造成气候变化的因子包括内部因子和外部因子。内部因子主要指气候系统内部各成员之间复杂的反馈作用，外部因子包括太阳辐射的变化、地球运动的变化、大陆漂移和火山活动和人类活动的影响等。2007年，IPCC发布的第四次评估报告指出，20世纪中叶以来大部分的全球平均温度的升高很可能（大于90%的可能性）是由于人类活动造成温室气体浓度增加所导致的，也就是说最近50年的气候变暖变化很可能主要是由于工业革命以来人类活动引起的。
6.2面对全球变化〖1〗6.2.1“全球变化”概念的延伸和拓展“全球变化”是近年来一个人人都耳熟能详的新名词，但“全球变化”的首次提出并不在自然科学领域。20世纪70年代，国际社会科学团体使用“全球变化”一词主要用来表达人类社会、经济和政治系统愈来愈不稳定、特别是国际安全和生活质量降低这一特定意义。那时候，“全球变化”与气候变化等问题似乎并没有什么内在关系。
在随后的不长时间里，人类社会逐渐面临日趋严峻的资源、环境和发展等诸多问题的挑战。到了20世纪80年代，自然科学家便借用并拓展了“全球变化”的概念，将原先的定义延伸至全球环境，也就是将地球的大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的变化纳入了“全球变化”的范畴，并突出地强调环境系统及其变化。由于人类与地球环境的关系密不可分，因此，“地球环境系统”一词也就涵盖了相关的人类社会和经济的内容。
现在，全球变化已经成了一个专门的学科，为世界各国政府和社会公众所关注的规模最大的国际科学活动。全球变化研究的科学目标是：描述和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制、变化规律以及人类活动对地球环境的影响，从而提高对未来环境变化的预测能力，为全球环境问题的宏观决策提供科学依据。
全球变化研究既涉及全球变暖、臭氧空洞、森林砍伐和生物多样性锐减等全球性问题，也包括区域性酸雨、污染物质远距离输送、热带雨林锐减、海岸带退缩、海水入侵、湖泊萎缩和沙漠扩展等区域性问题。其中，全球气候变化则是包含于全球变化之中的相对重要的问题。
我们赖以生存的地球是一个极其复杂的系统，而气候系统是构成这个地球系统的重要一环。在漫长的地球历史中，气候始终处于不断的变化中。气候变化的原因，可概括为自然的气候波动与人类活动影响两大类。前者包括太阳辐射的变化、地壳的运动等，后者包括人类燃烧矿物燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度的增加、硫化物气溶胶浓度的变化、陆面覆盖和土地利用的变化等。
在气候系统的自然变化中，最重要的方面是大气与海洋环流的变化，这种变化有时还可能伴随着陆面的变化。在年际时间尺度上，厄尔尼诺、南方涛动（ENSO）和北大西洋涛动（NAO）是大气与海洋环流的重要例子，它们的变化影响着大范围甚至半球或全球尺度的天气与气候变化。
不同时间尺度上气候变化的原因是不一样的。从千年或万年以上时间尺度来看，地球轨道参数是主要的影响因子；在百年至千年的时间尺度上，则主要受太阳活动强度变化影响；在年代际及年际变化上，气候系统的内部震荡（海陆气相互作用）发挥着相当重要的作用；在工业革命之前，地球气候变化主要受自然因素的驱动；工业革命之后，人类活动的影响逐渐增加，近50年的气候变化主要是由人类活动引起的。
气候变化既有正面影响，也有负面影响，而后者则尤其受到关注，因为它会严重影响地球自然生态和人类生活，甚至给人类的生存带来危机。于是，气候变化就不再单单是一个科学问题、环境问题，而且上升为能源问题、经济问题和政治问题。
6.2.2温室气体与温室效应
谈到气候变暖，温室效应是个绕不开的话题。温室效应不是一个新名词，早在1896年，瑞典科学家斯万特·阿尔赫尼斯就预言燃料释放二氧化碳将导致气候变暖，并首创“温室效应”一词。我们不能不佩服斯万特的前瞻性，因为工业革命以来，人类用自己的聪明大脑创造的经济腾飞，其负面影响正按照科学家的预言亦步亦趋。
