的世界。

2015年《巴黎協定》呼吁在全球范圍內減少排放量，以使全球變暖保持在2°C的危險閾值之內。我們可以通過立即采取持續的行動來減少我們的散熱排放，例如采用提高能源效率的技術，擴大我們對可再生能源的使用以及減緩森林砍伐的方法（以及其他解決方案）來實現這一目標。