4 人类在环境变迁中的作用
4．1 温室气体排放与全球变暖
（1）温室气体集聚与温室效应
气候变化古已有之，现代全球气候变化的证据也已出现。现在气候变化的独特之处在于，人类活动尤其是工业革命以来燃烧化石燃料、砍伐森林等致使大量二氧化碳、甲烷、氧化氮、臭氧、氟里昂气体排放到大气中，盖住了地球表层，就像塑料薄膜盖住农田一样，产生所谓温室效应，所以把这些气体称为温室气体。温室气体的大量排放改变了大气圈的组成和行为，致使全球平均温度增加，而且变化速率前所未有。例如，大气中二氧化碳的浓度在1870年时约为280×10-6；而直接观测显示，已从1958年的315×10-6增加到1985年的345×10-6；1870～1958年间的年平均增率是0.1％，而1958～1985年间是0.3％。其他温室气体（如甲烷、氧化氮、臭氧、氟里昂）加起来对地球变暖的作用也与二氧化碳相当。
地表平均温度已在过去100年来上升了约0.5～0.7℃（见图6-14），其间11个最暖年中有7个发生在最近10年，极端天气事件的频率和强度都在增加。如果目前温室气体的排放趋势继续下去，则地球表层将以每十年0.3℃的速率增温。到21世纪中期，累积的变暖效应将使地表平均温度比工业革命开始前的“自然背景温度”提高1.5～4.5℃，地球将面临突破任何历史记录的气候冲击。
（2）温室气体增温的可能效应
气候与其他自然过程乃至经济发展都有解不开的联系。温室气体增温及有关的气候变化必然会导致生物—自然过程和社会经济条件的改变。
一种直接影响是海平面上升，海洋水体热膨胀和冰川融化的综合作用很可能在下一个百年内使全球平均海平面上升20～100m。人口密集的世界大河三角洲和沿海低地将受显著影响，自然系统和人类活动都会受到严重威胁。预计今后数十年的海平面上升将导致孟加拉国1000万人口丧失家园和生计，美国佛罗里达州60％的人口也需要搬迁。
由于大气圈保持水汽的能力随温度的增加而增加，全球变暖很可能导致全球变湿。某些模拟结果显示，二氧化碳倍增将使全球平均降水量增加7％～11％。但在另一方面，较高的大气温度和地面温度也将加强植物和土壤的总蒸发。两方面平衡，土壤水分已趋紧张的地区将更为紧张。特别是作为世界主要粮食产区的中纬度和大陆中部地区将变干旱，夏天更为明显；作物生长期的水分条件恶化将导致农业减产。
温室气体增温在全球的分布是不均匀的，将会显著缩小热带与极地之间的温差，从而影响全球天气系统的热动力机制，显著改变决定区域气候的大气环流和洋流的格局。这种天气动力的变化将改变很多地理区域的生态和生产条件，而且极端天气事件发生的频率、出现时间、延时和分布都会变化。
人类活动的很多方面如农业、林业、渔业、人体健康、沿海的基础设施、聚落、交通运输等都会受影响。由于农业的普遍存在，由于其对人类生存的重要性和对气候条件的敏感性，气候变化对它的影响更受到高度重视。
（3）气候的波动与不确定性
气候变化包括长期平均状况的渐变，“正常范围”内的大波动，可能极端事件之类型、频率、强度和分布的变化，而且所有这些可能会同时出现。包括农业在内的人类活动不仅对平均状况的变化，而且对波动和预料不到的情况都应作出响应。气候波动尤其是极端事件的变动对人类社会的冲击，很可能比可预料的长期平均状况变化还严重。
对全球气候变化虽然已有了普遍的认同，但还存在一些重大的不确定性，有些学者甚至还有不同见解。例如，任振球①（图11-8）根据20世纪中北半球气温变化（a）、大气中CO2含量变化（b）、太阳活动周期平均相对黑子数（c）、巨行星地心会聚时地球冬至日公转半径改变量（d）和地球自转度（e）等演变的综合对比，从天文气候研究的角度认为，21世纪早期温度可能发生下降的趋势，在21世纪中期重新反弹回升。
未来气候的状况一般都由GCMs（普通环流模型或全球气候模型）导出，而大多数此类模型对与全球变暖有关的季节和区域气候变化的判断却大异其趣，尤其在区域降水量变化的判断上差异更显著，而区域温度变化的判断上差异较小。全球气候变化会在什么时候产生重要社会经济影响，也不是很明确的，部分原因是未来温室气体的排放量不确定。气候将渐变还是突变，也不确定。很多此类不确定性的根源，在于我们对全球气候系统的动态机制缺乏详细的认识。但气候本质上就是不确定的，所以这不能成为阻止分析气候变化（或不确定性）对经济和其他方面影响的理由。必须承认气候的波动性和不确定性，不管它是否“变化”，这是分析气候对社会经济负面影响的前提。