6.2.3氣候變化的事實
《第二次氣候變化國家評估報告》指出，百年尺度上，中國的升溫趨勢與全球基本一致。1951~2009年，中國陸地表麵平均溫度上升1.38℃。1950年代以來，中國降水無明顯的趨勢性變化，但是存在20～30年尺度的年代際震蕩。1960年代以來，東亞夏季阻塞高壓有增強的趨勢，副熱帶高壓與南亞高壓也有增強，冬、夏季風則均減弱。1950年代以來中國地麵總輻射量減少。
過去百年全球平均氣溫的變化（引自IPCC2001）1951年以來，中國的高溫、低溫、強降水、幹旱、台風、大霧、沙塵暴等極端天氣氣候事件的頻率和強度存在變化趨勢，並有區域差異。強降水事件在長江中下遊、東南和西部地區有所增多、增強，全國範圍小雨範圍有所減少。全國氣象幹旱麵積呈增加趨勢，其中華北和東北地區較為明顯。冷夜、冷晝和寒潮、霜凍日數減少，暖夜、暖晝日數增多，登陸台風頻數下降，帶來的降水量明顯減少。全國大霧日數略減，東部霾日明顯增加。北方地區沙塵暴頻率總體顯著減少。
自1950年以來，中國大部分地區冰川麵積縮小了10%以上，1990年以來退縮加速，已導致幹旱區內陸河流的徑流顯著增加，但也存在冰湖潰決等災害的潛在風險。多年凍土的麵積減小、溫度升高，活動層厚度增加。青藏高原由於多年凍土退化，每年釋放的水量估計達50億～110億立方米。20世紀後半葉以來，青藏高原積雪深度明顯增加，但20世紀以來大幅減少，新疆北部最大積雪深度顯著增加，東北－內蒙古地區積雪深度雖無明顯變化，但20世紀90年代波動加大。1950年以來，渤海和黃海北部海冰、北方河流和湖泊結冰日數和冰的厚度均呈減小趨勢。
蒸發皿觀測到中國大部分地區年蒸發量呈減少趨勢，西北地區最為顯著。1968年後，華南沿海和北方夏季徑流減少，長江流域夏季徑流增加。鬆花江、遼河、海河和黃河流域的年徑流量明顯減少，長江、海河、黃河流域湖泊濕地萎縮。近30年來，中國近海海水溫度呈上升趨勢，冬季升溫比夏季明顯。1977~2009年，中國海平麵平均上升速率為每年2.6毫米。
氣候代用指標表明，過去1萬年的氣候存在千年尺度的周期變化，過去2000年存在百年尺度的冷暖、幹濕波動，各地“中世紀暖期”“小冰期”和“20世紀暖期”的出現和持續時間各不相同。中世紀暖期氣候溫暖、小冰期氣候寒冷，但是中世紀暖期的溫暖程度與20世紀暖期相比尚待進一步確定。過去1000年間，中國大範圍持續幹旱事件大多出現在寒冷氣候背景下。過去500年，中國北方多雨的降水分布型在相對溫暖背景下的出現頻率高於相對寒冷背景。
6.2.4氣候變化的原因
氣候變化的原因可以分為自然因子和人為因子兩大類。自然因子主要包括火山活動、太陽變化，以及氣候係統內部因子的變化等。人為因子主要包括人類為了改變生存條件所進行的各類活動。中國氣候變化是全球與區域尺度、自然因子和人為因子共同作用的結果。
自1750年工業革命以來，化石燃料消費及其他人類活動導致地球大氣中CO2、CH4、N2O以及含氯氟烴等溫室氣體和大氣氣溶膠濃度迅速增加。2008年，中國大氣本地站觀測到的大氣CO2年均濃度已達386.1～393.8ppm；1997~2007年，瓦裏關全球本地站大氣CO2濃度年均增長率約每年2.0ppm，大氣甲烷、氧化亞氮、六氟化硫濃度也呈上升趨勢。2007年，上甸子觀測到的CFC-11、CFC-12和HCFC-22等溫室氣體年均濃度與國外本底站相當。與北美和歐洲一些地區一樣，中國對流層臭氧屬於北半球高值區。中國大氣氣溶膠散射效應較強，區域混合氣溶膠的濃度相對不高，多種氣溶膠綜合的氣候“冷卻”效應明顯，對大尺度環流的影響與國際上的前期研究結果明顯不同。
