适读人群 ：科普读物爱好者 气象学者 关心气候变化的读者

毫不夸张地说，人类活动导致的气候变化是我们所面临的最严峻的问题。即使现在我们洗心革面、积极行动，人力和经济成本也将是天文数字级的，可如果我们继续拖延下去，我们承担的成本将是更多倍。这个问题还未超过我们的掌控范围，但是需要我们勠力同心，加强合作。而了解相关的自然过程的机制，能让我们更好地理解为什么我们都需要作出改变。

本书主要关注过去 46 亿年来地球气候演化的自然过程，了解这些对我们来说至关重要，因为这有助于我们充分理解目前人类活动造成的气候变化。当洞悉了古老的过去，我们会发现，过去一个世纪所发生的气候变化完全是受人类活动的影响，而不是自然气候强迫的结果。

本书以各种自然现象的时间尺度为线索来组织成篇。第一章 概述了主导地球现在和过去气候的物理机制。最后一章，即第十一章总结了我们可以采取哪些措施来减少个人和群体对气候的影响。

第二章着眼于过去数十亿年间太阳辐射强度的演化，尽管其增加了 40%，但地球及其生态系统却一直调节着气候，将其控制在适宜生命生存的范围内。

第三章聚焦极为缓慢的板块构造过程。在过去数亿年间，大陆漂移控制着太阳能转化为热量的效率，板块构造过程影响着洋流，山脉的形成影响着大气成分的变化，进而都可以影响气候。

第四章讲述了火山喷发造成的气候冷却与气候变暖。这一影响过程的时间尺度短则数年，长则几千万年。

第五章概述了地球轨道参数的变化（米兰科维奇旋回理论），包括在过去的数百万年间米兰科维奇旋回如何调节冰期旋回，以及我们是否正迈入一个新的冰期。

第六章，我们关注的是洋流的长期和短期变化对气候的影响， 包括大西洋中变化时间尺度为几百年的墨西哥湾流，以及太平洋中变化时间尺度为数年的厄尔尼诺现象。

第七章集中讨论了与太阳黑子数量相关的太阳短周期变化， 包括太阳黑子的变化如何导致太阳输出能量产生细微变化，以及这些时间尺度为几十年的变化是否会影响地球的气候。

第八章的内容关于灾难性气候变化，包括地球与大型地外天体撞击时的气候影响，例如在白垩纪末期，一次大撞击导致恐龙灭绝（可能在短短几天内）。这一章还会讨论类似事件在未来发生的可能性。

第九章总结了我们的祖先——智人的活动对气候的影响。有证据表明，早在几千年前，人类就对气候有所影响，这一点可能会出乎读者的意料。

第十章聚焦于与临界点相关的话题，讨论了地球历史气候从一种状态向另一种状态转变的方式和原因，以及当代人类活动对气候变化的重大影响如何在不久的将来形成一个新的临界点。

本书总结了全球主流科学界对地球气候演变的最新认识，在不同时空尺度上系统分析了影响气候变化的主控因素，很值得每位地球人阅读，以科学认识气候变化之谜、正确应对未来气候变化的严峻挑战。

——曹军骥 中国科学院大气物理研究所所长、研究员

看了此书，你就会明白对气候变化人类已经了解了多少，目前面临的危险有多迫切，毕竟，说一个人在一百年内会死不算危险，但说一个人在两个星期内会死就完全是另一回事了。人类已经掌握了毁灭自己的能力，不单是因为核武器，还因为对气候的影响。在这样的历史时期，我们尤其需要对气候变化原理的深入认识，这正是此书的价值。

—— 袁岚峰 中国科学院科学传播研究中心副主任

魏科博士也在译者序中详解了全球气候变化背后焦灼的博弈，并警示人类已处于宏大的气候危机之中，全球变暖是人类和地球共同的危机。衷心希望越来越多的朋友们看到这部上乘的科普译作，它能带给您最科学的全球气候变化解读。

——王强 中国科学院植物学研究员

本书如讲故事般娓娓道来，为读者层层拨开地球气候变化的迷雾。茫茫宇宙在历史长河中逐渐赋于地球特殊的气候，也孕育了人类的诞生。而人类活动渐渐影响气候，特别是在工业革命后，大量温室气体的排放改写了地球气候历史。全球变暖导致的气候危机正向我们袭来。本书适合中学以上的人群阅读。让我们一起了解地球气候的真相，共同保护我们的家园。

——杨静 北京师范大学教授

我很喜欢这本书。作者着眼于大气候图景，并将其非常清晰地描绘了出来。

——詹姆斯·汉森 气候科学、认知和解决方案中心主任，哥伦比亚大学地球研究所

这本书内容丰富、言简意赅、引人入胜。作者在书中对地球气候的历史进行了独特而又详细的描述，他天生就是讲故事的高手。此外，他还具备使复杂的科学知识变得通俗易懂的非凡天赋。对于任何想要了解地球气候系统的人来说，一定要读读这本扣人心弦的好书。

