Średnia globalna temperatura w latach od 1850 do 2007

Zmiany średniej temperatury w latach 1999-2008, w porównaniu z okresem 1940-1980

Globalne ocieplenie – obserwowane od połowy XX wieku podwyższenie średniej temperatury atmosfery przy powierzchni ziemi i oceanów oraz przewidywane ocieplenie w przyszłości.

Średni wzrost temperatury powietrza w latach 1906-2005 w pobliżu powierzchni Ziemi wyniósł 0,74 ±0,18°C. Istotą problemu związanego z wyjaśnieniem globalnego ocieplenia jest ustalenie w jakim stopniu na to zjawisko wpływa działalność człowieka, a w jakim czynniki naturalne. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) uważa, że „większość obserwowanego wzrostu średniej temperatury globalnej od połowy XX wieku spowodowana jest najprawdopodobniej antropogenicznym wzrostem koncentracji gazów cieplarnianych” poprzez efekt cieplarniany. W XX wieku czynniki naturalne, takie jak aktywność słoneczna i wulkany, spowodowały łącznie tylko niewielkie ocieplenie w stosunku do okresu sprzed rewolucji przemysłowej. Wnioski te poparło ponad 45 stowarzyszeń i akademii naukowych, wliczając wszystkie narodowe akademie nauk 8 najbardziej uprzemysłowionych państw. Mimo, że niektórzy naukowcy wyrazili sprzeciw wobec niektórych ustaleń IPCC, większość uczonych badających zmiany klimatyczne zgadza się z podstawowymi wnioskami Zespołu.

Podsumowane przez IPCC prognozy modeli klimatycznych wykazują, że średnia temperatura globalna powierzchni Ziemi podniesie się w XXI w. o 1,1-6,4 °C. Rozrzut w szacunkach wzrostu temperatury jest spowodowany przyjęciem różnych scenariuszy z odmiennymi założeniami emisji gazów cieplarnianych i używaniem modeli prognostycznych, które nieco inaczej przewidują zmiany klimatyczne. Pomimo że większość badań skupia się na zmianach do roku 2100, to ocieplenie i wzrost poziomu morza trwać może ponad tysiąc lat, nawet w przypadku ustabilizowania się gazów cieplarnianych. Opóźnienie w przywróceniu równowagi to skutek dużej pojemności cieplnej oceanów.

Wątpliwości naukowe pozostają w kwestiach skali przewidywanego wzrostu temperatury oraz tego jak ocieplenie i jego konsekwencje będą różnić się w poszczególnych rejonach na Ziemi. Rządy większości państw podpisały i ratyfikowały Protokół z Kioto, mający na celu redukcję emisji gazów cieplarnianych. Trwa jednak światowa polityczno-publiczna debata, dotycząca działań w celu redukcji tempa ocieplania się klimatu oraz przystosowania się do już występujących i przewidywanych jego następstw.

Terminologia

Termin "globalne ocieplenie", zarówno w pracach naukowych, jak i w języku powszechnym, odnosi się najczęściej do ocieplenia odnotowanego w ostatnich dekadach oraz prognoz dalszego wzrostu temperatury; zakłada on wpływ człowieka wskutek emisji gazów cieplarnianych. Czasami termin ten jest stosowany w odniesieniu do innych ociepleń w historii Ziemi. Niekiedy używa się też terminu "antropogeniczne globalne ocieplenie" (AGW), co podkreśla rolę zmian wywołanych przez człowieka.

Termin "zmiana klimatu" oznacza zauważalną zmianę klimatu (np. temperatura, opady, wiatr) utrzymującą się przez dłuższy okres (dekady) z jakichkolwiek przyczyn. Może więc odnosić się do takich efektów, jak globalne ochłodzenie lub zmiany w ogólnej cyrkulacji atmosfery na Ziemi. Ramowa konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC) używa terminu "zmiana klimatu" do zmian spowodowanych przez człowieka i "zmienność klimatyczna" do zmian z przyczyn naturalnych.