人類活動也可以通過改變地標特征而影響氣候。1980年以來，中國陸地生物圈顯示出碳彙的作用。
輻射強迫是氣候變化的驅動力，對1759年工業革命以來上述因子所產生的全球氣候變化輻射強迫的最新估計是：長壽命溫室氣體（包括CO2、CH4、N2O和鹵代烴）為+2.63［±0.26］瓦/米2；平流層和對流層臭氧分別為-0.05［±0.1］瓦/米2、+0.35［-0.1，+0.3］瓦/米2；大氣氣溶膠（包括硫酸鹽、有機碳、石墨碳、沙塵和海鹽）的總直接輻射強迫為-2.03瓦/米2，人為氣溶膠（包括硫酸鹽、有機碳和石墨碳）的直接效應為-0.23瓦/米2。間接輻射強迫（包括雲反射率效應和雲生命期效應）為-1.93瓦/米2。由土地利用及沉積在雪麵上的黑碳氣溶膠引起地表反照率變化而產生的輻射強迫分別為-0.20［±0.20］瓦/米2和+0.10［±0.10］瓦/米2。
火山噴發具有複雜的氣候效應。據統計，其全球輻射強迫大約是-0.2瓦/米2，北半球平均為-0.3瓦/米2，略小於人為氣溶膠產生的輻射強迫。但是，即使是一次很強的的火山活動對地麵溫度的影響也不超過幾年，故難於估計其長期氣候效應；自工業革命以來，太陽變化所產生的氣候變化輻射強迫為+0.12［-0.06，+0.18］瓦/米2；地熱可以歸類於自然強迫因子。現有資料顯示，海洋和陸地的地熱流分別是0.101瓦/米2和0.065瓦/米2，海陸麵積加權的全球平均值為0.087瓦/米2，相當於人為強迫因子的1/20左右。
氣候係統內部各圈層的相互作用造成氣候變化，其中海洋與大氣相互作用的年際及年代際時間尺度上，如厄爾尼諾、南方濤動、太平洋年代際振動，以及溫鹽環流和經向翻轉環流等對全球和中國氣候變化都有明顯影響。特別是可能與全球溫度變化存在一定的聯係。例如厄爾尼諾與拉尼娜現象對全球溫度在年代際尺度上可能造成0.1～0.3℃的影響。
但是，20世紀後50年的氣候變化幾乎不可能用自然原因和氣候係統內部因子的變率來解釋，人類活動產生的外強迫很可能是造成氣候變暖的主要原因。特別值得注意的一個問題是，在研究氣候變化的歸因時，必須分清時間尺度。地球氣候可以在年際、年代際、百年、千年、萬年、幾十萬年、百萬年，甚至千萬年到億年的時間尺度上發生變化，而造成有關變化的驅動力（強迫）在不同的時間尺度上可能是很不相同的。
6.2.5氣候變化的影響
（1）氣候變化對各領域的影響
氣候變化對中國農業的影響利弊共存，以弊為主，東北水稻種植麵積由於氣候變暖擴展明顯，冬小麥的種植北界少量北移西擴，由於增溫小麥蓄水量加大、冬春抗寒力下降；氣候變化導致病蟲害種類和世代增加、危害範圍擴大、經濟損失加重；氣候變化造成化肥、農藥等投入加大，農業生產成本增大。極端天氣氣候事件增多，如華北持續幹旱、南方幹旱、極端高溫和極端低溫等對農業危害均呈加重態勢。
全球氣候變化對中國水資源的時空分布產生了一定的影響，在全球受暖背景下，區域性洪澇幹旱災害有增多增強趨勢；中國主要江河流域降水、水麵蒸發及實測徑流量發生了不同程度的變化，總體上，海河、黃河、遼河等北方河流的實測徑流量減少較為明顯。
氣候變化對中國的生態係統與生物多樣性產生了可以辨識的影響，凍土變化對生態影響顯著，導致長江、黃河源區以及內陸河山區生態係統退化。樹種分布變化、林線上升、物候期變化、生產力和碳吸收增加、林火和病蟲害加劇等；草地退化加劇、草地物候期變化、草地生產力隨降水變化而有地域差異；內陸濕地麵積萎縮，功能下降；氣候變化加重荒漠生態係統的脆弱形式。氣候變化還影響到動物、植物和為生物多樣性、棲息地以及生態係統景觀多樣性、某些物種的退化、滅絕也與氣候變化有關。
