地球气候变化及其主要原因

(修订稿2）

杨新兴

中国环境科学研究院气候中心 , 中国 北京 100012

北京市 朝阳区 大羊坊街道 8号

摘要：162 字

（一）导致地球气候变化的主要因素是自然因素，而不是人为因素。（二）人为活动排放的温室气体不是导致全球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳更不是导致全球气候变暖的罪魁祸首。（三）导致全球气候变化的主要因素包括：（1）太阳辐射的的影响，（2）地球公转和自转的影响，（3）地球轨道参数的影响，（4）地球大气环流的影响，（5）下垫面的影响，以及（6）大气物质成分的影响。

关键词：气候变化；全球变暖；温室气体；二氧化碳；人类活动

中图分类号：P467 文献标识码: A

Climate Change on the Earth and Its Main Causes

Xinxing Yang

The Center of Climate Change and Impact Research,

Chinese Research Academy of Environmental Sciences,

Beijing 100012

China

MobileTel. 086 131 4624 6068

Fax: [phone]

Email address:

[e-mail]; [e-mail]

Corresponding author:

Xinxing Yang

The Center of Climate Change and Impact Research,

Chinese Research Academy of Environmental Sciences,

Beijing 100012

China

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Abstract: 116 words

The main factor of the earth's climate change is natural factors, rather than human factors. Human-made greenhouse gas emissions are not the major factor of global climate change, and carbon dioxide is not the main culprit of global warming. The main factors leading to global climate change include: (1) Change of solar radiation, (2) Impact of the rotation and revolution of the earth, (3) Change of orbital parameters of the earth, (4) Change of atmospheric circulation, (5) Change of sub-atmospheric cushion surface, and (6) Impact of atmospheric composition on the climate. Suggest that government leaders should not only listen to the words of the climate warming group, but also listen to the voices of their opponents

Keywords: Climate change；global warming；greenhouse gas；carbon dioxide；human activity

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作者简介：杨新兴（1940，12 - ）， 男， 汉族。河北省邢台专区任县岭南村人。中国环境科学研究院 ，气候中心，研究员。研究方向：大气环境污染，大气物理，地球气候变化.

1.引言

迄今为止，地球上的气候，自始至终都在不停地变化。对此，专家们似乎没有异议。然而，对于气候变化的原因，他们却有分歧；至于二氧化碳是否是导致气候变暖的最主要原因，他们的分歧就更大了。

一些专家认为，自然因素是影响气候变化的主要原因，而人为因素对地球气候变化的影响很小。人为因素不足以改变地球气候变化的基本规律。

另外一些专家则认为，人为因素对气候变化已经产生了很大的影响。人类活动排放的温室气体，是导致气候变化的主要原因，特别是人类活动排放的二氧化碳，已经成为当前全球气候变暖的最主要原因。

联合国政府间气候变化专门委员会（UN Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC) 的《气候变化评估报告》说：

全球气候正在变暖。人类活动排放的温室气体，是导致地球气候变化的主要原因，而人类活动排放的二氧化碳则是导致全球气候变暖的最主要原因。如果不采取控制措施，不减排二氧化碳，全球气候变暖将会给人类带来生态大灾难。

IPCC於1990，1995，2001，2007，2013，2021年，先后六次发布了关于全球气候变化问题的评估报告。气候变暖理论，是各次评估报告的主题内容。[1-7]

IPCC提出的气候变暖论，在世界上有很大的影响。在国内外,有不少人相信气候变暖论是真实的，是正确的，是科学的。特别是在中国的学术界里，有一些专家十分相信气候变暖论。他们坚持认为，全球气候变暖是不争的事实；并且说，气候变暖，不是伪科学。[8-14]

此外，在中国还有一些人把气候变暖论，奉为圣典，放到神坛上，接受一些人的顶礼膜拜。

低碳论是气候变暖论的翻版。低碳论秉承气候变暖论的衣钵，视二氧化碳为气候变暖的罪魁祸首。低碳论者主张开发低碳能源，发展低碳经济，过低碳生活。特别是在国内，还有人不辞劳苦，不惜工本，写出了一百多万字的所谓“低碳经济论”，“低碳发展论”，“低碳创新论”等学术大作；作者不顾年事高迈，不惜余力，为气候变暖论呐喊助威。[15-17]

