Ilmaston lämpeneminen

Ilmaston lämpenemisellä tarkoitetaan viime vuosikymmeninä tapahtunutta maapallon alailmakehän eli troposfäärin sekä merien pintakerroksen keskilämpötilan nousua ja nousun arvioitua jatkumista. Ilmastonmuutoksen vaikutuksesta esimerkiksi monet jäätiköt sulavat, kasvillisuus ja eläinlajisto muuttuvat, aavikot kasvavat, merenpinta nousee ja sään ääri-ilmiöt, kuten helleaallot, myrskyt, tulvat, hurrikaanit ja metsäpalot yleistyvät. Yleisessä keskustelussa ilmiöstä käytetään myös termiä ilmastonmuutos, mutta ilmastonmuutoksia on ollut maapallon historiassa lukuisia.
Maapallon ilmasto on lämmennyt 1,1 celsiusastetta 1800-luvun lopun esiteollisesta ajasta vuoteen 2020. Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n mukaan ihmisten toiminnasta syntyneet kasvihuonekaasut, erityisesti hiilidioksidi, ovat aiheuttaneet lähes kaiken tämän lämpenemisen. Lämpeneminen on kiihtynyt viime vuosikymmenten aikana. IPCC esitti jo loppuvuonna 1995 pidetyssä kokouksessa, että maapallon keskilämpötila nousee silloisesta 1,5–3 °C vuoteen 2100 mennessä.
Ilmaston lämpeneminen johtuu ennen kaikkea fossiilisten polttoaineiden käytöstä liikenteessä ja energiantuotannossa sekä maataloudesta, koska ne tuottavat paljon auringon lämpösäteilyä absorboivia kasvihuonekaasuja, kuten hiilidioksidia, typpioksidia ja metaania. Suuri merkitys on myös metsien ja muiden hiilinielujen ja -varastojen häviämisellä, koska tällöin kasvillisuus sitoo vähemmän ilmakehän hiiltä. Globaali metsäkato on aiheuttanut noin kymmenen prosenttia ilmaston lämpenemisestä.
IEA arvioi vuonna 2023, että ilman lisätoimia ilmasto lämpenee 2.4 astetta vuosisadan loppuun mennessä verrattuna esiteolliseen aikaan. 
Maailmanlaajuisella lämpötilojen nousulla on monia vaikutuksia, kuten merenpinnan nousu ja sademäärien muutokset. Äärimmäiset sääilmiöt, kuten helleaallot, rankkasateet, kuivuus ja myrskyt ovat yleistyneet ja voimistuneet, mikä on lisännyt ihmisten kuolleisuutta ja ilmastopakolaisuutta. Hurrikaanien voimakkuus ja niiden aiheuttamat tuhot ovat lisääntyneet. Voimakkaiden hurrikaanien frekvenssi on kasvanut, mutta pienempien määrästä ei ole selvyyttä. Metsäpalojen määrä ja voimakkuus ovat monilla alueilla jopa tuplaantuneet 20 vuodessa. Jäätiköt ovat sulaneet ja monet eläinlajit kuolleet sukupuuttoon. Ilmaston lämpeneminen on aiheuttanut taloudellisia vahinkoja maanviljelykselle, metsille, kalastukselle ja turismille.
Ilmasto ei tule lämpenemään tasaisesti eri puolilla planeettaa. Lukuisten takaisinkytkentöjen yhteisvaikutuksen ennustamisen vaikeus hankaloittaa kuitenkin maantieteellisten ennusteiden laatimista. 
Ilmaston lämpenemisestä käytävä julkinen keskustelu käsittelee ilmastonmuutoksen hillitsemiseen ja sopeutumiseen liittyviä toimenpiteitä ja kustannuksia. Suurin osa maailman valtioista on ratifioinut Pariisin ilmastosopimuksen, jonka tavoitteena on kasvihuonepäästöjen rajoittaminen niin, että maapallon keskilämpötilan nousu jäisi selvästi alle kahden asteen.
