世界正在变暖，但相关变化并不局限于人类日常生活的地表环境。多项观测表明，气候变化的信号从大气顶端延伸至海洋深处，而温室气体排放（主要来自化石燃料燃烧）在其中扮演了关键角色。

过去几十年，卫星持续监测地球能量收支，测量进入与离开大气层的热量。随着大气中温室气体浓度上升，向太空逃逸的热量减少，导致能量不平衡，更多热量被保留在地球系统中，进而推动地球快速变暖。

为直观呈现温度变化，研究人员使用“变暖条纹”这一可视化方式：以蓝色与红色阴影分别表示偏冷与偏暖，并按年份排列，突出长期温度变化趋势。基于大量观测汇总形成的记录显示，从1850年至2025年的地表温度变化中，过去11年为有记录以来最热的11年，且这一趋势在短期内难以结束。

在大气层方面，卫星自1979年以来对不同高度的大气温度进行监测。结果显示，对流层（大气最低层、商业航班主要飞行高度所在区域）的“变暖条纹”与地表温度变化高度一致，最热年份主要集中在过去十年。相关温度并非由传统温度计直接测得，而是通过卫星辐射计探测空气分子发出的红外辐射量进行估算，这些基于卫星的结果与地表变暖观测相互印证。

与对流层不同，平流层（高于典型航班巡航高度的大气层）呈现出冷却趋势：其“变暖条纹”显示最热年份大致出现在1980年前后，而过去十年则为最冷年份。这种“对流层变暖、平流层冷却”的组合，被研究者视为人类活动导致气候变化的明显“指纹”。

研究人员解释称，温室气体浓度在整个大气层增加，会改变大气吸收与释放热量的效率。在低层大气中，这种效应更像“保温层”，使更多热量滞留，从而推动地表与对流层升温；而在高层大气中，由于空气稀薄、来自下方的热量较少，额外的二氧化碳会使平流层向太空散失的热量多于吸收的热量，导致平流层冷却。此外，氯氟烃（CFCs）等物质对平流层臭氧的破坏，也会造成下平流层冷却。

这一“指纹”并非近期才被提出。科学家在20世纪60年代就已将其作为大气二氧化碳浓度上升的结果进行讨论，早于平流层冷却被观测到。研究人员同时指出，如果全球变暖主要由太阳亮度变化驱动，那么应表现为整个大气层同步变暖，而非出现对流层变暖与平流层冷却并存的格局。

海洋观测同样显示出一致的变暖信号。不同深度海水的“变暖条纹”呈现与地表类似的广泛升温趋势，最热年份也集中在过去十年。变暖在时间上的先后顺序显示热量从海洋表层向下传递，这一特征也与人为影响相符。

研究人员强调，海洋吸收热量对地表气温变化具有重要影响。全球范围内，海洋吸收了约90%的额外热量。与此同时，海平面上升也被观测到，其原因包括海水变暖导致的热膨胀，以及陆地冰川融化后流入海洋。

综合上述从大气到海洋的多层次观测，研究人员认为，燃烧化石燃料导致的大气温室气体增加，是当前变暖的主导原因。相关物理机制早在19世纪50年代就已被理解，而如今从大气顶端到海洋底部的变化模式，为温室气体排放的作用提供了清晰的观测证据。

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