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由于工业革命在19世纪开始于欧洲和北美，大气层中二氧化碳的浓度从工业革命前的274×10-6上升到1958年的315×10-6，从那以后到2004年又上升到370×10-6。甲烷在下层大气的浓度已经比工业化以前的水平增加了一倍，而当前仍在以每年大于1%的浓度增加。
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温室效应理论的支持者认为，人类活动已经排放了足够多的各种气体到大气层中，影响着气候。他们担心，过去50年中的加速变暖趋势可能已经超过了典型的气候变动，并且援引了下列证据支持他们的论点：
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20世纪是过去600年里最温暖的世纪，大部分最温暖的年份集中在世纪末期。全世界的地面平均温度在20世纪上升了大约0.6℃，而20世纪90年代是该世纪最热的10年（图4.50）。
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图 4.50 1860—2002年全球平均温度的变化。（NOAA）
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北极的冬季温度自20世纪50年代以来已经上升了大约4℃。整个北极的冰盖正在消失之中。1978—2000年，北极海冰在冬季的覆盖率减小了6%，而北极冰的平均厚度减小了42%——从3.1米减小到1.8米。同样的，南极半岛西部的海冰自20世纪70年以来已经消失了20%以上。
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在每个大陆上，冰川都在变薄和后退。例如，非洲乞力马扎罗和肯尼亚山顶的冰川在20世纪缩小了70%以上，而瑞士阿尔卑斯山上的冰川自20世纪50年以来估计已经失去其体积的一半。这种冰川变薄和后退的局面也出现在美国阿拉斯加州、秘鲁、俄罗斯、印度、中国、印度尼西亚的伊里安查亚省、新西兰等其他地区。有些地方（例如美国蒙大拿州的冰川国家公园和喜马拉雅山东部），冰川在20世纪全都融化和消失。虽然几千年来冰川时长时消，但许多科学家都相信冰川融化速率在过去数十年间已经加快，而且现已超过最近几个世纪中的任何一个世纪。
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无论全球变暖归于什么原因，地球持续变暖，大多数气候学家对其总后果的看法和意见是一致的（图4.51）。海洋温度的增加将会引起海水轻微膨胀（热膨胀），而且极地冰盖至少发生些许的融化。更严重的后果可能是格陵兰岛冰盖的消融和迅速后退，或者全世界冰川的总体消融。虽然融化的海冰对海平面没有影响，但来自大陆的融化水会增加海洋的体积。海平面上升在所难免，或许每百年达1米，并伴随毁灭性的影响——特别是在热带和温带居民极端稠密的许多沿海地带。如图4.52所示，最脆弱的区域是非洲、南亚和东南亚的西岸地带，以及太平洋和印度洋中低洼的珊瑚环礁。
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图 4.51 全球变暖的潜在影响。全球变暖的特点是引起极端天气事件和与天气相关的灾害——暴雨、洪水、飓风、热浪、旱灾和野火等——的频率和严重性增加。短期极端天气的次生影响将会涉及动植物，水污染的加重，传染病的传播，较暖、较湿的天气状况扩大了携带病菌的昆虫的活动范围。
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图 4.52 全球加速变暖可使海平面和降水模式发生重大变化。世界上大约1/6的人居住在海平面附近，或仅在海平面几米以上。还有数亿人居住在地处山地下游的城市中，加速融化的冰川和积雪会在山地下游酿成严重的洪水灾害，特别是在流域中的森林已被大规模砍伐的情况下。即使海平面上升1米也足以淹没马尔代夫群岛和其他的低地岛国。5000万—1亿人的家园将被淹没，埃及尼罗河三角洲上有1/5的农田将被淹没。对居住在成千上万个叫作“沙洲”（chars）的冲积小岛上的孟加拉人来说，其影响也将是灾难性的。
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资料来源：Redrawn from“The Melting of the World’s Ice,”from WorldWatch, Nov./Dec. 2000, pp. 5-7. Reprinted by permission of Worldwatch Institute, www.worldwatch.org.
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其他问题可能来自降水模式的变化。湖泊和海洋的变暖会加速蒸发作用，使大气层中的对流作用更加活跃。重要的问题是降水的变化将是区域性的。与现今的状况相比，有些区域接受的降水较多，而另一些区域接受的降水较少。极地和赤道地区可能获得较多的降雨，而中纬度地带的大陆内部会变得比较干旱，至少会遭受周期性的旱灾。较北地区的农业区，例如加拿大、斯堪的那维亚半岛和俄罗斯的一部分可能得益于温度的普遍上升，较长的生长季节会使这些地区的生产力提高。温度和降水的变化会影响土壤和植被。森林的组成将发生变化，因为有些区域将变得不利于某些植物种属，但却有利于另一些植物种属。
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需要提出几个注意点。有些分析家指出，在以陆地为基地的观测站所记录到的温度升高是不可避免的，但会产生误导。因为有许多气象站原先位于农业区域，由于城市扩展，现在已变成城市“热岛”的一部分。他们断言，这种观测结果歪曲了正规记录的长期温度趋势，是温度稳定上升的虚假表现。
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此外，许多接受全球气候正在变暖观点的人指出，气候预测并不是一门精确的学科。他们不同意部分学者所提出的变化情景。温度差异是驱动全球风的环流和洋流的动力，有助于形成、诱发或者抑制冬夏降水和每日天气状况的条件。还不确定的是，这些重要的气候细节在本地和区域上如何体现。
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有些评论家认为，气候模式对于云还没有足够的解释，并且他们争辩说，随着温室气体浓度的增加，全球温度可能保持稳定甚至下降。他们说，大气层变得较热将会增大蒸发作用，产生较多的水蒸气，凝结成云。增大了的云盖能反射很多阳光，以致减慢地球被加热的速度。还有些人认为，蒸发量的增大会产生更多的降雨。雨水降落，将使陆地冷却，随之使陆地上的空气冷却。
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有些科学家走得更远，提出了相反的论点，认为全球变暖能导致另外一个冰期的开始。理由是和温效应室有关的温度上升将使较高纬度带变暖，足以使一些目前罕有降雪的地区——例如格陵兰岛北部——下大雪。高纬度地区降水的增加将使极地海洋的淡水流入量显著增加并使冰块融化。流入的淡水会稀释海洋的含盐度。主要的洋流，例如给欧洲带去比较温暖气候的墨西哥湾暖流将减慢，它对北方地区的升温效应也会减缓。极地温度的骤然下降也会使世界气候模式发生重大变化。持这种观点的人声称，最近的证据表明，极地地区在前一个冰期开始之际确实曾稍微变暖，正像这些地区如今正在变暖一样。
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