氣候變化影響大洋環流和季風的變化，通過黑潮和東亞季風的變化影響中國近海和海岸帶環境。1989~2009年，中國近海海水溫度明顯升高，平均升高0.6℃，海平麵持續上升，平均上升5厘米，近岸海域赤潮災害加劇、珊瑚礁和紅樹林生態係統退化、生物多樣性減少等；風暴潮的發生頻率、強度和災害增加，海岸侵蝕和鹹潮入侵等海岸帶災害加重，並顯著影響沿岸濕地生態係統。
中國風暴潮發生的次數無明顯增多，但強度有加強的趨勢；中國海極值波高在北部區域有減小趨勢，南部有增大趨勢。近幾十年來，近海各種生態災害頻頻出現。
氣候變化在中國所引起的高溫熱浪等極端天氣事件頻發，不僅影響人體健康，同時也會使傳染疾病的患病風險增加。
（2）氣候變化對區域的影響
中國地域遼闊，氣候多樣，不同區域的地理環境、氣候特征、經濟發展水平等差異顯著，氣候變化對各區域的影響也有所不同，生態環境越脆弱的地區，受氣候變化的影響越顯著。
華北地區：近50年年均氣溫呈明顯上升趨勢，增溫率為每10年0.22℃，降水逐年減少，氣候暖幹化明顯，加劇了水資源緊張態勢，引起淺層地下水位不斷下降。氣候變暖導致熱量增加，從而影響該地區的農業產量及布局。
東北地區：近50年年均氣溫上升率為每10年0.3℃，降水量呈略減少趨勢，減少速率為每10年15毫米，降水減少，蒸發增加引起東北西部特別是吉林省中西部地區幹旱趨勢加重，土地向沙漠化和鹽漬化發展，而農作物由於積溫增加、種植麵積擴大，糧食生產由於受降水影響而波動增大。
華東地區：1961~2005年平均氣溫上升率為每10年0.21℃，降水量沒有明顯的變化趨勢，氣候變暖常伴隨熱浪發生頻率及強度的增加，導致人體心血管、腦血管及呼吸係統等疾病的發病率和病死率增加。夏季持續高溫導致用電量不斷增長，高溫期間（日最高溫度大於35℃）上海地區日最高溫度每增加1℃，日用電量增加367萬千瓦時，嚴重影響區域能源安全。20世紀80年代以來，洪澇災害日趨加重，發生頻率逐漸增加。
華中地區：1961~2005年平均氣溫上升率為每10年0.12℃，降水量變化趨勢不明顯，但降水量的時空分布變化明顯。氣候變化引起該地區洪澇災害加劇，濕地麵積不斷減少，氣候變化還是因該地區適宜於釘螺和血吸蟲生長的時期在過去幾十年中有不同程度的延長，血吸蟲病暴發概率增大。
華南地區：近50年年均氣溫上升率為每10年0.16℃，而年平均降水沒有明顯變化，氣候變化使得登陸華南熱帶氣旋個數減少，強度增大，登陸時間偏早，移動路徑複雜。南海海平麵加速上升，1993~2006年，南海海平麵平均上升速率為每年3.9毫米。氣候變化特別是長期的人類活動還引起華南地區紅樹林和珊瑚礁生態係統嚴重退化。氣候變化伴隨大規模城市化疊加作用，使得珠三角城市群災害加劇，用水安全風險加大。
西南地區：29世紀40年代，川西高原、雲貴高原的增溫趨勢明顯，而四川盆地氣溫存在明顯的下降趨勢，降水表現為降水日數的逐漸減少。氣候變化引起幹旱、洪澇災害頻次增多，程度加重，山地災害呈現出點多、麵廣、規模大、成災快、暴發頻率高、持續時間長等特點，該地區山地災害占全國同類災害的30%～40%以上。氣候變化加劇了西南地區生物多樣性減少、生態係統退化、岩溶地區石漠化。