“温室效应”这个词其实用得实在风趣也实在恰如其分。“温室”当然是用玻璃建成的，这种用玻璃建成的房子，其光学上的最大的特点就是能透过短波辐射，吸收长波辐射。太阳光主要是短波辐射，而地球上绝大多数物体向外释放的却都是长波辐射。短波辐射可以透过玻璃照入室内，而室内的物体向外释放的长波辐射却被玻璃所阻挡，于是玻璃就起到了透光、保暖的作用。
使用类似玻璃、可以透过短波辐射、阻挡长波辐射特性的材料制造的农田蔬菜大棚和花卉基地的温棚，就充分利用了“温室效应”的原理。由于玻璃具备这种奇特的性能，所以长期以来就被人们所推崇，认为玻璃的发明其重要程度不亚于四大发明。
温室气体通常是指大气中那些让太阳短波辐射自由通过，同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射，对地表有一种遮挡作用的气体。这些气体的性质和温室表面的玻璃或塑料薄膜相似，给地球近地层带来“温室效应”，因此被称为“温室气体”。1827年，大气中温室气体的增暖效应，首先由一位法国科学家发现，并指出了大气中和温室玻璃内情况的相似性，这就是温室效应名称的由来。温室气体造成的增温效应与全球变暖关系密切，其原理和自然温室效应相同。全球变暖会对气候带、水资源、生态系统、海平面的上升、自然灾害的增加、农业和人体健康有重要的影响。防止温室气体最主要、最基本的对策是加强国际合作，减少温室气体的排放。温室气体主要有二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氟氯烃化合物（CFC）等。
在没有人类活动影响时，大气中二氧化碳的主要来源是海洋和地幔以及大气中的化学反应，主要去向是陆地植物。与人类活动有关的大气二氧化碳主要来源是化石燃料燃烧，工业生产，人和动物的呼吸，陆地植被的破坏及生物体燃烧等。其中最为主要的是化石燃料的燃烧，还有土地利用（森林砍伐和草地变成耕地）造成二氧化碳净排放量。人类活动已经对二氧化碳的来源和去向产生了越来越明显的影响。由于大量二氧化碳被排放，其吸收问题也日益受到关注，其中植物的光合作用和海洋的吸收是最主要的去向。
大气中甲烷的增加，一般认为主要是人类活动使其来源增加造成的，但也不能排除大气污染造成的去向减少。大气甲烷的主要来源是生物圈，生物活动产生甲烷的过程非常复杂，包括厌氧微生物作用下的有机物分解，产甲烷细菌作用下的氢气和二氧化碳反应，乙醛的分解。任何使地表生态系统的局地环境缺氧或使其温度发生变化的人类活动都可能使大气甲烷的生物来源发生变化，造成甲烷浓度变化。与人类有关的大气甲烷的生物来源主要是水稻田和食草家畜，大气甲烷的非生物来源主要是生物体的各种燃烧过程和石油天然气以及煤矿的排放。
大气中一氧化氮的主要来源是土壤释放，其次是各种燃烧过程。大量化肥施用也成为一类新的一氧化氮释放来源。一氧化氮最主要的去向是大气中的光化学分解。陆地水体和土壤有可能吸收一氧化氮，但目前对此尚无定量认识。
工业革命以来，人类向大气中排放的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已经引起了全球气候变暖等一系列问题。最可怕的是二氧化碳，它虽然在空气中的含量仅有0.03%，但由于人类活动（如石油、煤炭等燃烧）的影响，近年来在空气中的含量猛增，浓度已由工业化前的280ppm增加到了现在的387ppm（注：1ppm=10-6，下同）。二氧化碳的生命期很长，一旦排放到大其中，最久可存在200年左右。目前大气中二氧化碳的浓度已经达到了危险的界限，如果让它恢复到100年前的280ppm，不但需要新释放的二氧化碳被完全吸收，而且还需要种植至少650多万平方千米的吸收能力比较强的植物，再用10年的时间来吸收才可能实现。650多万平方千米是什么概念呢？就是相当于4个新疆或者5.5个西藏的面积。由于二氧化碳是温室气体中的主要气体，因此便把温室气体排放简称为“碳排放”。