IPCC:n raporttien, mm. vuoden 2014 raportin (AR5) mukaan eri menetelmin ja eri oletuksin tehdyt tutkimukset ovat päätyneet samaan johtopäätökseen: ilmastonmuutoksen kokonaisvaikutukset ovat erittäin mittavia niin ihmisen hyvinvointiin, talouskasvuun, maatalouteen ja muihin elinkeinoihin, luonnon ekosysteemeihin kuin luonnon tuottamiin ekosysteemipalveluihin. Maailman ilmatieteen järjestön entisen pääsihteeri Petteri Taalaksen mukaan on silti halvempaa torjua ilmastonmuutosta kuin sietää se. Ilmastonmuutokseen sopeutuminen on erittäin kallista. Tärkeintä on päästä eroon fossiilisista polttoaineista: kun voimala tai auto vanhenee, se voidaan korvata päästöttömällä. Uusiutuva energia, kuten tuuli- ja aurinkovoima, ydinvoima sekä sähköinen liikenne ovat avainasemassa. Myös hiilinielujen suojelu on välttämätöntä.
Käsitteistö.
Käsite "ilmaston lämpeneminen" on erityistapaus yleisemmästä termistä ilmastonmuutos, jolla voidaan viitata myös jääkausien yhteydessä tapahtuneeseen ilmaston viilenemiseen. Periaatteessa ilmaston lämpeneminen on neutraali käsite ajanjakson suhteen, mutta sitä käytetään yleisesti viime aikoina tapahtuneesta ihmisen aiheuttamasta maapallon ilmaston lämpenemisestä. Myös käsitettä ilmastonmuutos käytetään ihmisen aiheuttamasta muutoksesta.
Syyt.
Ihmisen toiminta on johtanut ilmastoa lämmittävien kasvihuonekaasujen pitoisuuksien kohoamiseen ilmakehässä. Kaasupitoisuuden kasvu vähentää maapallolta avaruuteen poistuvan lämpösäteilyn määrää. Tästä aiheutuu positiivinen eli lämmittävä säteilypakote. Ihmisen vaikutus on havaittavissa selvimmin 1900-luvun puolivälin jälkeen.
US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) mukaan kesäkuut 1998, 2015, 2016 ja 2017 olivat neljä mittaushistorian lämpimintä. Lämpimyys on selitettävissä vain ihmisen ilmakehää lämmittävällä vaikutuksella etenkin fossiilisista polttoaineista. Vuonna 2017 maapallon luonnonsyklin La Niña laski lämpötiloja.
Kasvihuonekaasut ilmakehässä.
Joseph Fourier havaitsi kasvihuoneilmiön 1824. Svante Arrhenius esitti vuonna 1896 teorian, että ihmiskunnan toiminta voimistaa kasvihuoneilmiötä. Kasvihuoneilmiö on prosessi, jossa tietyt ilmakehän kaasut säteilevät ja imevät itseensä infrapuna- eli lämpösäteilyä lämmittäen maan ilmakehää ja pintaa. Kasvihuonekaasujen lämmittävä vaikutus perustuu siihen, että ne päästävät lävitseen auringon lyhytaaltoista säteilyä, mutta absorboivat eli imevät itseensä auringosta kohti maahan tulevaa ja maasta takaisin avaruuteen heijastuvaa pitkäaaltoista lämpösäteilyä. Kasvihuonekaasut, kuten hiilidioksidi, metaani ja vesihöyry absorboivat pitkäaaltoista infrapuna- eli lämpösäteilyä avaruudellisen rakenteensa takia, kun säteily tietyllä aallonpituudella kulkeva fotoni kulkeutuu molekyylin, esimerkiksi hiilidioksidin hiili- ja happiatomien väliin, jossa atomien sähkömagneettinen vuorovaikutus absorboi fotonin energian ja saa molekyyleissä olevat atomit värähtelemään. Molekyylien absorboima energia nostaa lämpötilaa, koska se saa aikaan liikettä eli lämpöä.