曾几何时，气候变暖论，气候突变论，气候异常论，气候威胁论，气候危机论，气候恶化论，气候剧变论，几乎统治了全中国，笼罩了全世界。

值得注意的是，无论是在国内，还是在国外，气候变暖论的支持者大多都是政府官员和直接为政府服务的学术政客，而严肃的科学家和高等院校的教授们，则对此不屑一顾。在当今的世界上，气候变暖论的最大鼓吹者，当属美国前副总统小艾伯特·戈尔 (1948 - )先生。

IPCC提出的气候变暖论，自始至终，都遭到有理性的科学家们的尖锐批驳和有良知的社会公众的冷嘲热讽。[18-37]

就在IPCC 发表第一次气候变化评估报告后不久，一批对IPCC的气候变暖论持怀疑的科学家们，于1993年针锋相对地成立了一个组织，叫做“非政府间气候变化专门委员会 （NIPCC)”。 NIPCC 对 IPCC的发布的气候评估报告，逐条逐句地进行了严厉批驳。

美国前总统特朗普，曾经多次发表声明，宣称“地球气候变暖是一个大骗局。” 2017年3月28日，特朗普签署命令，撤销早前奥巴马政府为抑制气候变化而发布的一系列法案。2017年6月1日，特朗普宣布美国退出由197个国家为控制气候变化而签订的一项国际条约 --- 《巴黎协定》。

现在，气候变化问题的争议，已经不再是科学家们的专利，它已经延申到了政治、经济、文化、教育、外交，甚至宗教领域。

目前，关于气候变暖问题，在国际上有三种观点：一种观点认为，人为活动导致气候变暖。另一种观点认为，气候变暖是自然因素影响的结果。第三种观点认为，所谓气候变暖，纯系子虚乌有，是伪命题。

最近，显然是迫于科学界和公众舆论的压力，气候变暖论者悄悄地把“气候变暖”的说词，统统改为“气候变化”。 我们不得不说，这种改变不是基于科学的进步，而是为了规避人们对于“气候变暖论”的尖锐批评。

2.地球气候变化的基本规律

在气候学上，地球气候分为冷期和暖期。冷期又叫做冰期，或者冰河期； 暖期又叫温暖期， 或者间冰期。冷期和暖期的周期性交替变化，是地球气候变化的基本规律。

冰河期与间冰期气候有很大的区别。首先，冰河期和间冰期之间最大的区别，是地球上是否有冰川或冰盖存在。在冰河期里，地球上存在大量的冰川或者冰盖；在间冰期，地球上所有的冰川，或冰盖，全部都被融化，在地球上没有任何冰川或冰盖的存在。

其次，冰河期气候与间冰期气候的持续时间有很大的不同。地球上的冰河期气候持续时间一般为十万年左右，间冰期气候持续时间为100万年左右。在地球气候历史上，地球上的气候以温暖期为主。与冷期相比，暖期气候约占90%以上，冷期气候占比不到10%。

第三，在冰期和间冰期里，地表平均气温度差别很大。现在地球表面的平均气温约为15℃。在冰期里，地表平均气温比现在约低7-9℃；在间冰期里，它比现在约高8-12℃。

此外，在冰河期里，地球上的气候不会持续不断地变冷； 在间冰期里，也不会持续不断地变暖。所以地球气候又可以分为亚冰期和亚间冰期，以及所谓的副亚冰期和副亚间冰期。

最后，在气候学上，把冰河期连续多次出现的气候时期，称为大冰河期。在两个大冰河期之间的气候时期被称为大间冰期。大冰期气候的持续时间大约为数千万年，而大间冰期气候持续时间约为2-3亿年。

3. 地球气候变化的基本事实 [38]

