近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。这种全球性的气候变暖是由自然的气候波动和人类活动增强的温室效应共同引起的。
近50年的气候变暖主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳等温室气体的增温效应造成的。预测表明，未来50-100年，全球和我国的气候将继续向变暖的方向发展。
气候变化已经给全球与我国的自然生态系统和社会经济系统带来了重要影响，而且许多影响是负面的。因此人类需要采取适应气候变化的措施来克服气候变化的不利影响。
减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的主要目标。在参加气候变化框架公约的国际谈判中，我国面临的减排温室气体的国际压力将越来越大。
1988年11月世界气象组织和联合国环境规划署建立的“政府间气候变化专门委员会（IPCC)”，是为各国政府和国际社会提供气候变化最新科学信息的权威机构。它在2001年发布的第3次评估报告指出了全球变暖对全球的生态系统以及社会经济系统产生的影响已经相当严重。我国是世界上气候变化的敏感区和脆弱区之一。
引起气候系统变化的原因有多种，概括起来可分成自然的气候波动与人类活动的影响两大类。前者包括太阳辐射的变化，火山爆发等。后者包括人类燃烧化石燃料以及毁林引起的大气中温室气体浓度增加，硫化物气溶胶浓度的变化，陆面覆盖和土地利用的变化等等。
人类活动会增加大气中温室气体的浓度并导致气候变化的研究，可以追溯到19世纪末。1896年，瑞典科学康斯万特·阿尔赫尼斯就对燃煤可能改变地球气候做出过预测。他指出，当大气中二氧化碳浓度加倍时，全球平均气温将增加5-6℃。之后，有许多科学家陆续对此问题进行了研究。1957年，瑞威拉等在美国发表了关于增加大气中温室气体浓度可能产生气候变化的论文。同年，美国夏威夷观象台开始进行二氧化碳浓度观测，从而正式揭开了人类研究气候变化的序幕。
温室效应是这一话题的核心。它是指大气中的二氧化碳等气体透过太阳短波辐射，使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射长波辐射，从而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与
“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”，二氧化碳等气体则被称为“温室气体”。
工业革命前，大气中的二氧化碳等气体造成的“温室效应”使得地球表面平均温度由—18℃上升到当今自然生态系统和人类已适应的15℃。一旦大气中的温室气体浓度继续增加，进一步阻挡了地球向宇宙空间发射的长波辐射，为维持辐射平衡，地面必将增温，以增大长波辐射量。地面温度增加后，水汽将增加(增加大气对地面长波辐射的吸收)，冰雪将融化(减少地面对太阳短波的反射)，又使地表进一步增温；全球变暖更显著。
除了二氧化碳外，目前发现的人类活动排放的温室气体还有甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物，全氟化碳、六氟化硫。对气候变化影响最大的是二氧化碳。二氧化碳的生命期很长，一旦排放到大气中，最长可生存200年，因而最受关注。
排放温室气体的人类活动包括所有的化石能源燃烧后排放的二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低，化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏时排放的二氧化碳和
甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程中排放的二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程中
排放的甲烷，土地利用变化减少了对二氧化碳的吸收；废弃物排放中产生的甲烷和氧化亚氮。
1860年以来，全球平均温度升高了0．6±0．2℃。近百年来最暖的年份均出现在1983年以后。20世纪北半球温度的增幅是过去1000年中最高的。近百年里降水分布也发生了变化。大陆地区尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气气候事件(厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风墨、高温天气和抄尘暴等)的出现频率与强度增加。大气中温室气体浓度明显增加。大气中二氧化碳的浓度巳达到过去42万年中的最高值。
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