6．4 气候变化
地球上的气候逐年有变化。这种变化一方面是环绕平均值具有或大或小振幅的变化，另一方面是气候逐渐变恶劣或变好。气候变化可以是周期性的，也可以是非周期性的。
根据世界气象组织对历史气候各时期的划分规定，10年以下时间尺度的变化，不看作为气候变化。近代或现代气候变化是指有气象记录以来的气候变化，其时间尺度大约为几十年到几百年之间；历史时期气候变化是指人类有文字记录以来的气候变化，这随地区而不同，其上限为公元前5000年左右，即大约同冰后期气候最温暖时期相接，其下限同气象记录开始时相接；再早为地质时期的气候变化。
研究地球气候史对不同时代有不同的研究方法。历史时期的气候变化，一般使用物候、史书、方志等方法；近代气候变化主要依据观测记录来进行研究。地质时期的气候变化见第十一章2节。
（1）历史时期气候变化
布鲁克斯（C. E. P. Brooks, 1500）研究纪元后世界的气候变化时指出，气候变化并不完全是局部现象，而是具有全球变化的倾向，有的这一洲和那一洲有同步的变化，有的又是相反的变化，有的在这一时期同步，在那一个时期又相反。在欧洲和亚洲，纪元后100～600年比较温暖而干旱。600～1000年欧洲较干，亚洲雨水较多。1400年后欧洲大陆比较干燥，欧洲冰河减弱。1500～1700年欧洲冰河又发展，亚洲雨水也较多，里海水位上升。1850以后，欧洲冰河很快退却，亚洲气候也稍干，里海水位下降，北美西部与亚洲有同步变化倾向，北尼罗河一带的气候变化有时与亚洲是一致的，有时又是相反的。
竺可帧对中国历史时期的气候变化作过大量的研究后指出，从公元100～1600年，以4、6、7、15等世纪为干燥，12及14世纪为小湿润，这个结果与布鲁克斯的研究大致一致。
挪威冰川学家曾做出冰川后期近万年来挪威的雪线升降图（图6—14），从图上看出雪线升降的幅度不小，它显示冰后期气候变化相当明显。竺可桢根据中国古代的物候记录作出冰后期的近5000年温度曲线与之比较，变化趋势相近，并指出：①近5000年中的最初2000年，即从仰韶文化到安阳殷墟大部分时期的年平均温度比现在高出2℃左右，冬季1月高出3～5℃。②从公元前1000年的周代初以后，中国气候有一系列冷暖变动，其最低温度时期分别在公元前1000年，公元400年，公元1200年和公元1700年。温度变化1～2℃。③在每一个400～800年的期间里，可以分出50～100年为周期的波动，温度变化0.5～1℃。④近5000年气候变化的特点是：温暖期持续时间越来越短，温暖程度越来越低。寒冷期越来越长，程度越来越强。任何最冷时期似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传输到欧洲、非洲大西洋海岸，同时也有从北向南传输的趋势。
中国从15世纪到20世纪的近500多年中,气候变冷有公元1470～1520、1620～1720、1840～1890和1954以后;这种变化与日本诹访湖近500年结冰的记载相一致。
（2）近代气候变化
图6—15是1866～1998年地球表面平均温度曲线图。由图看出，1886年至今，温度脉动式变化，时高时低，但总的趋势是在升温，1998年比1866年升高了1.3℃。1998年升至最高温，从曲线变化规律看，未来还应该是脉动式变化，短期内升至最高后可能又有一个短时段降低，然后又会有升降，但未来一段时间温度仍维持在较高水平。
（3）气候变化的原因
气候形成和变化的因子包括内部因子和外部因子两大类。内部因子是气候系统内的热力、动力和下垫面诸因子及其相互作用。外部因子是指宇宙及地球内部因子和人类活动。所谓宇宙因子包括气候系统上边界以外的太阳、月亮引潮力和太阳活动及天文因素等。地球内部因子是指来自气候系统下边界以下的地球内力作用，诸如大陆漂移、造山运动和火山爆发等。关于近年人们关注的引起气候变化的El Nino和La Nina现象，在第七章3．4节中论述。
随着科学的发展，技术的进步，人类的生产活动达到了很高的水平。人类活动的加剧对局地气候产生深刻的影响是不言而喻的（如城市气候），对全球气候产生的影响也越来越受到人们的关注。如CO2等含量增加造成的“温室效应”，大气中尘埃增加造成的“阳伞效应”，海洋油污染造成气候的“沙漠化效应”，城市发展造成气候的“热岛效应”，建造水库造成的“湖泊效应”等正在影响着气候。所谓温室效应是指大气中的二氧化碳、一氧化二氮、臭氧、氯氟烃等气体象花房上的玻璃一样，具有让太阳辐射透过，却不让花房内的长波辐射通过的保温效应，但应说明的是，如果没有上述温室气体的温室效应，地球的平均温度将会是-18℃，而不是现在这样适合人类生活的15℃。所谓阳伞效应是指大气中的尘埃（如火山灰、海浪泡沫进入大气中的盐粒、灰尘、工业烟尘废气等）遮住太阳光进入地球的效应。所谓沙漠化效应是污染海洋的油膜抑制水分蒸发，阻碍蒸发的潜热转移，引起海水、海面空气升温的效应。热岛效应是指城市大气污染使城市气温高于郊区的效应。湖泊效应是指水库水体热容量大和水体蓄热，使水库及附近地区气温升高，气温较差减小，降水发生变化等的效应。