科学家进行了许多尝试，力图探讨CO₂大量释放到大气中后对气候的影响。从现实情况考虑，在全球范围进行实验是不可能的，物理学理论的证据就是依赖模型模拟和观察。模型模拟需要某种假设，而获得大量基本数据则需长时间的观察。

太阳辐射是与地球气候相关的一个最基本因素。这是无法准确知道的一个参数。埃迪（Eddy）指出，太阳活动性与全球气候的某些“指示器”之间的长期关系可能是由太阳辐照度的变化所引起的。但是，只有在当今人造卫星时代，才能测得有关太阳辐照度的可靠数据，而对于某一时间范围内所测定的年代显然比太阳周期短。

里德（Reid）讨论了全球平均海面温度（SST）与长期记载的太阳活度之间惊人的相似性，其太阳活性是以11年连续的祖里兹（Zürich）太阳黑子数来表示的。他指出，虽然两者不全等，但有几个特征在连续两次测定中都是共同的。最值得注意的是，这种相似性在本世纪最初10年降到最低点，50年代急剧上升到最高值，60年代出现短暂下降，70年代前期之后持续升高不降。

里德的这些观察结果显示，就11年太阳活性周期而论，1910~1960年间太阳辐照度约以0.6%速率变化，并与80到90年周期同相位（格利斯伯格周期）。里德采用霍弗特等简单的一维海洋热量模型，评估了太阳恒定中海上气候对太阳辐照度变化的反应。他发现，经对130年间温度升高进行计算，结果变化幅度少于1%、与太阳辐照度长期趋势测定值一致。

关于太阳 - 天气之间的关系，由于存在两大传统原因而并不明了。第一，大概是最重要的是对这种关系的物理机制缺乏了解；其二是缺乏具有统计学意义的资料。

凯利和威格利直接测定表明，太阳能的实际变化大大超过测定变化值。福克尔和利恩根据人造卫星短期测定的辐照度数据，建立了1874和1988年间总的太阳辐照度变化模型，模型显示少于1.1w/m²的变化预示着辐照度总量变化低于0.1%。然而，他们十分清楚，太阳辐照度的低频变化是可能存在的，但不会大幅度降低。

事实上，太阳能变化与里德估测值并不矛盾，凯利和威格利的模型计算结果提示，计算值比少部分观察的温度变化值高，这未必是太阳的真正作用结果。一个重要的理由是对里德采用的两次连续测定结果进行了有限的统计学校正。

有关太阳活性与气温关系的证据尚严重不足。所记载的陆地和海面温度具有相似性，但SST所记载的海面气温相对于陆地气温来说要滞后几年。里德断定，两个曲线出现不一致的结果提示，在一次或另一次或两次连续测定中有某些规律性错误进行了校正。但太阳力源可能导致海洋变化的重要反应时间将解释SST所载的滞后问题。汉森、利比德弗和琼斯等记载的北半球陆地气温可能是全球气温变化最可靠的数据，因为它是由最大的成套测定温度设备所得的结果，因此，我们采用北半球陆地大气温度来表示1951~1980年间由琼斯所描述过的气候反常变缓情况。

对太阳活性单独测定显示，太阳黑子数可能不一定是气候长期变化的一个最佳“指示器”。由太阳风和地磁场相互作用所引起的地磁活性就是一例。太阳黑子数和地磁活性长期作用的情况有一个基本的差异，从1900~1950年中，太阳黑子数在每个11年周期为最小值，几乎为零；而11年地磁活性变化周期中，在长期相似调幅变化中包含累加的单纯增加。费恩曼和克鲁克从地磁活性和太阳风速度之间进行统计学估计，认为本世纪初太阳风风速是低的。可是还没人证明变化的太阳风直接影响气候的这个似乎有理的物理学作用机制。借助于太阳风对太阳能长期变化的观察显示，太阳能变化还可能存在其它的表现形式。