Kasvihuonekaasut luovat luonnollisen kasvihuoneilmiön, jota ilman maan keskilämpötila olisi yli 30 °C kylmempi. Ilman kasvihuoneilmiötä maa olisi elinkelvoton. Maan pintalämpötila olisi liian alhainen, jotta vettä voisi esiintyä laajalti nestemäisenä ja vesihöyrynä. Viime jääkauden lopusta teollisen vallankumouksen alkuun asti maan keskilämpötila on pysynyt keskimäärin noin 14 °C:ssa. Kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvun myötä kasvihuoneilmiö voimistuu aiheuttaen lämpötilojen nousua.
Merkittävin kasvihuonekaasvu on vesihöyry, joka aiheuttaa noin 36–70 prosenttia kasvihuoneilmiöstä (pilviä lukuun ottamatta). Hiilidioksidi (CO2) aiheuttaa noin 9–26 prosenttia kasvihuoneilmiöstä, metaani (CH4) 4–9 prosenttia ja alailmakehän otsoni 3–7 prosenttia. Vesihöyryn määrä ilmakehässä riippuu haihtumisesta ja sateesta, joten ihmisen tuottama vesihöyry ei käytännössä pysty lisäämään sen kokonaismäärää. Sen sijaan hiilidioksidin ja metaanin määrät riippuvat ihmisen aiheuttamista päästöistä. Hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä on noussut 47 prosenttia ja metaanipitoisuus 156 prosenttia verrattuna esiteolliseen aikaan. Kasvihuonekaasujen määrät ovat korkeampia kuin kertaakaan aiemmin 650 000 vuoteen, mikä on pääteltävissä luotettavasti jäätiköiltä syväkairatuista näytteistä. Epäsuorien geologisten todisteiden perusteella uskotaan, että hiilidioksidipitoisuudet ovat olleet nykytasolla viimeksi 20 miljoonaa vuotta sitten.
Vuonna 2023 ilmakehän hiilidioksidipitoisuus oli keskimäärin 419 ppm, mikä on 50 prosenttia korkeampi kuin ennen teollista vallankumousta. Vertailuksi vuoksi; vuonna 2009 pitoisuus oli noin 384 ppm ja vuonna 1999 pitoisuus oli noin 365 ppm.
Pitoisuuden odotetaan nousevan jatkossa fossiilisten polttoaineiden käytön ja maankäytön muutosten myötä. Kasvuvauhti on riippuvainen taloudellisesta, sosiologisesta, teknologisesta ja luonnollisesta kehityksestä, joskin fossiilisten polttoaineiden saatavuus voi rajoittaa kasvua. IPCC:n erikoisraportti päästöskenaarioista ennustaa CO2-pitoisuuden nousevan tasolle 541–970 ppm vuoteen 2100 mennessä.
Fossiilisten polttoaineiden varannot riittävät tämän tason saavuttamiseen ja päästöjen kasvattamiseen vuodesta 2100 eteenpäin, mikäli hiiltä, öljyhiekkaa tai metaaniklatraattia käytetään laaja-alaisesti. Vaikka kasvihuonekaasujen pitoisuudet pysyisivät nykytasolla, ilmasto luultavimmin lämpenisi edelleen 0,5 °C ja merenpinta jatkaisi nousuaan yli tuhannen vuoden ajan.
Merenpohjan sedimenteistä ja kasvien fossiileista tehtyjen mittausten perusteella on voitu arvioida, että esimerkiksi 150–200 miljoonaa vuotta sitten hiilidioksidin pitoisuus oli ilmeisesti paljon nykyistä korkeampi, yli 2 000 ppm, ja 400–600 miljoonaa vuotta sitten ajoittain jopa yli 5 000 ppm. Vaikka hiilidioksidipitoisuus nousisi näille tasoille, seurauksia olisi mahdoton ennustaa, koska auringon lämmittävä vaikutus ei ollut silloin niin suuri kuin nykyään. Auringon, kuten muidenkin tähtien sisällä tapahtuvan fuusioreaktion takia ne kirkastuvat ajan myötä.