在气候学上，地球上的气候研究内容主要可以分为：（1）地质时期的气候。（2）人类历史时期的气候，（3）近代的地球气候，以及（4）当代地球气候的历史背景。

3.1.地质时期的气候变化

大冰河期和大间冰期的交替变化是地质时期气候变化的最基本特征。迄今为止，地球上的气候至少经历过五次大冰河期。

第一次大冰河期发生在24亿年前至21亿年前的成铁纪和层侵纪的休伦冰期，其持续时间约3亿多年。

第二次大冰河期发生在8亿多年前到6亿3千5百万年前的成冰纪的瓦兰吉尔冰期，持续时间约为1亿多年。

第三次大冰河期发生在4亿5千万年前至4亿2千万年前的奥陶纪和志留纪的安第-撒哈拉冰期，持续时间约3千万年。

第四次大冰河期，发生在3亿6千万年前至2亿6千万年前的石炭纪和二叠纪的卡鲁冰期，持续时间约有1亿年。

第五次大冰河期，发生在200-300万年前，是距离今天最近的一个大冰河期。

3.2 人类历史时期的气候变化

人类历史时期的气候通常是指公元前4000年以来的地球气候。人类历史时期的气候变迁可分为下述多个时期：(1)大西洋期（公元前4050～公元前2650），亦称气候适宜期, (2)亚北方早期(公元前2650～公元前2050)，气候寒冷，(3)亚北方中期（公元前2050～公元前1500，气候温暖，(4)亚北方晚期（公元前1500～公元前750，气候寒冷，(5)希腊时代（公元前750～公元前150）。气候温暖，(6)罗马时代（公元前150～公元350），气候凉爽，(7)罗马时代后期（公元350～公元700），气候温暖。(8)8世纪(公元600～公元800)，气候寒冷，(9)气候最适宜期(公元800～公元1200)，(10)中世纪寒冷期（公元1200～公元1450），（11）中世纪温暖期(公元1450～公元1550)，（12）小冰期(公元1550～公元1890)。

3.3. 近代历史上的气候变化

从18世纪60年代第一次工业革命（1765年哈格里夫斯发明珍妮纺纱机）开始，直到今天的200多年期间的气候变化，我们称之为近代历史上的气候变化。近代历史上的气候也同样经历过多次的冷热交替变化。其间，从19世纪末期开始，直到20世纪40年代中期， 是世界性气候增暖时期。增暖的趋势在20世纪40年代达到顶峰，其间平均气温大约升高了0.7℃。20世纪40年代中期至20世纪80年代，气候明显变冷。平均气温下降了0.4℃。20世纪90年代开始，气温又开始缓慢升高，气候变暖，直到今天。

3.4. 当代气候变化的的历史背景

根据冰河期气候的定义，在冰河期里，地球上一定有许多永久性冰川或冰盖存在。目前，地球上还有约1500万平方千米的永久性冰川和冰盖存在。因此可以断定，目前的地球气候仍然处于某一个冰河期里。

另外，在地球历史上，大冰期持续的时间一般为数千万年，据此推定，起始于200万年以前的第四纪大冰河期气候，还远远没有结束。

因此我们可以断定，今天的人类以及地球上的其他一切生物，都还是生活在第四纪大冰川期的寒冷气候环境里。寒冷的气候条件，对人们的生存构成巨大的威胁，而温暖的气候条件更有利于人类的生存和生活。现在，假如地球上的气候真的变得越来越暖，那么对于我们所有人类来说，无疑将是一种福音！!

4. 地球气候变化的主要原因 [39]

现代气候学的研究结果表明，地球气候变化的主要原因包括：（1）太阳辐射的影响，（2）地球公转和自转的影响，（3）地球轨道参数的影响，（4）大气环流的影响，（5）下垫面的影响，以及（6）大气物质成分的影响。

4.1. 太阳辐射对地球气候的影响

太阳的热辐射是地球上气候变化的最基本的驱动力。 地球上不同地区的气候差异以及地球上一年四季的季节变化，主要是由于地球接受的太阳辐射能量的不同，以及随时间的变化造成的。

4.2, 地球绕太阳的公转和自转对气候的影响

地球围绕太阳的公转，导致地球气候在一年里有四季的变化。地球的自转导致地球上有黑夜和白昼的变化。

图 1. 地球围绕太阳的公转和自转

Figure 1. Rotation and revolution of the earth

Source: https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

4.3. 地球轨道参数对气候的影响

影响气候变化的地球轨道参数主要有三个：（1）地球公转轨道的偏心率，（2）地轴的倾斜，（3）春分点的进动 （岁差）。

4.3.1. 地球公转轨道偏心率的影响

地球轨道偏心率对气候的影响很小。但是偏心率的变化也会影响地球上的气候变化。地球轨道偏心率变化范围是0.017-0.067，目前为0.017，变化周期为十万年。偏心率变化影响地球轨道的近日点和远日点之间的距离，影响地球接受的太阳辐射能量，影响地球上的气候变化。偏心率的最大和最小值，分别对应地球上的冰河期和间冰期。