不同的太阳参数表明，这种长期变化就是太阳黑子循环周期长。这种参数是随太阳活性而变化的，太阳高活性时太阳周短，而太阳周长时太阳活性处于低水平。格利斯伯格证实，这种变化在80~90年长期有规律地周期性出现，这就是所谓的“格利斯伯格周期”。在太阳活性的最高和最低时代，我们测定了太阳黑子周期长度，这是一个长期而缓慢过程，它适用于低穿透性滤光器的应用，以系数1，2，2，2，1表示最高和最低年代一系列独立的太阳黑子。这种特殊滤光器经挑选，通常用于测定太阳活性的长期趋势，只要在11年周期由短期变化，使用不同的滤光器结果一致。太阳黑子数最大值和最小值年代所测定的各个太阳周长之间的一致性提示，太阳黑子周期长可能与太阳活性中具意义的指数相关。

太阳活性参数的引入代替了平稳的太阳黑子数，从曲线上看，滞后出现的太阳活性与表面温度有关。此外，两个曲线惊人地一致。从1900~1940年以及从1970年起，具有向上趋势的两条曲线间有一个紧密联系，即从1945~1970年出现了重要的降低。总的来看，该法所获得的数据比里德所测得的太阳黑子数与温度关系更精确。我们还发现，这种一致性支持（虽然没有证实）太阳活性对全球气温影响的观点。

看来有理由认为，大量的冰块消失与全球平均气温，或至少半球平均气温有关。因此，我们将太阳黑子周期长与冰岛周围海冰区22年连续平均值进行了比较，结果清楚显示，大约在1770、1850和1940年太阳活动性中，每次最大值恰好与该地区22年连续平均最小值相对应。

凯利和威格利证实，太阳恒定的变化未必可靠，其计算值高于19世纪中叶以来全球表面平均气温变暖的小部分观测值，他们使用的数据同里德在研究温度变化中模拟的气候系统模型所使用的数据是一致的。他们还扩大了分析范围，包括不同气候敏感性和太阳力起决定作用因素。从模型的某一变化过程检查了观察的温度偏差，结果显示，从19世纪中叶起全球平均气温升高的温室效应几乎可以肯定是太阳易变性的直接影响效果。

增强温室效应的主因是大气中CO₂浓度几乎成指数增加。然而，过去130年间北半球气温最后增长最快，温室效应是其一部分原因，从1940至1970年间的温度记录显示了这种长期趋势的重要偏差。这段时间气温降低，同时太阳周长发生变化而导致太阳活性降低。

从凯利和威格利的分析中可见，采用太阳周长作为太阳活性测定指标代替太阳黑子数连续11年平均值将具有重要意义。根据增加和降低温度的间隔期而建立起来的两种系列间的密切关系，使直接影响太阳活性的温室效应气体理论相形见绌。这个结论并不是说，温室效应的增强是不存在的，恰好意味着其它影响可能抵销了温室效应。特别是全球污染增加究竟是否引起气候变冷的争论至今模糊不清，与此类似，拉姆讨论了火山喷发对全球气候的影响。

有一个观点对太阳辐照度变化引起气候变化这一结论提出异议，人造卫星观测的太阳辐照度能否作为气候长期变化的指标值得怀疑。几位研究者指出，恒定的太阳能低频率变化时人造卫星尚无法辨别。出德认为弗罗利什发表的结果是人造卫星诞生以前从火箭和气球上的测定结果。从这些数据中他断定，从1968-1978^间太阳能量大约有4 w/m²发生变化，约占太阳能总量的0.3%。从这些比较结果显示，从1968至～1978年太阳周之长约为半年。由此我们估测1890~I984年太阳能变化约为1%，与里德估计的值一致。

观察结果指出，地球气温的长期变化与太阳周长度密切相连，因此太阳周长可作为太阳总能量长期变化的“指示剂”。如果该结果确能作为测定温室效应变暖信号的话，那么将预示长期气候变化可恰如其分地建立一个太阳动态模型。关于人类起源变化的任何结论作出之前需对地球气候自然变化的估计和起因作出回答。

[Science，1991年11月1日]