本節選摘自《全球變暖的發現》，作者是斯賓塞·R·韋爾特（哈佛大學出版社，2008年）。
這是一個史詩般的故事：在過去一個世紀裡，成千上萬的男男女女為了極高的 stakes 而奮鬥。對於某些人來說，這項工作需要真正的身體勇氣，冒著在冰冷的荒原或公海上的生命危險。其餘的人則需要更微妙形式的勇氣。他們將數十年的艱苦努力押在有用的發現的機會上，並將自己的聲譽押在他們聲稱已經發現的東西上。即使他們絞盡腦汁解決經常被證明是無法解決的智力問題，他們的注意力也被轉移到艱苦的行政鬥爭中，以爭取對這項偉大工作的最低限度的支援。少數人將戰鬥帶入公共領域，往往得到的責備多於讚揚；大多數人在默默無聞中工作到生命的盡頭。最終，他們確實贏得了他們的目標，這僅僅是知識。
人們長期以來一直懷疑人類活動可能會改變當地氣候。例如，古代希臘人和 19 世紀的美國人爭論砍伐森林如何可能給一個地區帶來更多的降雨，或者可能更少。但是，氣候本身也發生了更大的變化。遙遠過去冰河時代的發現證明，氣候可能在全球範圍內發生根本性的變化，這似乎遠遠超出了人類可能引發的任何事情。那麼，是什麼導致了全球氣候變化——是太陽熱量的變化嗎？火山噴發出的煙霧雲？山脈的隆起和降低，從而改變了風向和洋流？還是空氣成分本身的變化？
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。
1896 年，瑞典科學家斯萬特·阿倫尼烏斯發表了一個新觀點。隨著人類燃燒煤炭等化石燃料，這會將二氧化碳氣體新增到地球大氣中，我們將提高地球的平均溫度。然而，這種“溫室效應”只是關於氣候變化的眾多猜測之一，而不是最合理的。科學家們找到了技術上的理由來論證我們的排放不會改變氣候。事實上，大多數人認為，渺小的人類永遠不可能影響巨大的氣候週期，而氣候週期是由良性的“自然平衡”控制的，這顯然是顯而易見的。無論如何，除非經過數萬年，否則重大變化似乎是不可能的。
在 20 世紀 30 年代，人們意識到美國和北大西洋地區在上半個世紀已經顯著變暖。科學家們認為這只是某種溫和自然週期的階段，原因不明。只有一位孤獨的聲音，業餘人士 G. S. Callendar，堅持認為溫室效應正在到來。無論變暖的原因是什麼，每個人都認為，如果這種情況在未來幾個世紀繼續下去，那就更好了。
在 20 世紀 50 年代，Callendar 的主張促使一些科學家使用改進的技術和計算來研究這個問題。使這成為可能的是政府資助的大幅增加，特別是來自軍事機構的冷戰時期對天氣和海洋的擔憂。新的研究表明，與早期粗略的估計相反，二氧化碳確實會在大氣中積累，並且應該會帶來變暖。C. D. Keeling 的艱苦測量在 1960 年有力地證明了這一點，表明該氣體的水平實際上逐年上升。
在接下來的十年裡，一些科學家設計了簡單的氣候數學模型，並發現了可能使系統異常多變的反饋。其他人則想出了巧妙的方法，透過研究古代花粉和化石貝殼來檢索過去的氣溫。看來嚴重的氣候變化可能會發生，而且過去也確實發生過，而且在短短幾個世紀內就發生了。大氣環流的計算機模型加強了這一發現，這是長期以來學習如何預測（甚至可能是有意改變）天氣的努力成果。20 世紀 60 年代後期進行的計算表明，未來一個世紀內平均氣溫將升高幾度。但下一個世紀似乎還很遙遠，而且這些模型只是初步的。審查這些計算的科學家小組認為它們是合理的，但除了投入更多精力進行研究以確定實際情況外，他們認為沒有必要採取任何政策行動。