——安德鲁·韦弗 维多利亚大学教授、《气候杂志》前主编

引言 / 001

第一章 什么主导着地球的气候？ / 003

温室效应 / 005

太阳辐射 / 011

反照率 / 011

颗粒物 / 013

反馈 / 013

地质年代 / 015

关于气候变化的争论 / 018

第二章 缓慢升温的太阳 / 021

太阳的演化 / 023

早期生命和大气变化 / 025

盖亚假说和地球气候 / 029

碳的储存 / 033

未来的太阳变暖 / 035

第三章 板块漂移与大陆碰撞 / 037

行星反照率与大陆漂移 / 040

大陆碰撞与造山运动 / 043

板块构造与洋流变化 / 046

小结 / 049

第四章 火山喷发导致的降温与增暖 / 051

火山喷发 / 053

火山喷发产物 / 056

历史上火山喷发的气候效应 / 060

火山作用与人为强迫 / 072

第五章 地球的轨道变动 / 075

地球轨道和倾斜的变化 / 077

米兰科维奇周期与气候 / 080

基于冰芯记录的米兰科维奇周期 / 084

未来的米兰科维奇周期 / 088

第六章 洋流输送的热量 / 091

洋流 / 092

冰川时期的洋流变化 / 095

大西洋温盐环流与未来气候 / 099

厄尔尼诺南方涛动 / 101

为什么厄尔尼诺重要？ / 103

第七章 短期的太阳变化 / 107

什么是太阳黑子？ / 109

太阳黑子的短期变化 / 111

太阳黑子的长期变化和小冰期 / 113

太阳黑子和现代气候变化 / 119

第八章 灾难性撞击 / 121

希克苏鲁伯撞击的气候影响 / 123

外星撞击的历史 / 127

未来“地外来客”的影响 / 131

第九章 人类活动引发的灾难 / 135

农业发展 / 141

化石燃料燃烧 / 143

人口增长 / 147

第十章 临界点 / 151

过去的气候临界点 / 156

未来潜在的气候临界点 / 160

小结 / 171

第十一章 怎么办？ / 175

问题的根源 / 177

减少二氧化碳排放 / 179

减少甲烷排放 / 185

2019 新冠病毒感染的气候影响 / 190

注释 / 197

专有名词 / 217

推荐序 1

气候变化究竟是真的还是假的？如果是真的，是不是人类活动导致的？气候变化究竟是人类面临的巨大危机，还是利益集团营造的谎言？

反气候变化论者最常见的理由之一，是地球历史上气候一直在变化，比现在热或比现在冷的时候多的是，好像这是什么惊天的秘密似的。然而实际上，最了解气候变化历史的，不正是气候变化研究者吗？此书就是一本对气候变化理论的全面综述，从太阳亮度变化到板块漂移，从火山喷发到米兰科维奇周期（这个酷炫的词指的是地球轨道变动引起的气候变化），从洋流到太阳黑子（猜一猜，太阳黑子多的时候是更冷还是更热？），从小行星撞击到人类活动。

看了此书，你就会明白对气候变化人类已经了解了多少，目前面临的危险有多迫切，毕竟，说一个人在一百年内会死不算危险，但说一个人在两个星期内会死就完全是另一回事了。人类已经掌握了毁灭自己的能力，不单是因为核武器，还因为对气候的影响。在这样的历史时期，我们尤其需要对气候变化原理的深入认识，这正是此书的价值。

袁岚峰 中国科学院科学传播研究中心副主任

推荐序 2

全球气候变化是时下非常热门的话题，也是我们生物圈面临的愈发严峻的生存问题。它关系到地球上的每一个人，每一个物种，甚至每一个地区的生态环境。过去六十年内人类的活动让全球地表温度上升了 1℃。可能有人觉得 1℃太微小，改变不了什么， 但你看过此书后会明白，平均每天的温度都比之前高 1℃意味着什么？大家如果听说过蝴蝶效应，会了解“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风”。但我想说的是，全球气候变化绝非“蝴蝶效应”，而是“飓风效应”，当它全面开启之时，人类和地球上的其他生灵将面临难以承受之痛，第六次“生物大灭绝”绝非危言耸听。

我是研究植物多样性的，近十余年来一直在泛喜马拉雅开展植物多样性调查研究。泛喜马拉雅由兴都库什、喀喇昆仑、喜马拉雅、横断山区四大山脉组成。作为地球上最独特的地理单元，泛喜马拉雅拥有全球 35 个生物多样性热点中的 3 个。这里有不计其数的雄伟、壮观、连绵不绝的雪山和地球上最壮观的高山植物区系。但是，这些年来我深刻地感受到了泛喜马拉雅植物精灵们的脆弱以及她们生存环境的岌岌可危。冰川消融加速，亚冰雪带植被不断扩张，植物原生生境不断被破坏，植物多样性断崖式下滑的风险不断增加……这一切的背后，都离不开那 1℃的升温。美丽的卡若拉冰川，每年我们从拉萨前往珠峰保护区的路上都会经过，清晰地记得十年前冰川就在公路旁边触手可及，可现在只能抬头看见它退缩到一两百米高的悬崖之后……我也不知道该用什么词语来形容我看到的这种触目惊心！

本书的著者史蒂文·厄尔博士忧心忡忡，他深刻地明白 1℃的升温对于地球意味着什么。本书的译者魏科博士也在译者序中详解了全球气候变化背后焦灼的博弈，并警示人类已处于宏大的气候危机之中，全球变暖是人类和地球共同的危机。衷心希望越来越多的朋友们看到这部上乘的科普译作，它能带给您最科学的全球气候变化解读。也希望每一位看到这本书的朋友都能从我做起， 为节能减排，为扭转全球气候恶化贡献自己的力量。最后，我想说：“我们今天看见了，我们今天一定能做到！”星光点点汇聚， 必成璀璨银河，地球生灵未来延续的美丽，就在书对面的每一位您手中。

王强

中国科学院植物学研究员

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