Noin 68 prosenttia ihmisen aiheuttamista hiilidioksidipäästöistä vuosina 1750–2011 johtuu fossiilisten polttoaineiden käytöstä ja sementin tuotannosta. Loput 32 prosenttia ihmisperäisistä päästöistä ovat pääasiassa seurausta maankäytöstä, erityisesti metsähakkuista. Tropiikissa tapahtuva metsänhävitys on aiheuttanut 2000-luvulla noin 15 % globaaleista hiilidioksidipäästöistä. Metsäpalojen yhteydessä ilmaan pääsee lisäksi ilmakehää lämmittäviä metaania ja typpioksiduulia. Toisaalta biomassan poltossa syntyy myös pienhiukkaspäästöjä, joilla arvioidaan olevan ilmakehää viilentävä nettovaikutus.
Palautekytkennät.
Ilmastoon suoraan lämmittävästi vaikuttavilla pakotetekijöillä, kuten kasvihuonekaasujen lisääntyneillä pitoisuuksilla, voi olla seurannaisvaikutuksia eli palautekytkentöjä, jotka monimutkaistavat pakotetekijöiden vaikutuksia ilmastoon. Positiivisista palautekytkennöistä, kuten Siperian turvesoiden ikiroudan sulamisesta, aiheutuvat mahdollisesti jopa 70 000 miljoonan tonnin metaanipäästöt, jotka voivat johtaa merkittäviin lisäyksiin sellaisten kasvihuonepäästöjen lähteissä, joita ei ole otettu huomioon IPCC:n ilmastomalleissa.
Tärkein palautekytkentä liittyy veden höyrystymiseen. Ilmakehään vapautettu hiilidioksidi lämmittää ilmakehää ja maanpintaa, mistä seuraa, että ilmakehään höyrystyy lisää vettä. Koska vesihöyry itsessään toimii kasvihuonekaasuna, tästä seuraa edelleen lisää lämpenemistä ja vesihöyryn vapautumista ilmakehään. Näin jatkuu, kunnes ilmasto saavuttaa uuden dynaamisen tasapainon, jossa kasvihuoneilmiö on kohonneen vesihöyrypitoisuuden vaikutuksen johdosta noin kaksi kertaa voimakkaampi kuin mitä kohonneesta hiilidioksidipitoisuudesta yksin seuraisi.
Pilvistä johtuvat palautekytkennät ovat meneillään olevan tutkimuksen ja keskustelun aihe. Pilvet säteilevät lämpöä takaisin maanpinnalle aiheuttaen lämmittävän vaikutuksen, mutta samalla heijastavat auringonvaloa ja säteilevät lämpöä avaruuteen aiheuttaen viilentävän vaikutuksen. Kasvanut vesihöyrypitoisuus saattaa lisätä tai vähentää pilviä eri alueilla ja eri korkeuksissa. Useimmissa ilmastomalleissa pilvisyyden muutos vahvistaa ilmastonmuutosta, mutta eri mallien tulokset poikkeavat toisistaan varsin paljon.
Toinen tärkeä palautekytkentä on albedo eli heijastavuus. Ilmaston lämmetessä sulavan jään ja lumen alta paljastuu maata tai vesialueita. Sekä maan että veden albedo on matalampi kuin jään ja lumen, eli ne heijastavat auringon säteilyä vähemmän ja imevät sitä itseensä enemmän. Tämä aiheuttaa lisää lämpenemistä, mikä puolestaan aiheuttaa lisää jäätikköjen sulamista, ja niin edelleen.
