第九章 氣候變化 9-1 從地球歷史看氣候變遷及影響 9-2 短期氣候變化
地球變動 各種活動進行的時空範圍不盡相同。
氣候變遷 氣候是指某一地區各氣象要素：氣溫、溼度、降水、風等多年平均狀態，以及特殊年之極端值。 若平均氣候狀態不斷進行顯著改變，就是現今大家所熟知的氣候變遷。 南北極的冰芯、樹木年輪、黃土、深海岩芯、岩層等等，都是科學家研究古代氣候的「羅塞塔石」。
樹木年輪 氣候暖和的年代，樹輪寬度會寬些；寒冷乾燥的氣候，樹輪寬度會窄些。
8億年以來的冷暖氣候變化 紅線代表20世紀初期的平均溫度15℃。 全球氣候冷暖變化及環境變遷造成了多次生物大規模滅絕。
長時間尺度氣候的變化因素 板塊運動 500萬年前喜馬拉雅山的急遽隆起，阻擋印度洋季風，青康藏高原北側因此形成沙漠。 火山噴發 白堊紀中期的大規模火山運動，形成強烈溫室效應，使地球平均溫度比現在高8度。 1815年印尼強烈火山爆發，噴出大量煙塵，阻隔太陽輻射，使隔年美國新英格蘭州形成無夏季的一年。
火山噴發與溫度變化 短期效應：降溫→火山灰大量的懸浮微粒，增加地球反射率。 長期效應：升溫→噴出的大量二氧化碳，留存在地球大氣圈上更久，而形成溫室效應。
長時間尺度氣候的變化因素 天體運行： 提出者：賽爾維亞數學家米蘭科維奇 內容： 地球公轉軌道變化是造成冰期與間冰期交替的主因。 冰期的形成主要是因夏季太陽輻射量變弱所造成。 影響因素： 歲差（週期＝26,000年） 黃赤交角的變化（周期41,000年） 偏心率的變化（周期100,000年）
歲差 受太陽和月球的引力作用，地球自轉軸像陀螺一樣地搖擺，引起黃道和天赤道交點的變化就是歲差。 變化週期：26,000年。
歲差的影響 歲差導致地球近日點時間的變化。 現在地球在1月位於近日點，因此北半球太陽斜射時較靠近太陽，日照量較高，使北半球比南半球的冬季稍暖，夏季稍涼。1萬年以後，近日點出現在7月時，情況將會相反。
黃赤交角的變化 受到月球與太陽引力的影響，地球的公轉軌道面與自轉的赤道面之間的夾角，在21°39‘～24°36’之間呈週期性的變化 變化週期：4萬年。 黃赤交角的角度越大，冬季和夏季的日照量差距越大。
偏心率的變化 地球繞日的公轉軌道是近乎圓形的橢圓形，太陽位在橢圓的一個焦點上。橢圓軌道的偏心率，以10萬年為週期在0.005～0.06之間變化。 偏心率越大表示地球在近日點與遠日點的日照量差距越大。
間冰期-冰期的氣候變化 間冰期-冰期的氣候變化是受到地球公轉軌道偏心率變化的影響，屬於10萬年尺度的週期性氣候變遷。
海水面的變動 全球溫度變化的同時會導致全球海水面產生變化，尤其屬10萬年週期的事件會造成大幅度的海水面變動。 冰期時臺灣大陸曾有陸橋相通，動物可由陸橋遷移。
短時間尺度的氣候變化 短時間尺度的氣候波動週期約為數千年至數十年。 1萬年以來，全新世時期溫度趨於穩定，約在15℃左右，但氣候也有冷暖的波動。 最近一次冷期大約發生於15~18世紀，稱為小冰期。 小冰期形成的可能原因：太陽黑子的變動、火山噴發、大規模洋流系統的改變或地球反射率的改變等等。
短期氣候變化 全球各地氣候皆有差異，類型多樣而複雜，大陸性氣候與海洋性氣候為最基本的類型。 氣候變化一般以其時程來辨識。如以月或季為單位的月、季變化，或以年為單位的年際變化。
聖嬰現象 對於聖嬰現象的了解與應用，可說是全球在進行短期氣候變化研究方面唯一成功的案例。 聖嬰現象一詞乃南美秘魯漁民用以稱呼發生於聖誕節時期，其鄰近熱帶太平洋海域海溫及洋流異常變化的現象。
正常年洋流流向與大氣發展 一般情形下，熱帶太平洋的熱帶東風帶，使東太平洋的赤道洋流向西行。西行洋流受日晒加溫後，聚集於中、西太平洋，有利於該區的熱對流系統。
正常時期中太平洋赤道附近海溫距平與風向圖
聖嬰年洋流流向與大氣發展 聖嬰年時，赤道洋流方向相反，降雨區東移，造成西太平洋發生乾旱。
聖嬰期間中太平洋赤道附近海溫距平與風向圖 高溫的海水聚集在東太平洋。
反聖嬰時中太平洋赤道附近海溫距平與風向圖 反聖嬰時期，與聖嬰期間相反，更低溫的海水聚集在東太平洋。
聖嬰現象的應用 由於全球大氣環流是緊密地連結在一起的，赤道大氣與海洋的變動，會影響其他地區的大氣運動，所以若能掌握聖嬰現象的發生，就能連帶掌握其他地區的氣候變化。 而赤道東太平洋海溫的上升，約在6個月前就有預兆，達到高溫後又約需6個月下降，如此若能預測聖嬰的發生，就約可預測全球相關地點近一年的氣候變化。 當然過程中，仍應視實際觀測與模式預測，進行預報修正。
全球暖化 1880~2006年間逐年全球氣溫變化（如下圖）顯示全球氣溫已持續上升近一百年。 近百年全球氣溫持續上升，約是以每十年0.06 ℃的速率上升。
全球暖化的原因 人為溫室氣體(二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等)的排放可能是造成近百年全球暖化現象的主因。