6.2.3气候变化的事实
《第二次气候变化国家评估报告》指出，百年尺度上，中国的升温趋势与全球基本一致。1951~2009年，中国陆地表面平均温度上升1.38℃。1950年代以来，中国降水无明显的趋势性变化，但是存在20～30年尺度的年代际震荡。1960年代以来，东亚夏季阻塞高压有增强的趋势，副热带高压与南亚高压也有增强，冬、夏季风则均减弱。1950年代以来中国地面总辐射量减少。
过去百年全球平均气温的变化（引自IPCC2001）1951年以来，中国的高温、低温、强降水、干旱、台风、大雾、沙尘暴等极端天气气候事件的频率和强度存在变化趋势，并有区域差异。强降水事件在长江中下游、东南和西部地区有所增多、增强，全国范围小雨范围有所减少。全国气象干旱面积呈增加趋势，其中华北和东北地区较为明显。冷夜、冷昼和寒潮、霜冻日数减少，暖夜、暖昼日数增多，登陆台风频数下降，带来的降水量明显减少。全国大雾日数略减，东部霾日明显增加。北方地区沙尘暴频率总体显著减少。
自1950年以来，中国大部分地区冰川面积缩小了10%以上，1990年以来退缩加速，已导致干旱区内陆河流的径流显著增加，但也存在冰湖溃决等灾害的潜在风险。多年冻土的面积减小、温度升高，活动层厚度增加。青藏高原由于多年冻土退化，每年释放的水量估计达50亿～110亿立方米。20世纪后半叶以来，青藏高原积雪深度明显增加，但20世纪以来大幅减少，新疆北部最大积雪深度显著增加，东北－内蒙古地区积雪深度虽无明显变化，但20世纪90年代波动加大。1950年以来，渤海和黄海北部海冰、北方河流和湖泊结冰日数和冰的厚度均呈减小趋势。
蒸发皿观测到中国大部分地区年蒸发量呈减少趋势，西北地区最为显著。1968年后，华南沿海和北方夏季径流减少，长江流域夏季径流增加。松花江、辽河、海河和黄河流域的年径流量明显减少，长江、海河、黄河流域湖泊湿地萎缩。近30年来，中国近海海水温度呈上升趋势，冬季升温比夏季明显。1977~2009年，中国海平面平均上升速率为每年2.6毫米。
气候代用指标表明，过去1万年的气候存在千年尺度的周期变化，过去2000年存在百年尺度的冷暖、干湿波动，各地“中世纪暖期”“小冰期”和“20世纪暖期”的出现和持续时间各不相同。中世纪暖期气候温暖、小冰期气候寒冷，但是中世纪暖期的温暖程度与20世纪暖期相比尚待进一步确定。过去1000年间，中国大范围持续干旱事件大多出现在寒冷气候背景下。过去500年，中国北方多雨的降水分布型在相对温暖背景下的出现频率高于相对寒冷背景。
6.2.4气候变化的原因
气候变化的原因可以分为自然因子和人为因子两大类。自然因子主要包括火山活动、太阳变化，以及气候系统内部因子的变化等。人为因子主要包括人类为了改变生存条件所进行的各类活动。中国气候变化是全球与区域尺度、自然因子和人为因子共同作用的结果。
自1750年工业革命以来，化石燃料消费及其他人类活动导致地球大气中CO2、CH4、N2O以及含氯氟烃等温室气体和大气气溶胶浓度迅速增加。2008年，中国大气本地站观测到的大气CO2年均浓度已达386.1～393.8ppm；1997~2007年，瓦里关全球本地站大气CO2浓度年均增长率约每年2.0ppm，大气甲烷、氧化亚氮、六氟化硫浓度也呈上升趋势。2007年，上甸子观测到的CFC-11、CFC-12和HCFC-22等温室气体年均浓度与国外本底站相当。与北美和欧洲一些地区一样，中国对流层臭氧属于北半球高值区。中国大气气溶胶散射效应较强，区域混合气溶胶的浓度相对不高，多种气溶胶综合的气候“冷却”效应明显，对大尺度环流的影响与国际上的前期研究结果明显不同。
人类活动也可以通过改变地标特征而影响气候。1980年以来，中国陆地生物圈显示出碳汇的作用。