西北地區：近50年區域年平均增溫率達每10年0.37℃，降水量變化的時空分布不均。氣候變化對西北地區的水資源造成嚴重影響，約82%的冰川處於退縮狀態。地下水資源總體呈減少趨勢，一些地區土地沙化問題突出。氣候變暖還影響西北地區農牧業發展，近50年的氣候變暖雖然使綠洲灌溉區農作物產量提高了10%～20%，但使雨養農業區作物產量減少了10%～20%。
青藏地區：20世紀80年代，青藏高原冬春積雪日數增多，而90年代呈減少趨勢。念青唐古拉峰地區的冰川近期也出現了較大變化，喜馬拉雅山脈西段的納木那尼冰川正在強烈萎縮，冰川末端在1976~2006年平均退縮速度為每年5米左右，2004~2006年退縮速度達到每年7.8米，表現出近期加速後退態勢。隨著氣溫的升高，多年凍土化顯著。高原牧區氣候變暖，加劇草地水分的散失，牧草生長發育受阻，產草量下降，優良牧草比例下降，雜類草的比例上升。
6.3應對全球變化
6.3.1應對氣候變化實驗
為了應對未來氣候變化，美國於20世紀90年代在其西南部的亞利桑那州的沙漠中建造了實驗基地“生物圈2號”。
“生物圈2號”（Biosphere2）是把地球本身稱作“生物圈1號”而得名，由美國前橄欖球運動員約翰·艾倫發起，並與幾家財團聯手出資，委托空間生物圈風險投資公司承建，曆時8年，耗資1.5億美元。
“生物圈2號”計劃設計在密閉狀態下進行生態與環境研究，幫助人類了解地球如何運作，並研究在仿真地球生態環境的條件下，人類是否適合生存的問題。為了盡量貼近自然環境，該圈中的土壤、草皮、海水、淡水均取自外界的不同地理區間，通過一定的人工處理再利用。例如，實驗用的海水是將運進來的海水和淡水按照適當比例配製而成的。
“生物圈2號”占地1.28公頃。地上部分為塗有粉劑的立體鋼架構型，配有雙層玻璃窗板；地麵部分為焊接不鏽鋼板，並用鋼墊密封。總體積約為180000立方米。其內部主要由7種生態群落區和兩個大氣擴張室（也稱作“肺”）組成。此外，還設有能量中心和冷卻塔等設施。
與地球生物圈類同，生物圈2號在物質上閉環，通過工程手段禁止它與外界大氣和地下土壤進行物質變換。在能量上開環，允許太陽光通過玻璃結構供植物進行光合作用，同時引入電能供技術係統操作運轉。在信息上也同樣開環，通過計算機係統、電話、攝像、電視與外界進行數據信息交換，並通過電視可以與外界工作人員及親屬進行麵對麵交談，還可放映電影和收看商業電視節目。電能及熱控能源從外界通過氣密裝置輸送進來，當進行能量轉移時，不允許內外流體進行任何形式的交換或混合。
生物圈2號有5個野生生物群落（熱帶雨林、熱帶草原、海洋、沼澤、沙漠）和兩個人工生物群落（集約農業區和居住區）。它們以地球北回歸線和南回歸線間的生態係統為樣板，分別由美英生物和生態學家設計而成。
圈內共有約4000個物種，其中動物（包括軟體、節肢、昆蟲、魚類、兩棲、爬行、鳥類、哺乳等）、植物（包括浮遊、苔蘚、蕨類、裸子和被子等）約3000種，微生物（包括細菌、黏菌、真菌、微藻等）約1000種，它們分別來自澳大利亞、非洲、南美、北美等地。
野生生物群落中生存環境並不一致，該係統內既有高大的樹木（如紅樹），也有矮小的灌木草叢植物，錯落有致、恬靜秀美。此外，還有海洋、海灘、淺鹹水湖、珊瑚礁和海水等。生物群落間均有相對獨立的生態區將它們互相隔開，例如熱帶草原和沙漠被一簇灌木叢隔離。為了保護各個群落不受環境脅迫，在其周圍種植了耐性強的植物（例如熱帶雨林的周圍是濃密的薑科植物），以保護內部樹種免遭側麵強光照射，而與海洋的界麵間種有竹子來抵禦鹽分滲入。
