气候变化不是孤立的，地球不同圈层之间相互作用才构成了气候系统。气候系统包括大气圈、岩石圈、水圈、生物圈和冰冻圈，近些年人类圈又被提出。各圈层与大气圈相互作用，影响着地球的气候状态。
近日，瑞士恩格尔贝格的工作人员为铁力士山上的冰川铺上了白色的毯子，以防止冰川融化。这是当地为缩小全球气候变暖对冰川影响的一种无奈之举。
气温升高、冰川融化，以及近年来频发的极端天气现象，都发生在全球变暖的重要气候背景下。
如何识别全球变暖，它如何对地球产生影响？全球变暖给我们带来的直观感受，只是越来越热吗？
国家气候中心首席专家、中国地质大学(武汉)教授任国玉认为，全球变暖已是公认事实，但其带来的影响十分复杂，科学认知防范全球变暖，平衡研究尤为重要。
在地球各圈层均有迹可循
“气候变化不是孤立的，地球不同圈层之间相互作用才构成了气候系统。”任国玉介绍，气候系统包括大气圈、岩石圈、水圈、生物圈和冰冻圈，近些年人类圈又被提出。各圈层与大气圈相互作用，影响着地球的气候状态。这6个圈层中，任何一个圈层的变化都可能引起一个地区甚至全球的气候变化。
平均温度、降水量、极端温度和降水的长期显著变化，以及墨西哥湾飓风强度变大、山地和北极冰川和海冰加速融化等，均是气候变化的表象。
目前来看，全球变暖是全球气候变化最重要的迹象之一。
任国玉说，全球变暖的观测研究，需要使用长序列地表温度资料。最早的地表气温观测，是在17世纪的欧洲，但比较系统的观测数据仅有100多年。20世纪中期后，观测网络逐步加密、观测数据质量不断提高。我国具有至少60年观测数据的地面气象站点有2400个左右；还有120多个探空站点，可观测地面到一万多米高度的大气异常和变化情况。
世界气象组织发布数据显示，2019年全球地表年平均温度比1850年—1900年平均值高1.1摄氏度，有记录以来仅次于2016年。20世纪80年代以来，每10年的气温都比上一个10年高。
20世纪50年代初以来，全球地表平均气温平均每10年升高0.12摄氏度；我国年平均地面气温每10年上升0.25摄氏度。剔除城市化影响偏差以后，我国每10年上升速率为0.18摄氏度左右，比全球平均略高。
任国玉指出，城市化影响偏差，以及全球陆地和海洋观测记录的空间覆盖不均匀，特别是早期全球陆地和海洋大部分地区缺少观测，是造成目前全球变暖速率估计不确定性的主要原因。
全球变暖不仅表现在器测数据显示的地表平均温度上升，实际上，其影响在地球的各个圈层均有迹可循。
作为地球水圈的主体，海洋热含量增加；自1993年以来，海平面的上升趋势为(3.3±0.3)毫米/年；同时，因为海洋吸收了大气中释放的过量二氧化碳，海洋酸化明显。
而在冰冻圈，全球变暖造成全球积雪和雪盖融化加剧，全球海冰和冰原明显融化，范围明显减小。
“冰冻圈十分特殊，被科研人员视为地球气候变化的晴雨表。”任国玉表示，冰冻圈具有高易变性、高反照率、启动大洋环流传输带和巨大相变潜热等独特性，深刻影响全球气候环境变化和异常。
其中，南极冰盖和格陵兰冰盖保存有地球气候和环境变化记录。IPCC第五次评估报告指出，1992年至2011年，格陵兰冰盖和西南极冰盖冰量损失增加，且增加速率呈现加快趋势。
在陆地岩石圈和生物圈，全球变暖下，生长季的长度有加长的趋势；冬季变短，夏季变长，以北半球为例，1952年—2011年北半球平均夏季从78天增加到95天，冬季从76天减少到73天；全球绿化、物种范围移动均有增加趋势。
发生气候突变可能性不大
尽管全球变暖在地球各圈层均有所显现，但对于大气圈，任国玉说，全球变暖最直接的影响就是与气候关系极为密切的大气水汽含量变化。温度每升高1摄氏度，空气中就能多容纳7%的水汽。
