为了预测未来气候变化的趋势和影响，科学家通常是利用气候系统模式。地球系统是由不同的圈层构成，包括大气圈、岩石圈、水圈、冰冻圈、生物圈，各圈层之间的相互影响是个复杂的过程。

气候系统随时间变化的过程既要受到外强迫因子如火山爆发、太阳活动等的影响，还要受到人为强迫如人类活动排放的温室气体和土地利用变化的影响。

气候系统模式就是对上述气候系统的动量、质量和能量的物理和动力学过程的一种数学表达方式，从而使得人们可以借助巨型计算机对涉及的复杂演变过程进行定量的、长时间的、大数据量的运算，了解气候系统的演变过程、模拟外强迫变化和人类活动的影响以及预测未来气候变化趋势。

近几十年来，全球气候系统模式由简单逐渐发展到复杂，并逐渐包括气溶胶、碳循环、大气化学等地球生物化学循环过程以及陆冰，形成了地球系统模式。现在对于未来的气候变化的预估，经常基于同一个模式不同试验，和不同模式不同试验的集合/集成进行。

当前的全球气候变化主要是由于人类活动向大气排放温室气体导致的。如果人类对自己排放的温室气体不加以控制的话，未来的地球将会持续变暖，这个变暖的过程将会影响地球的方方面面。

A、到21世纪末全球的平均温度相比工业化前将上升约4°C，极地的升温可能会远高于这个幅度。

B、大气中二氧化碳浓度的增加将导致海洋的酸化，到2100年4°C或以上的增温相当于海洋酸性增加150%。海洋酸化、气候变暖、过度捕捞和栖息地的破坏给海洋生物和生态系统带来了不利影响。

C、到2100年4°C的增温将可能导致海平面上升0.5~1米，并将会在接下来的几个世纪内带来几米的上升。届时每年9月份北极可能会出现没有海冰的情况。

D、气候变化将给水供给、农业生产、极端气温和干旱、森林山火和海平面上升风险等方面带来严重影响。许多地方可能会导致未来更高的经济损失。

E、极端事件（如大规模的洪水、干旱等）可通过影响粮食生产引起营养不良，流行性疾病的发病率升高。洪水可以将污染物和疾病带到健康的供水系统，使得腹泻和呼吸系统疾病的发病率增加。部分物种的灭绝速度将会加快。

不控制温升，灾难将频繁光顾地球 

《巴黎协定》提出要将全球平均温度上升幅度控制在不超过工业化前水平2°C 之内，并力争不超过工业化前水平1.5°C。因为科学和政治的综合研究认为一旦未来全球平均气温升高超过2°C的阈值，人类生活就可能面临较大的危险。为了避免这一可能发生的风险，必须要将温室气体排放控制在一定范围内。我们通常讲的碳排放空间主要是指为避免一定程度的全球地表平均温度上升，估算的满足累积排放限制的温室气体排放轨迹下的区间。该排放空间可以在全球层面、国家层面或者国家以下层面进行定义。当前人为二氧化碳排放量约为每年420亿吨，如果按照控制温升不超过1.5°C核算 , 剩余排放空间不到4200亿吨二氧化碳，如果维持当前排放速率，将在10年之内用尽。目前各国在《巴黎协定》下提出的国家自主贡献力度不足以实现1.5°C的温控目标。

气候变化直接或间接影响人类及其生产生活，目前的观测和研究结果表明，气候变暖对全球的总体影响是弊大于利。

A、对水资源的影响   当前很多地区的降水变化和冰雪消融已经影响到水资源量和水质；许多区域的冰川持续退缩，影响下游的径流和水资源；高纬度地区和高海拔山区的多年冻土层也在变暖和融化。

B、对生物物种的影响   部分生物物种的地理分布、季节性活动、迁徙模式和丰度等都发生了改变。

C、对粮食的影响    气候变化对粮食产量的不利影响比有利影响更为显著，其中小麦和玉米受气候变化不利影响相对水稻和大豆更大。气候变化导致的小麦和玉米减产平均约为每10年1.9%和1.2%。

D、对人类健康的影响   气候变化已造******类健康出现不良状况。近期的极端天气气候事件，如热浪、干旱、洪水和山火等气候灾害频发，给全球多地造成了大量的经济损失和人员伤亡。

E、对海洋生物的影响   变暖使海平面升高，导致部分国家国土受损，海洋酸化导致海洋生物的死亡加剧。

气候变化直接或间接影响人类及其生产生活，目前的观测和研究结果表明，气候变暖对全球的总体影响是弊大于利。

气候变化的影响和风险资料

（来源：该书作者）

气候系统的某些成员的变化可能主要发生在某个区域，但是其范围可能达到1000公里以上的次大陆尺度，会对半球甚至全球的气候造成影响，对于这种可能发生本质性变化的气候成员一般称之为临界成员，这些成员往往对气候变化更为敏感。

作为临界成员通常要满足四个条件，一是有一个阈值参数；二是这个参数与人类活动导致的气候变化有关；三是这个参数一旦达到某个临界点，该气候成员状态将发生质的变化；四是这种变化将对自然系统和社会经济系统产生重要影响。

地球系统中有17个这样的气候敏感成员，分别是：北极夏季海冰、格陵兰冰盖、海洋甲烷水合物、多年冻土、喜马拉雅冰川、南极西部冰盖、大西洋经向翻转环流、北美西南部干旱、印度夏季风、西非季风、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO)变化、北半球（北美）森林、 北半球（欧亚大陆）森林、亚马孙森林、冷水区珊瑚礁、热带珊瑚礁、南大洋海洋生物碳泵。其中，前6个属于冰冻圈气候要素，中间5个属于大气和海洋环流气侯要素，最后6个属于生物圈气候要素。

在这些已知的全球气候敏感成员中，已有9个被激活，包括亚马孙森林经常性干旱，北极海冰面积减少，大西洋环流自1950年以来放缓，北美的北方森林火灾和虫害，全球珊瑚礁大规模死亡，永久冻土层解冻，格陵兰冰盖加速消融和失冰，南极西部冰盖加速消融 和失冰，南极洲东部加速消融。上述敏感成员之间存在关联，它们被激活将导致气候效应的正反馈机制发生作用。冰面融化降低地球 的反射率进而导致地表温度上升、海平面上升、海洋生物死亡、海洋和大气循环模式遭到破坏，这些变化又影响了全球的温度和降雨量。气候的改变可能导致森林死亡从而释放大量温室气体，引发地 球上多个系统可能由碳汇变成碳源。这些敏感成员一旦被突破还将触发一系列的级联效应，进一步加剧气候变化，推动更多敏感系统越过临界点，增加对人类生存与文明的威胁