Q1. 什么是气候（climate）？气候定义关键点是什么？与天气有什么分别？

A1. 气候包括温度，湿度，气压，风力，降水量，大气粒子数及众多其他气象要素在长时期及特定区域内的统计数据。气候定义的关键点是时间尺度，一周以上叫气候，以下叫天气。

Q2. 研究气候科学的手段有哪些？

A2. 观测，理论，数值模拟。我们这个行业基本很难有实验室实验，不需要刷试管！大气观测相对便宜，放探空气球和地面观测站配合。海洋观测非常昂贵，中国船走一天就要十万人民币，美国船按分秒几美元计算成本。理论包括物理学、动力学、化学等。全球气候模式（GCM）或地球系统模式（ESM）至少要包括大气模式、海洋模式、地表模式、海冰模式，现在还有包括化学模式、生物模式、碳循环等等。全世界最快的超级计算机有一半是计算地球气候系统的，比如日本的地球模拟器1-2，出来时都是当时的最高速度，另一半是核工业。

Q3. 什么是物理学和动力学？

A3. 物理学这里主要指的是大气辐射，这是全球变暖的直接原因。动力学是说控制大气海洋运动的地球物理流体动力学，包括基本方程和由此发展的各种动力、反馈机制与学说。基本方程是流体力学Navier-Stokes 非线性偏微分方程组，加上科里奥利力所得。科氏力是旋转系统所独有的惯性力，一种加速度，不是真正的力。它在北半球垂直指向运动方向右边，南半球左边，把所有的流体运动圆周化，这就是为什么天气系统都是圆圆的气旋。在流体力学和地球流体力学里面，大部分的常识都是错的，比如大气中A点比B点压力大，风不会从A到B，而是垂直于A-B方向。北半球背风而立，高压在右，低压在左，南半球相反。

Q4. 什么是气候变化（climate change）？与气候变化性（climate variability）有什么区别？

A4. 气候变化是指由于温室气体（greenhouse gas）增加引起的红外辐射增温，是趋势，无周期性变化。气候变化性是地球非线性气候系统自身的变化，与太阳周期也有关，包括火山爆发（放出粒子反射太阳光冷却地表和大气），有周期性，从几个小时到几百万年都可以。

Q5. 什么是温室气体？温室气体的利与弊？

A5. 温室气体是指地球大气包围地球形成一层温室类似的保护膜，主要自然温室气体包括水蒸气（H2O），水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60-70%，其次是二氧化碳（CO2）大约占26%，其他还有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（又称笑气，N2O）、以及人造温室气体氯氟碳化物（CFCs）、全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs，含氯氟烃HCFCs及六氟化硫SF6）等。对于地球生物，温室气体不是坏东西，而是必须的东西，否则气温会降低50度，如果我没记错，我们将无法生存。现在的问题是，温室气体在逐年增加，导致全球变暖。

Q6. 气候变化为什么不是炒作？为什么跟人类活动相关？为什么很可怕？

A6. 因为气候变化的升温速度比古气候变化速度大很多，100年完成几千年以上的变化，而周期又比厄尔尼诺（2-8年）等气候涛动长。现在不是最暖，但是暖得最快，而且难以遏制。全球变暖与大气二氧化碳含量直接相关（放IPCC图片），而且是在工业革命之后飙升，大家看图，确与人类活动有不可分割的关系。全球有四个二氧化碳观测点，其中一个在南极，夏威夷大岛的测站海拔四千米，在云层之上，是自由大气最好的估量，不受到地表活动的影响。二氧化碳滞空时间长，要一百年才可以降到三分之一浓度，现在排放仍然在上升，减排即使使得排放下降，大气中的二氧化碳仍然继续升高加热，即使不再排放，地球也不会冷却，而是继续赠暖直到平衡。

Q7. 什么是地球的热辐射平衡？全球变暖的基本物理过程是什么样的？

A7. 首先要介绍热平衡概念，每一个物体，能够有一个稳定的温度，必然要有热平衡。地球的热源主要是太阳，太阳黑体辐射温度高，属于短波辐射，中心是可见光的频率，而地球本身黑体辐射温度低，是长波辐射，红外线范围。这个平衡是因为地球距离太阳远，只能有一小部分的阳光照到地球。地球接受日光，本身就要有一定温度来发射红外线，平衡掉这个加热。而温室气体，就像是一层薄膜，吸收地球的辐射，再释放一半回去，加热地球，所以地球要更热才可以平衡。全球变暖中，二氧化碳浓度加大，大气吸收地球的辐射变大，但是放出的也变大，所以气温改变不大，但是放出的一半去了宇宙，一半回了地球，加热地表，出现全球变暖，地表再加热大气。

Q8. 什么是气候反馈？它们在全球变暖中起到什么作用？

A8. 气候系统中各种物理过程之间的一种相互作用机制。当一个初始物理过程触发了另一个过程中的变化，而这种变化反过来又对初始过程产生影响，这样的相互作用被称为气候反馈。正反馈增强最初的物理过程，负反馈则使之减弱。恶性循环良性循环都是正反馈，会导致崩溃，负反馈会导致平衡。气候反馈包括水蒸气反馈、反射率反馈、云辐射反馈等。水蒸气反馈比较重要，属于正反馈，当大气加热时，所能承载水汽增多，于是水蒸气又作为温室气体增加变暖。但是这个温室气体不属于强迫 ，而属于反馈。

Q9. 全球变暖的危害在哪里？仅仅是温度升高吗？

A9. 不是的。简单的变暖并不是对所有国家都不好，比如对俄罗斯，西伯利亚开发就会容易一些。危害主要两点：1. 极端天气，比如纽约大雪。 而降水和风暴是因为水汽凝结。气团上升时，气压降低，会膨胀变冷，这样就会hold不住水气而产生凝结，形成云，当云滴达到一定程度时，上升的气流不再能承托住，于是降落下来，形成降水。凝结过程中会放出潜热，增加风暴，正反馈。大气温度上升，水汽增多，于是降水和风暴强度都会增加，强飓风台风也会增加（日期变更线以东叫飓风，以西叫台风）。涝灾的地方会更涝，旱灾会更旱。2. 海平面上升。这是因为格陵兰和南极的陆地冰川融化，不是因为北冰洋的海冰融化，因为浮冰融化后体积与原来占水的体积相似。主要危害海边，尤其太平洋岛国，夏威夷最著名的旅馆区Waikiki可能50年后消失。

Q10. 如何应对气候变化？有哪些方法？

A10. 最首要有效的办法就是减排，寻找替代能源，太阳能、风能、电力，不再烧汽油、煤炭等等。其他方法叫做geoengineering（地球工程？），比如像高空注入反射粒子减小太阳光辐射，但是这些都是治标不治本，而且会导致其他问题。另外全球变暖也会提供就业机会，比如如何应对海平面上升，像迈阿密这种地方是不是要建筑一些工程什么的。