在 20 世紀 70 年代初期，環保主義的興起引起了公眾對人類活動對地球益處的懷疑。對氣候的好奇變成了焦慮的擔憂。除了溫室效應外，一些科學家指出，人類活動正在將灰塵和煙霧顆粒排放到大氣中，這些顆粒可能會阻擋陽光並使世界降溫。事實上，對北半球天氣統計資料的分析表明，降溫趨勢始於 20 世紀 40 年代。《大眾媒體》（在他們報道這個問題的有限程度上）感到困惑，有時預測地球會變得溫暖，沿海地區會被冰蓋融化淹沒，有時警告可能會出現災難性的新冰河時代。美國以及其他地方的研究小組開始警告說，一種或另一種型別的未來氣候變化可能會構成嚴重威脅。
大多數科學家唯一達成一致意見的是，他們幾乎不瞭解氣候系統，還需要進行更多的研究。研究活動確實加快了步伐，包括動員國際海洋學船隊和軌道衛星的龐大資料收集計劃。幾年後，關於新冰河時代的警告（只有少數科學家認為這完全是合理的）被放棄，注意力集中在全球變暖上。畢竟，人類排放到空氣中的灰塵和煙霧只會持續數週，而二氧化碳會持續數百年，十年又十年地攀升。
早期的科學家曾試圖尋找氣候的單一主鑰匙，但現在他們開始瞭解，氣候是一個複雜的系統，會對許多影響因素做出反應。火山爆發和太陽變化仍然是可能引起變化的原因，有些人認為這些變化將淹沒人類活動的任何影響。即使是地球軌道的細微變化也可能產生影響。令許多人驚訝的是，對古代氣候的研究表明，天文週期在一定程度上決定了冰河時代的時間。顯然，氣候非常微妙地平衡，幾乎任何微小的擾動都可能引發巨大的變化。根據新的“混沌”理論，在這樣一個系統中，變化甚至可能自行發生——而且是突然發生的。從格陵蘭冰蓋艱苦鑽取的冰芯為這一觀點提供了支援。它們顯示過去曾出現過巨大且令人不安的溫度驟升。
大大改進的計算機模型開始暗示這種驟升是如何發生的，例如透過海洋環流的變化。專家預測，全球變暖將導致乾旱、風暴、海平面上升和其他災難。一些政治家開始懷疑這裡可能存在公共問題。然而，建模者不得不對雲層等做出許多武斷的假設，而信譽良好的科學家對結果的可靠性提出異議。其他人指出，人們對生物生態系統與氣候和大氣的相互作用方式知之甚少。例如，他們爭論農業和森林砍伐對空氣中二氧化碳的增加或減少的影響。科學家們一致認為需要一個更連貫的研究計劃。但研究仍然雜亂無章，資金增長也只是不規律地激增。這項努力分散在許多不同的科學領域，每個領域對氣候變化都有不同的看法。
一項意想不到的發現是，甲烷和某些其他氣體的水平正在上升，這將嚴重加劇全球變暖。其中一些氣體還會破壞大氣層的保護性臭氧層，而這一訊息加劇了公眾對大氣層脆弱性的擔憂。此外，到 20 世紀 70 年代末，全球氣溫已開始再次上升。現在，許多氣候科學家確信，隨著溫室氣體的積累，這種上升很可能會持續下去。到 2000 年左右，一些人預測，前所未有的全球變暖將變得顯而易見。他們的擔憂首先在 1988 年夏天引起了廣泛的公眾關注，那是當時有記錄以來最熱的夏天。（此後的大多數年份都比那年更熱。）一次國際科學家會議警告說，世界應採取積極措施來減少溫室氣體排放。
反應十分強烈。反對一切政府監管的企業和個人開始花費數百萬美元用於遊說、廣告和模仿科學出版物的“報告”，以努力說服人們根本沒有問題。環保團體雖然沒有那麼富有，但更熱情，他們透過緊急的警報呼聲幫助這個問題政治化。但是，許多科學上的不確定性以及氣候本身的複雜性，為政府應採取何種行動（如果有的話）留下了無限的辯論空間。
