Biến đổi khí hậu
Khám phá

Để lý giải tại sao nhiệt độ Trái Đất cao hơn dự liệu trong bối cảnh chỉ có bức xạ Mặt trời chiếu tới, Joseph Fourier đã đề xuất sự tồn tại của hiệu ứng nhà kính. Năng lượng Mặt trời đến bề mặt do khí quyển không cản trở bức xạ Mặt trời. Bề mặt ấm phát bức xạ hồng ngoại nhưng nó lại bị cản trở tương đối bởi khí quyển và năng lượng bị chậm giải phóng, khiến hành tinh ấm lên. Kể từ năm 1859, John Tyndall xác định rằng nitơ và oxy (99% không khí khô) không cản trở bức xạ hồng ngoại nhưng hơi nước và lượng nhỏ các khí (đáng kể nhất là methane và carbon dioxide) hấp thụ và khi ấm lên phát bức xạ hồng ngoại. Sự thay đổi nồng độ những khí này có thể gây "tất cả đột biến về khí hậu mà các nhà nghiên cứu địa chất phát hiện" bao gồm các kỷ băng hà.
Svante Arrhenius để ý thấy hơi nước trong không khí không ngừng đa dạng nhưng carbon dioxide thì do những quá trình địa chất lâu dài quyết định. Tại điểm kết của một kỷ băng hà, sự ấm lên do CO2 gia tăng sẽ làm tăng lượng hơi nước, khuếch đại hiệu ứng trong một quá trình phản hồi. Vào năm 1896, ông công bố mô hình khí hậu đầu tiên về hiện tượng này, chỉ ra giảm một nửa CO2 có thể khiến nhiệt độ giảm một mức đủ để khởi động kỷ băng hà. Arrhenius tính toán rằng nếu gấp đôi lượng CO2 thì nhiệt độ sẽ tăng cỡ 5–6 °C (9,0–10,8 °F). Các nhà khoa học khác lúc đầu nghi ngờ và tin rằng hiệu ứng nhà kính bị bão hòa nên có thêm thêm CO2 thì cũng không khác gì. Họ nghĩ khí hậu sẽ tự điều chỉnh. Từ năm 1938 Guy Stewart Callendar công bố bằng chứng chỉ ra khí hậu đang ấm lên và hàm lượng CO2 đang tăng nhưng những tính toán của ông cũng vấp phải sự phản đối tương tự.
Vào thập niên 1950, Gilbert Plass tạo ra một mô hình máy tính chi tiết tính đến các lớp khí quyển khác nhau và phổ hồng ngoại, phát hiện hàm lượng CO2 tăng sẽ khiến khí hậu ấm lên. Cùng thời gian, Hans Suess tìm thấy bằng chứng về việc CO2 đã đang tăng, Roger Revelle chỉ ra đại dương sẽ không hấp thu lượng tăng và họ cùng nhau hỗ trợ Charles Keeling bắt đầu ghi chép sự gia tăng tiếp diễn thể hiện qua Đường cong Keeling. Giới khoa học cảnh báo công chúng và nguy cơ được trình bày tại phiên chứng nhận trước Quốc hội của James Hansen năm 1988. Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi Khí hậu được thành lập năm 1988 để đưa ra lời khuyên chính thức cho các chính phủ trên thế giới và thúc đẩy nghiên cứu liên ngành.
Nhiệt độ không khí bề mặt trung bình 2011-2020 so với mốc trung bình 1951-1980 (nguồn: NASA)
Nhiệt độ bề mặt toàn cầu trong 2000 năm qua được phục dựng nhờ dữ liệu ủy thác từ vòng gỗ, san hô, lõi băng biểu thị bằng đường màu xanh. Dữ liệu quan sát trực tiếp là đường đỏ.
Dữ liệu của NASA cho thấy nhiệt độ bề mặt mặt đất đã tăng nhanh hơn nhiệt độ bề mặt đại dương.
Các yếu tố góp phần vào biến đổi khí hậu theo báo cáo đánh giá lần thứ 5 của IPCC
Các ngưỡng nồng độ CO2 trong 800.000 năm qua theo đo đạc từ lõi băng (đường xanh dương/xanh lá) và đo trực tiếp (đường đen)
Kể từ năm 1880, lượng khí thải CO2 được bổ sung ngày càng nhiều từ các nguồn khác nhau.
Độ che phủ cây xanh toàn cầu mất đi hàng năm đã tăng gần gấp đôi kể từ năm 2001, đến một diện tích ngang nước Ý.
Băng biển phản chiếu 50% đến 70% bức xạ mặt trời chiếu tới còn bề mặt đại dương tối chỉ phản chiếu 6%, do vậy băng biển tan là phản hồi tự củng cố.
Những dự đoán mô hình khí hậu trung bình 2081–2100 so với 1986–2005 dưới các kịch bản phát thải ít và nhiều
Bốn đường nồng độ tương lai khả dĩ bao hàm CO2 và đương lượng CO2 của những khí khác
Sự thay đổi của mực nước biển trong quá khứ và những dự đoán đến năm 2100 (so với năm 2000). Dữ liệu do Chương trình Nghiên cứu Biến đổi Toàn cầu của Hoa Kỳ công bố năm 2017
Các kịch bản phát thải khí nhà kính toàn cầu. Nếu tất cả quốc gia hoàn thành cam kết Hiệp định Paris hiện tại của họ thì đến năm 2100 mức ấm lên trung bình vẫn vượt đáng kể mục tiêu tối đa 2°C mà hiệp định đề ra.
Chính sách biến đổi khí hậu quan tâm hơn đến các lĩnh vực kinh tế tạo ra nhiều khí nhà kính.
Các bể chứa carbon như thực vật, đất và đại dương đã hấp thu phần lớn khí thải CO2
Người dân Canada biểu tình chống ấm lên toàn cầu.
(Chữ trong hình: Sự thay đổi nhiệt độ trung bình toàn cầu) Một phương thức lừa bịp là dữ liệu hái anh đào từ những thời kỳ ngắn nhằm khẳng định sai rằng nhiệt độ trung bình toàn cầu đang không tăng. Các đường màu xanh cho thấy chiều hướng nghịch ngắn hạn che giấu chiều hướng ấm lên dài hạn biểu thị bằng đường đỏ. Các chấm xanh thể hiện cái gọi là gián đoạn ấm lên toàn cầu.