4男4女共8名科研人員於1991年9月26日首次進駐生物圈2號，1993年6月26日走出，停留共計21個月，在各自的研究領域內均積累了豐富的科學數據和實踐經驗。來自英國、墨西哥、尼泊爾、南斯拉夫和美國等5國的4男3女共7位實驗人員在對首批結果進行評估並改進技術後，於1994年3月6日二次進駐，工作10個月後於1995年1月走出。他們在這期間對大氣、水和廢物循環利用及食物生產進行了廣泛而係統的科學研究。
生物圈2號是世界上最大的閉式人工生態係統，它使人類首次能夠在整體水平上研究生態學，從而開辟了了解目前地球生物圈全球範圍生態變化過程的新途徑。更為重要的是，它將作為首例永久性生物再生式生保係統的地麵模擬裝置，有可能應用於人類未來的外星球定居和宇宙載人探險。
生物圈2號的“神經係統”是一個完整的計算機數據采集和控製係統，它是從位於居住區的指揮室輻射出的微處理機網絡係統。這一內部“神經係統”通過信息通路與外界附近的“飛行控製”樓內的計算中心相聯通。該樓作為分析中心而成為生物圈1號和2號間獲取分析數據及通訊的主要窗口。居住區內的指揮室通過遍布圈內的5000多個傳感器（每15分鍾記錄一次並讀入無限增長數據庫），有效地控製所有主要的操作參數，如溫度、濕度、光強、水流量、pH值、CO2濃度、土壤濕度、儀器運作狀態等，並能進行數據傳感器及所有報警裝置的狀態顯示。每件裝置均有手動控製開關以防“神經係統”任何部位的失靈。盡管整個圈內為熱帶氣候，但由於不同生物群落對冷暖的要求不同，因此，各自又有相對獨立的溫度。
由於生物圈2號位於海拔1200米的沙漠上，其外圍大氣壓不是標準壓力1013百帕，而僅約為882百帕，因此，其內壓隻能略高，即為882.4百帕。利用機械係統模擬地球自然環境，例如，製造海洋波浪、潮汐、溪流、瀑布以及按照季節要求控製風、雨、濕度等，並控製鹽分梯度及營養循環速度和進行海水淡化。
最初，生物圈2號實驗目的是研究人類及多種生物（植物和動物），在密封且與外界隔絕的人造係統中，是否可以經由係統內的空氣、水、營養物的循環與重複使用下而能夠健康、快樂地生存下來。
在1991~1993年的實驗中，研究人員發現：生物圈2號的氧氣與二氧化碳的大氣組成比例，無法自行達到平衡；生物圈2號內的水泥建築物影響到正常的碳循環；多數動植物無法正常生長或生殖，其滅絕的速度比預期得要快。經廣泛討論，確認“生物圈2號”實驗失敗，未達到原先設計者的預定目標。
這證明了在已知的科學技術條件下，人類離開了地球將難以永續生存。同時證明：目前地球仍是人類唯一能依賴與信賴的維生係統。
多年來，人類夢寐以求地憧憬著衝出地球，向宇宙進軍。隨著地球環境的惡化，這種願望裏似乎又加進了逃離的色彩，人們上下求索，加快了尋找“諾亞方舟”的步伐。地球環境是在經曆了幾十億年的風風雨雨後形成的，對這種異常可靠的結構，人們渴望窺其脈絡，望其項背，但卻決不是簡單的人工模仿再造能夠完成的。
“生物圈2號”的失敗告誡我們，人類在茫茫宇宙中隻有地球這一處家園，逃離和束手待斃都是於事無補的。地球不是實驗室，隻有善待和保護她才是我們真正的出路。
6.3.2人與自然和諧相處
人與自然和諧相處，就是生產發展、生活富裕、生態良好。生產發展是生活富裕的基礎和前提，生活富裕是生產發展的動因和目標，生態良好是生產發展和生活富裕的保證和條件。人與自然和諧相處，絕不是要回複到過去人們在自然麵前消極順從、無所作為的狀態，而是要充分發揮人的主觀能動性，進一步解放和發展生產力，同時轉變發展方式，盡可能減少對自然的破壞，實現生產發展、生活富裕、生態良好相統一。