气候变化是指气候的平均状况或变率在数十年乃至更长时间内发生的持续改变，包括温度、降水、大气环流以及极端事件频率或强度的变化。天气描述的是短期大气状况，而气候变化关注的是持续性的模式。这一术语涵盖地球历史上的自然变化，但在当代语境中，通常指人类活动导致的变暖及其广泛影响。全球变暖专指全球平均地表温度的升高；气候变化则还包括伴随这一升温过程发生的气候系统变化。(science.nasa.gov)
物理机制与成因
气候取决于地球能量收支，即入射太阳辐射与返回太空的能量之间的平衡。温室气体吸收并发射红外辐射，形成自然的温室效应。温室气体浓度升高会改变这一平衡，使地表和低层大气变暖。二氧化碳、甲烷和氧化亚氮是人类活动增强温室效应的重要因素。一些大气颗粒物，即气溶胶，会通过反射阳光或改变云的性质，抵消部分变暖效应。(science.nasa.gov)
燃烧化石燃料、工业生产、农业活动和土地利用变化都会增加温室气体浓度。毁林会释放储存的碳，还可能减少植被对碳的吸收。因此，人类活动既改变了碳循环，也改变了大气组成。政府间气候变化专门委员会在其2023年综合报告中得出结论：人类活动，主要是温室气体排放，已明确无疑地导致全球变暖。(ipcc.ch)
自然成因包括地球轨道、太阳辐射输出和火山活动的变化。包括厄尔尼诺—南方涛动在内的气候系统内部变率会重新分配热量，并在数年或数十年的时间尺度上影响温度和降雨。这些因素有助于解释历史上的变化和短期波动，但如果不考虑人类影响，就无法解释现代持续变暖的趋势。(science.nasa.gov)
气候反馈会改变气候系统对初始扰动的响应。变暖使大气中的水汽增加，进而增强温室增温效应。具有反射作用的冰雪减少，会增加太阳辐射的吸收。云既影响入射阳光，也影响向外发射的红外辐射；云的响应存在差异，仍是未来变暖幅度不确定性的重要来源。(ipcc.ch)
观测与归因
气候变化的证据来自地表温度计、卫星、海洋测量以及冰雪记录。古气候学利用冰芯、树轮、沉积物和其他自然记录重建过去的气候。各类独立指标得出的结果相互一致，表明变暖并非某一种测量系统造成的假象。(science.nasa.gov)
政府间气候变化专门委员会评估认为，2011—2020年的全球地表温度比1850—1900年的平均值高约1.1°C。1901—2018年，全球平均海平面上升约0.20米，且这一时期内的上升速率不断加快。这些数值描述的是特定历史时段，而非当前状况。广泛发生的变化还包括海洋变暖、冰川退缩和北极海冰缩减。(ipcc.ch)
归因研究结合观测、对物理过程的认识和气候模型，区分人类影响与自然变率。对比考虑和不考虑人类影响的模拟结果表明，仅靠自然因素无法再现观测到的变暖。对单次极端事件的归因则更为具体：研究的是气候变化如何改变事件发生的可能性或强度，而不是将每一次事件都视为完全由人类活动造成。(ipcc.ch)
对环境与人类的影响
变暖影响水循环，使大气中的水分增加，并改变蒸发、降水和干旱状况。许多地区的强降水已增强，而干旱的变化则取决于所在地区以及所衡量的干旱类型。大多数陆地区域的极端高温已变得更加频繁、强烈。由于大气环流、地形和当地条件共同塑造区域响应，气候变化的影响在地理上存在差异。(ipcc.ch)
海洋吸收了气候系统中积累的大部分多余热量。海水热膨胀和陆地冰融化共同促成海平面上升。冰冻圈的变化，包括冰川退缩，会影响淡水供应和沿海地区面临的风险。此外，海洋吸收二氧化碳会导致海洋酸化；这是一种与排放有关的化学变化，而非变暖的直接后果。(ipcc.ch)
气候变化会改变生态系统、物种分布和季节性生物活动，给生物多样性带来额外压力。对人类的影响包括扰乱粮食生产、水资源供应、生计和人类聚居地。风险不仅取决于气候灾害，还取决于暴露程度和脆弱性。贫困、生态系统退化和有限的制度能力可能加剧脆弱性；因此，不同地区之间以及同一地区内部受到的影响都存在显著差异。(ipcc.ch)
未来预估与应对措施
未来气候预估以排放、土地利用和社会经济方面的假设为条件，并非无条件的预测。进一步变暖会增加多种风险，而一些变化，尤其是海平面上升，将持续数百年乃至更久。限制人类活动造成的变暖，需要实现二氧化碳净零排放，同时大幅减少其他温室气体排放。净零是指在特定时期内，人为排放量与人为移除量达到平衡。(ipcc.ch)
减缓措施通过减少排放和增加碳吸收来应对气候变化的成因。科学报告评估的措施包括可再生能源、提高能源效率、电气化以及改变土地管理方式。二氧化碳移除可以抵消剩余排放，但它与避免排放不同，不能替代大幅减排。适应措施则通过防洪、改善水资源管理和调整农业生产等方式应对气候变化的后果。其有效性取决于资源和制度条件，而且一些系统的适应能力存在限度。(ipcc.ch)
2015年12月12日通过的《巴黎协定》确立了气候行动的国际框架。其温度目标是将全球升温控制在较工业化前水平远低于2°C的范围内，同时努力将升温限制在1.5°C以内。参与国在协定框架下通报国家自主贡献，并定期提高其气候承诺的力度。(unfccc.int)