4.3.2. 地轴倾斜对气候的影响

地球自转轴（地轴）与公转轴的夹角，称为地轴的倾斜度。地轴的平均倾斜度是23.5度，其变化范围为21.5-24.5°，周期约4万年。

倾斜度变化导致地球不同纬度之间接受太阳辐射量差异，较大的地轴倾斜度意味着高纬地区接受更多的太阳辐射。

地球自转轴（地轴）的倾斜是导致地球气候的季节性变化的一个主要原因。

图2. 地轴倾斜对气候的影响

Figure 2. Impact of tilt of earth axis on the climate

Source: https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

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地轴的两种微小变动，分别叫做地轴的进动和章动。地轴的进动和章动，可能会导致地球气候的极冷或者极热的变化。

图3. 地轴的进动和章动对气候的影响

Figure 3.Impact of the precession and nutation of the earth axis on the climate

Source:

https://cn.bing.com/images/search?q=ImageHoverTitle&form=IQFRML&first=1)

4.3.3. 岁差对气候的影响

岁差也叫年差，是指回归年与恒星年的时间长度差。一个回归年的时间长度为365天5小时48分46秒。一个恒星年的时间长度为365日6小时9分10秒。

一个岁差 = 365日6小时9分10秒 - 365天5小时48分46秒

= 20 分 20.45 秒

岁差又叫春分点的进动 ( precession of spring equinox)。春分点进动周期为 25,800 年。

春分点的进动影响到地球一年四季的气候变化。

4.4. 大气环流对气候的影响

大气环流是影响地球气候的一个重要因素，对气候的形成有着至关重要的意义。大气环流引导着不同性质的气团活动、锋、气旋和反气旋的产生和移动。常年受低压控制，以上升气流占优势的赤道带，降水充沛；相反，受高压控制，以下沉气流占优势的副热带，则降水稀少，气候干燥。

4.5. 下垫面对气候的影响

大气层的下垫面是影响地球气候变化的一个重要因素，主要表现在四个方面：（1）海陆差异的影响，（2）洋流的影响，（3）地形的影响，（4）地表物质构成的影响。上述因素造成地表对太阳辐射的吸收和反射能力的差异，从而影响到地球上的气候。

4.6 大气成分对气候的影响

人类活动排放的污染物，造成严重的大气环境污染，专家们对此没有异议。但是，对于大气污染物是否会导致气候变暖，专家们却有分歧。

一些专家们认为，全球气候正在变暖。人类活动排放的温室气体，例如，甲烷，二氧化碳，一氧化二氮，臭氧，氯氟烃等温室气体是导致全球气候变的主要因素。

另外一些专家们则认为，人类活动排放的污染物 --- 大气颗粒物，增加了大气的反照率，导致地表吸收的太阳辐射能减少，导致气温下降，地球气候变冷。

5.0 结论及建议

（一）导致地球气候变化的主要原因是自然因素，而不是人为因素。人为因素不足以撼动地球气候变化的基本规律。

（二）人为活动排放的温室气体不是导致全球气候变化的主要因素，而人类活动排放的二氧化碳更不是导致全球气候变暖的罪魁祸首。

（三）导致地球气候变化的主要因素包括：（1）太阳辐射的影响，（2）地球公转和自转地的i影响，（3）地球球轨道参数的影响，（4）大气环流的影响，（5）下垫面的影响，以及（6）大气物质成分的影响。

（四）建议政府领导人, 在气候变暖问题上，不要仅仅听信气候辩论者的一家之言，冒然决策；同时还要耐心地听听反对者的声音。

致谢

王文兴院士、任阵海院士和苏福庆教授，在作者撰写论文过程里，始终不渝地给予热情支持和鼓励，并提出中肯的意见和建议，作者受益良多。另外，还有冯丽华高级工程师，帮助资料查新。在此，谨向他们表示最诚挚的谢意。

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