观测数据表明，随着全球变暖，中高纬度地区一般呈现出降水量增加趋势，而欧洲和非洲副热带地区一般呈现出降水量下降趋势，有研究认为这会导致干的地方愈干、湿的地方愈湿。
在全球变暖背景下，各地降水结构出现了变化。在我国，近50年来，年平均雨日总体呈下降趋势，小雨日数减少达13%，而暴雨日数呈现一定程度增加。
人类能感知到的不利影响远不止如此。
过去几十年，伴随气候变暖，我国北方干旱和南方水涝灾害都有增加趋势。但对于未来情景，科学家们莫衷一是。
有科学家认为，到2050年，我国北方年平均气温将升高1摄氏度以上，但降水增加很少，会导致气候变干，河湖水量减少。另一方面，随着人口增加和经济增长，北方需水量将持续上升，水资源短缺可能趋于严重。也有科学家认为，未来气候变化将使我国北方，特别是华北地区和西北地区降水量显著增加，气候条件趋向湿润。
根据IPCC报告，预计到2100年，全球变暖会导致海平面上升50厘米。由于地面沉降，我国辽河、海河、黄河、长江和珠江三角洲沿岸，海面上升速率将高于全球平均值。海面上升会导致海岸侵蚀、加速海水倒灌和地下水污染、引起土壤盐渍化、破坏海岸生态系统、增加强风暴潮危害。
我国濒危植物达1000余种。如果气候变化速率太快，加之人类活动造成的动植物碎片化分布，一些物种将加速灭绝。物种灭绝对我国未来农业、林业、渔业、制药业、旅游业都将造成无法挽回的损失。
那么，全球气候会不会发生突变？
对此，任国玉表示，气候变化发生在包括多年代、百年、千年甚至更长的地质时间尺度上，涉及气候系统外强迫因子及其变化，也涉及气候系统内部分量的变化及反馈机制，“在可预见的未来，像电影《后天》中描述的快速气候突变发生的可能性，应该说很小”。
进一步研究才能解开更多谜题
在全球变暖的背景下，全球陆地或一个特定区域的极端天气气候事件频率、强度和持续期是否发生了明显趋势性变化？
在任国玉看来，我国幅员广阔，自然环境复杂多样，不同地区对气候变化的响应差别很大，极端天气气候事件有增有减。
多年来，任国玉团队利用大陆范围过去50至60年每天的地面实测气象资料，对高温、低温、强降水、干旱、热带风暴、沙尘暴、大风等7种主要类型极端天气气候事件频率和强度的长期变化趋势分别进行了分析。
研究表明，过去50至60年间，我国极端高温事件有较明显增多，但极端低温事件却有显著的减少；强降水事件有所增加，但增加趋势存在较大的区域差异，长江流域、东南沿海及新疆等地强降水事件频率上升，而华北、东北南部和西南地区强降水事件频率则表现为下降；气象干旱面积百分率有所增加；影响我国的热带气旋或台风、沙尘暴及大风等极端事件发生频率都有不同程度的减少。
进一步将上述7种主要类型极端天气气候事件的总体变化情况进行区域综合分析，可发现在这个时间内，我国具有重大影响的各类极端事件发生频率总体上看没有出现明显增加或减少的趋势性变化，观测记录的前30余年呈轻微减少趋势，而后30余年则略有增加。
此前，美国科学家也对美国本土区域开展了类似研究，同样表明美国本土区域不同类型的极端气温、降水事件总体变化趋势不很明显。
“这些研究结果提醒我们，笼统地说‘受全球变暖影响，极端天气气候事件不断增多、增强’是不准确的。”任国玉说，至少在我国这样一个次大陆尺度的区域范围内，极端天气气候事件变化表现出比通常想象更为复杂的图景。
“全球变暖与极端天气气候事件变化的联系尚需研究。”任国玉表示，全球平均气温明显上升是科学界的共识，但全球变暖的速率到底是多少，以及气候变暖如何影响全球或中国极端天气气候事件变化，仍存在较大不确定性，需要开展进一步研究。
