愈來愈熱
1月中，美國國家海洋及大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration）和美國太空總署（NASA）的研究者指出，2014年是過去135年來最暖的一年。全球陸地和海洋溫度比20世紀的均溫高出攝氏0.69度，也打破了2005年與2010年的高溫紀錄。
幾十年來，溫度都在攀升，自1880年開始以現代方式記錄以來，除了1998年外，10個最暖的年度都發生在2000年以後。根據美國國家海洋及大氣總署，地球上一個最冷年均溫紀錄是在103年前的1911年。
「過去已經有連續數十年的高溫了，而2014又是連續數年高溫中的最近一次，」NASA的Gavin Schmidt說。「個別年的排名可能受混亂的天氣型態影響，但長期趨勢可歸因於氣候變遷的肇因，而肇因目前以人類排放的溫室氣體為主。」
溫度上升造成的一個驚人且可見的效應就是北極冰冠縮小。衛星從1979年開始觀測冰冠，自此，北極夏天海冰每十年就縮小約12%。截至2012年夏末，1979年觀測到的北極海冰面積約融化了大約一半。國家地理學會修訂了最近期的地圖集來顯示消失的北極冰。
國家地理製圖員Juan José Valdés表示，相較於之前的版本，重製圖中的北極地區是「除了蘇聯解體外，世界地圖上最明顯可見的變化」。
一個新報告說明現在海洋上升的速度比過去20年快。 2014年10月的王潮比佛羅里達州羅德岱堡典型的高潮高出0.3公尺，讓我們預見了這種新常態。
Photograph by George Steinmetz, National Geographic Creative
洪水將至
一個新報告說明過去20年來，海洋上升的速度比先前任何人預測的都快。
因為全球氣溫升高，格陵蘭和部分南極冰層以及阿拉斯加的冰川正在融化，造成海平面上升。融冰像水流向浴缸一樣地從大陸流向海洋。海水也因為全球溫度升高而變熱膨脹。
如同本刊在二月號中的報導，到了2050年，邁阿密和邁阿密郊區將因為海平面上升所帶來的水災，而面臨比世上其他主要都會區都高的財務風險。到本世紀末，邁阿密可能將面臨比現在高出1.5公尺的海平面。邁阿密是眾多低海拔沿海城市之一，這些城市都即將面臨海平面上升的現實，以及鹹水淹沒街道並侵入飲水系統所產生的費用。
今年年初大氣層中的二氧化碳濃度是400 ppm（ppm為百萬分之一）。二氧化碳在我們燃燒煤和石油時從發電廠的大煙囪和汽車排氣管排出，也會在我們焚燒森林時從森林排放。而自從2013年起，二氧化碳濃度就開始就在400ppm的範圍上下浮動。
一旦二氧化碳進入天空，就會在空中停留幾百、甚至幾千年，同時將輻射或反射的太陽熱困在大氣層裡，就好比床上的毛毯愈多、我們就愈暖。事實上，我們一直在幫地球大氣層蓋更多毯子。
現在的二氧化碳濃度比1750年左右工業革命開始時高了超過三分之一，也比過去80萬年或更長的一段時間以來高。科學家會知道，是因為他們持續從格陵蘭和南極大陸冰層鑽取冰芯，而古老的二氧化碳泡泡就困在冰蕊裡。他們的研究顯示二氧化碳濃度高時，全球氣溫也高。
二氧化碳就像是全球的氣溫調節器，而我們很快就能大幅增加對二氧化碳如何在大氣層中運作的了解。2014年，一枚名叫OCO-2的碳觀測衛星由NASA的火箭噴射推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）發射升空，現在已開始監測地球的碳濃度，它的目標是繪製全球二氧化碳的循環圖，顯示二氧化碳的源頭和它全年的動向。
除了把熱困在大氣層中，二氧化碳也會使海洋化學起變化。海洋吸收二氧化碳後會變酸，影響貝類生物（例如牡蠣、貽貝）以及珊瑚礁的健康。海洋酸化被稱為全球暖化的「邪惡雙胞胎」。
全球對化石燃料依賴持續攀升的同時，捕捉熱和造成氣候變遷的二氧化碳排放量也跟著增加。這些在維吉尼亞州總站的軌道自動車排著隊要把煤裝載到船上。
Photograph by Robb Kendrick, National Geographic Creative
控制碳濃度
想要控制二氧化碳濃度（以及氣溫和海平面高度），我們就必須減少燃燒會造成二氧化碳濃度上升的物質。至少研究煤、油和天然氣地下儲藏量的科學家們是這麼想的。
他們想要確定要避免燃燒多少富含碳的燃料，才能讓全球氣溫上升不要超過攝氏2度。一旦氣溫上升超過攝氏2度的門檻，我們很可能面臨快速消融的冰層和更快速上升的海平面。
研究人員在一項新研究裡預測，我們必須讓80%的煤、50%的天然氣和30%的石油留在地面內，才能抑制溫度上升。對一個重度依賴這些燃料的世界來說，這是很難下嚥的方案。美國能源部（Department of Energy）預估未來25年，煤、油和天然氣依舊會是美國主要的能源選擇，同時全球對煤和石油的依賴也會持續增長。
我們對化石燃料的緊擁不放，以及日益擴大的環境足跡，對海洋、土地、大氣層和生態系統還有其他影響。
斯德哥爾摩回復力中心（Stockholm Resilience Centre）的新研究把地球看作一個整合系統，裡面包含一套有「界限」的聯鎖裝置。這些「界限」透過一套稱為「星球儀表板」的量錶（就像車上的儀表板），測量並辨識出人類的「安全操作空間」。
這些界限會設定理論上的極限，讓我們知道環境被改變到什麼程度，就會損及為我們提供食物、乾淨的水和空氣等資源的地球系統。這項研究顯示，我們已經越過了四個領域的星球界限：物種滅絕率、伐林、大氣層中的二氧化碳濃度和流入海洋的氮和磷（陸上的作物肥料）。
研究人員總結我們砍伐森林、開墾荒地、建立更多城市、消耗地下水、汙染空氣和水，以及捕撈漁獲的同時，可能正在摧毀我們擁有了超過1萬年的「人類安全空間」。研究人員說他們的研究相當於一個可以幫助社會「降低風險，永續發展」的早期警報系統。
我們對能源日益增加的需求會損害土地和水道。在加拿大的亞伯達，有一隻假隼拍動翅膀防止水禽靠近，水禽如果降落在這個油砂殘渣池塘，性命難保。
Photograph by Peter Essick, National Geographic
提升科學素養
儘管證據愈來愈多，質疑人類是否真的造成氣候變遷的美國人可能也不會改變想法。但更扎實的科學教育最終可能創造更多具科學素養的大眾，也就可能將87%的科學家相信人類是氣候變遷的主要推手，但一半的美國民眾不相信這一點之間的認知差距拉近一些。增進科學素養最終可能讓更多人相信，現在就對氣候變遷採取行動是必要的。
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