截至 1988 年，幾乎所有專家都認同一些事情。一項相當簡單的計算表明，大氣中二氧化碳水平翻倍......如果不採取措施遏制排放，這種情況將在 21 世紀後期到來......應該使地表溫度升高約 1 攝氏度。然而，更溫暖的大氣層將容納更多的水蒸氣，這應該會導致另外大約 1 攝氏度的變暖。除此之外，計算變得有問題。雲量可能會以可能增強或減弱變暖的方式變化，而科學家們並不瞭解這些複雜的過程。此外，人類正在排放越來越多的煙霧和其他汙染物；科學家們再次不確定這可能會如何影響氣候。只有更好的觀測和計算機模型才能嘗試預測結果。
科學家們加強了他們的研究，組織了國際規模的計劃。全球氣溫上升是由於太陽活動增加造成的嗎？太陽活動開始減弱，但氣溫卻比以往任何時候都升得更快。計算機模型重現了當前的氣候，僅僅是因為它們經過調整以匹配當前的氣候，從而使其在計算未來氣候變化方面毫無價值嗎？改進的模型成功地預測了 1991 年一次巨大的火山爆發造成的暫時降溫，並通過了許多其他測試。特別是，建模者現在可以詳細地重現過去一個世紀在世界不同地區實際觀測到的變暖模式、降雨變化等。沒有人能夠構建出一個與歷史記錄相符的模型，並且該模型在新增溫室氣體後沒有顯示出明顯的變暖。
雲層和汙染的物理學原理仍然過於複雜，無法準確計算出來，做出不同假設的建模團隊得到了略有不同的結果。他們中的大多數人發現，在 21 世紀後期，當二氧化碳水平翻倍時，氣溫會升高約 3°C。但有些人發現升高 2°C 甚至更少，這是一種代價高昂但可控的變暖。其他人則計算出升高 5°C 甚至更高，這是一場前所未有的災難。
與此同時，來自南極冰芯中記錄的古代氣候研究傳來驚人的訊息。數十萬年來，二氧化碳和溫度一直相互關聯：任何導致其中一對上升或下降的因素都會導致另一對上升或下降。結果表明，二氧化碳翻倍總是伴隨著 3°C 左右的溫度升高，這與計算機模型非常吻合，並且來自完全獨立的證據。
世界各國政府建立了一個小組，以便在數千名氣候專家和官員協商後，為他們提供最可靠的建議。到 2001 年，政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 設法達成了共識，措辭非常謹慎，以至於幾乎沒有任何專家或政府代表表示異議。他們宣佈，儘管氣候系統非常複雜，科學家們永遠無法完全確定，但我們的文明面臨嚴重的全球變暖的可能性非常大。到那時，全球變暖的發現基本上已經完成。科學家們瞭解了 21 世紀氣候可能發生變化的最重要的事情。氣候實際上將如何變化，現在主要取決於人類將為其溫室氣體排放選擇什麼政策。
自 2001 年以來，大大改進的計算機模型和大量各種資料加強了人類排放極有可能導致嚴重氣候變化的結論。政府間氣候變化專門委員會的結論得到了從美國到中國等每個主要國家的國家科學院以及主要科學學會以及實際上每個可以代表科學共識的組織的審查和認可。與此同時，專家們提高了他們對一些可能性較小但更嚴重的情況的理解。一方面，未來一兩個世紀內，海洋環流發生危險變化的可能性似乎不大。另一方面，有跡象表明，正在解體的冰蓋可能會比大多數科學家預期的更快地升高海平面。更糟糕的是，新的證據表明，變暖本身正在開始引起變化，而這些變化將產生更多的變暖。
2007 年，政府間氣候變化專門委員會報告說，科學家們比以往任何時候都更有信心，人類正在改變氣候。儘管到目前為止只發生了預測變暖的一小部分，但影響已經開始在某些地區顯現——更致命的熱浪、更強的洪水和乾旱、與熱相關的敏感物種的範圍和行為變化。但科學家們未能縮小可能性的範圍。根據人們為限制排放而採取的措施，到本世紀末，我們可以預期地球的平均氣溫將在 1.4 到 6°C（2.5–11°F）之間升高。