空气革命
18世纪60年代，英国机械工程师詹姆斯·瓦特开始修补一台设计巧妙但效率低下的蒸汽机，可他并不知道，自己即将开启的不仅仅是一个新的工业时代，还是一个新的地质时代。
瓦特对蒸汽机的改良设计将引发一系列连锁反应：煤、铁的使用量开始爆炸式增长，工业产品的生产迅速扩大，新的运输方式不断涌现。虽然工业革命的专业技术在全球飞速传播，但是它所具有的更多潜在作用还处于积累阶段。自18世纪80年代以来，南极洲和格陵兰岛冰封的荒原上就覆盖着层层积雪，它们记录了温室气体二氧化碳和甲烷增加的过程。这个过程虽然缓慢，却是显而易见的。大约在同一时期，湖泊里的淡水生物开始适应全球范围内新的化学变化。现在，许多科学家把18世纪后25年当作一个关键时期，因为那时人类对环境的影响已开始呈现出全球化趋势。人类在地球自然力的支配下生活了几千年，现在终于开始掌控这个星球了。我们已经进入一个新的时代，也就是有些科学家所说的新地质时代：人类世。
当工业激烈扩张的时候，有些人已经预见到这个世界可能会发生改变。事实上，“温室气体”这个看似非常现代的概念，却是法国数学家和物理学家约瑟夫·傅立叶于19世纪20年代提出的。傅立叶在当时就认识到，地球所吸收的来自太阳的热量和它发射回太空的热量并不相等。他还意识到，这种不平衡有一部分是大气层造成的，在大气层的作用下，发射回太空的热量不能完全散发出去，因此，地球表面变得越来越暖和。如今我们都知道，这种温室效应对生物起着至关重要的作用——如果没有它，全球气温将会下降到-18℃，而不是现在的15℃。当时，傅立叶是第一个推测出人类活动很可能对储存在大气层中的热量的多少产生影响的人，尽管他还不能非常确定其中的原理。19世纪50年代，英国科学家约翰·丁达尔的计算更接近了傅立叶的推断：大部分热量被水蒸气和二氧化碳吸收了，而这部分气体加起来仅占大气的1%。
全球气候变化模型模拟风暴即将来临。
今天，我们可以清楚地了解到大气中的二氧化碳是怎么回事，因为近半个世纪以来，位于夏威夷冒纳罗亚火山顶的某个气象观测站一直准确记录着这一情况：自1958年以来，这扇“天空之窗”收集了充分的证据，证明了我们的星球一直处在变化中。在过去的半个世纪内，空气中的二氧化碳浓度已经稳步上升了大约22%[3]，目前还在以每年约2ppm的速度增长，并于2007年2月达到384ppm[4]，即每100万个干洁空气的分子中含有384个二氧化碳分子。这个含量看似微小，却意味着二氧化碳含量比工业革命之前增长了37%，也说明当时的二氧化碳浓度只有280ppm。[5]我们测量了以前封存在南极洲和格陵兰岛的气体，并通过气泡中的化学物质了解到这一点。实际上，这份关于大气层的冰封档案至少可以追溯到65万年前（早在我们能够准确计量时间的时候）。相比之下，今天的二氧化碳达到了前所未有的浓度值。
世界各地的农耕方式或许有很大不同，但是，农业对土地的影响在每一块大陆上都同样显著。
碳排量计算
斯万特·阿累尼乌斯，身材魁梧，是一位喜爱派对的著名的瑞典物理化学家。1896年，他因准确计算出大气中的二氧化碳对地球温度的影响，使气候学有了一次巨大的飞跃。阿累尼乌斯体重将近100公斤，却是一个有着伟大思想的巨人。他认为，冰期是由大气中二氧化碳含量的巨大波动引起的。以这个构想为基础，这位诺贝尔奖获得者开始计算改变全球温度所需要的二氧化碳含量。这是一项无比艰巨的任务，就连今天功能最强大的计算机也有可能花上一周甚至更长的时间来模拟全球气候的变化，而阿累尼乌斯不得不通过手算完成这些极其复杂的计算。他计算出了5种不同浓度的二氧化碳在地球南纬和北纬每10°的地区所产生的温室效应。他对此项工作十分痴迷，几乎每天工作14个小时，用了整整一年时间来完成这项工作，最终绘制出了一套精确度极高的表格：一种关于气候变化的简便计算表。他推测，二氧化碳含量的倍增将导致全球气温上升5℃，这个数据非常接近今天大部分科学家的预估范围。也许从表面上看，这种情况并不十分明显，但是，这可是冰期和像今天这样温暖期之间的温度差别。
斯万特·阿累尼乌斯做出的最伟大贡献是，他将化石燃料的燃烧和气候的变暖效应联系在一起。之后，他费尽心力计算出因燃煤导致二氧化碳含量增加一倍的时间。以19世纪90年代后期的工业机械化水平为参照，他计算出的答案是大约3000年。具有讽刺意味的是，阿累尼乌斯并没有把全球变暖看作一种威胁；相反，他预见一个时代即将来临——到那时，与他那些斯堪的纳维亚半岛的同胞相比，我们的后人将会在更加温暖舒适的气候下沐浴阳光。但他没有预料到的是，二氧化碳的排放量会在下个世纪增加15倍。
今天，全世界的人每年要排放220亿吨二氧化碳[6]，照这样的速度来看，到21世纪末，大气中的二氧化碳含量将是工业革命前的两倍。令人遗憾的是，实际上二氧化碳含量增加一倍所花费的时间远不及阿累尼乌斯所预测时间的1/10。
亚马孙雨林已经存活了数百万年，但在22世纪，它受到的破坏可能将无法挽回。
正在使地球气候发生改变的不仅仅是二氧化碳。自瑞典物理化学家斯万特·阿累尼乌斯欣喜地预测到他所说的那个更加美好、更加温暖的世界以来，汽车出现了，新兴工业和集约型农业也达到了一定规模，而在一个世纪以前，这都是无法设想的。这一切带来的后果是，效力更强的温室气体被排放出来，比如一氧化二氮和甲烷。而最终的结果是，自20世纪初以来，地球表面附近的平均气温上升了0.7℃[7]。