Zmiany temperatury

Zmiany obecne

Dwa tysiące lat średniej temperatury powierzchni wg różnych rekonstrukcji, każda zaokrąglona do skali dekadowej. Niezaokrąglona wartość za rok 2004 również oznaczona dla porównania

Na podstawie pomiarów instrumentalnych (bezpośrednich) ustalono, że średnia globalna temperatura lądów i oceanów wzrosła o 0,75 °C względem okresu 1860-1900. Wartość ta jest nieznacznie obciążona niepewnością pomiarową, wynikającą z efektu miejskiej wyspy ciepła, która wynosi 0,002 °C na dekadę. Od 1979 roku prowadzone są satelitarne pomiary temperatury w dolnej troposferze, z których wynika, że temperatura wzrastała o około 0,12-0,22 °C na dekadę. Rekonstrukcje klimatu pokazują, że przed XX-wiecznym ociepleniem temperatura była relatywnie stabilna przez ostatnie 1-2 tys. lat; wyjątkiem były możliwie regionalne oscylacje, takie jak średniowieczne optimum klimatyczne czy mała epoka lodowa.

Na podstawie ocen należącego do NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS), 2005 był najcieplejszym rokiem od wprowadzenia precyzyjnych i rozpowszechnionych pomiarów instrumentalnych, czyli pod koniec XIX wieku. Poprzednio, rekordowym rokiem był 1998, wyprzedzony o parę setnych stopnia Celsjusza. Światowa Organizacja Meteorologiczna i Climatic Research Unit uznały 2005 za drugi najcieplejszy rok, za 1998. Klimat w 1998 był wyjątkowo ciepły ze względu na pojawienie się najintensywniejszego zjawiska El Niño w całym stuleciu. Z kolei zima 2007/2008 była prawdopodobnie najchłodniejsza (w skali globalnej) od siedmiu lat, co przypisuje się szczególnie silnej La Niña.

Od 1979 temperatury nad lądem wzrastały niemal dwukrotnie szybciej niż temperatury oceanu (0,25 °C na dekadę w porównaniu z 0,13 °C na dekadę). Temperatura oceanu wzrasta wolniej niż lądu ze względu na większą pojemność cieplną wody oraz szybszą utratę ciepła przez parowanie. Na półkuli północnej jest więcej lądu niż na półkuli południowej, w związku z tym ogrzewa się ona nieco szybciej. Ponadto znajdują się na niej rozległe obszary sezonowej pokrywy śnieżnej i śniegolodu, co, w przypadku ich topnienia, prowadzi do dodatkowego ocieplenia. Mimo że na półkuli północnej emitowana jest większość gazów cieplarnianych, nie wpływa to na różnicę pomiędzy ocieplaniem się półkul, ponieważ gazy cieplarniane pozostają w atmosferze ziemskiej wystarczająco długo, aby dobrze się w niej wymieszać.

Zrekonstruowany przebieg temperatury na dwóch lokacjach na Antarktydzie i korelacja z globalną zmianą objętości lodu. Obecne dane pokazane są po lewej stronie wykresu

Paleoklimatolog William Ruddiman twierdzi, że wpływ człowieka na klimat globalny został zainicjowany około 8000 lat temu, kiedy zaczęło się wylesianie dla zapewnienia terenu na produkcję rolną i około 5000 lat temu, kiedy zaczęto nawadniać pola w Azji do produkcji ryżu. Interpretacje Ruddimana, oparte na danych stężenia metanu, zostały zakwestionowane.

Zmiany w przeszłości

 Osobne artykuły: Paleoklimatologia i Ziemia-śnieżka.

Cykle ocieplenia i ochłodzenia zdarzały się na Ziemi wielokrotnie. Badania Europejskiego projektu rdzeni lodowych na Antarktydzie (EPICA) dostarczyły danych z ostatnich 800 tysięcy lat. W okresie tym wystąpiło osiem cykli glacjalnych, zsynchronizowanych z cyklami Milankovicia i ciepłe okresy interglacjalne, porównywalne z obecną temperaturą.

Z gwałtownym wzrostem ilości gazów cieplarnianych w okresie wczesnej Jury (około 180 milionów lat temu) związany był wzrost średnich temperatur o ok. 5 °C. Badania Open University wykazują, że ocieplenie przyspieszyło tempo wietrzenia skał o ok. 400%. Ponieważ wietrzenie powoduje wiązanie węgla w kalcytach i dolomitach, poziom CO2 zmniejszył się do normalnego poziomu w ciągu kolejnych 150000 lat.

Zaproponowano też hipotezę, w której gwałtowna emisja metanu ze związków klatratu (ang. clathrate gun hypothesis) była przyczyną i zarazem efektem innych wydarzeń w dalekiej przeszłości, m.in. wymierania permskiego (ok. 251 milionów lat temu) i paleoceńsko-eoceńskiego maksimum termicznego (ok. 55 milionów lat temu).