Valtamerten lämpeneminen ja jäätiköiden sulaminen aiheuttavat viiveen ilmakehän lämpenemiskehityksessä. Syynä on se, että veden lämpeneminen ja jään sulaminen sitovat suuren ominaislämpökertoimensa vuoksi enemmän energiaa kuin ilman lämpeneminen. Yli 80 prosenttia ilmastonmuutoksen aiheuttamasta lisääntyneestä lämpöenergiasta onkin varastoitunut valtameriin, jotka ovat lämmenneet keskimäärin 3 000 metrin syvyyteen asti. Vaikka kasvihuonekaasujen päästöt pysäytettäisiin heti, ilman keskilämpötila tulee nousemaan kauemmin kuin seuraavat sata vuotta, joskin nykyistä huomattavasti hitaammin.
Ikiroudan sulaminen altistaa arktisten alueiden maaperässä olevan hiilen mikrobien vaikutukselle, mikä voi vapauttaa ilmakehään hiilidioksidia ja metaania ja näin synnyttää positiivisen palautekytkennän, joka edistää ilmaston lämpenemistä. Arktisen merijään sulamisella voi myös olla positiivinen palautekytkentä metaanin vapautumiseen maa-alueilta. Myös merien kyvyn säilöä hiiltä odotetaan laskevan lämpenemisestä aiheutuvan eliötasapainon muuttumisen myötä.
Pienhiukkaset viilentävät ilmastoa.
Maapallon lämpeneminen olisi ollut vielä voimakkaampaa ilman ihmistoiminnasta syntyvien pienhiukkasten eli aerosolien viilentävää vaikutusta. Pienhiukkaset ovat pitäneet piilossa merkittävän osan kasvihuonekaasuista johtuvasta lämpenemisestä. Tulevaisuudessa tämän ilmiön varaan ei kuitenkaan voida enää laskea, koska vain päiviä tai viikkoja ilmakehässä viipyvien pienhiukkasten kokonaismäärä ei voi kasvaa samaa vauhtia kuin pitkäikäisten kasvihuonekaasujen kokonaismäärä.
Mikrometrin kokoluokkaa olevia hiukkasia syntyy, kun poltetaan fossiilisia polttoaineita, puuta tai turvetta. Pienhiukkasia syntyy myös luonnossa: valtameristä vapautuu suolahiukkasia, tulivuorten purkauksista syntyy sulfaattihiukkasia, tuuli nostattaa maasta pölyä, ja kasvit tuottavat orgaanisia hiukkasia. Hiukkasia syntyy paljon myös metsäpaloissa. Pienhiukkaset pysyvät ilmassa vain muutamasta päivästä muutamaan kuukauteen.
Pienhiukkasten kokonaisvaikutus ilmastoon on viilentävä, koska ne heijastavat auringon säteilyä takaisin avaruuteen. Hiukkaset myös muuttavat pilviä siten, että niissä on enemmän mutta pienempiä vesipisaroita. Tällaiset saastuneen ilman pilvet heijastavat auringon säteilyä tehokkaammin. Lisäksi pienet vesipisarat eivät kovin helposti kasva sadepisaroiksi, joten hiukkaset pidentävät pilvien elinikää, mikä myös viilentää ilmastoa.
Pohjoisessa mustat nokihiukkaset lämmittävät ilmastoa, kun ne laskeutuvat lumen tai jään pinnalle ja imevät tehokkaasti auringon säteilyä.
Auringon aktiivisuuden osuus ilmaston lämpenemisessä.
Mittausten mukaan auringon säteilyvoimakkuus ei ole kasvanut 1950-luvun jälkeen, joten ilmaston lämpeneminen ei johdu auringon aktiivisuuden muutoksista. Toinen todiste asialle on stratosfäärin viileneminen. Kasvihuoneilmiö lämmittää ilmakehän alaosaa eli troposfääriä mutta viilentää yläosaa eli stratosfääriä. Auringon säteilyvoimakkuuden kasvu taas lämmittäisi koko ilmakehää. Mittausten mukaan stratosfääri on viilentynyt huomattavasti, joten auringon aktiivisuus ei selitä 1900-luvun puolivälin jälkeen tapahtunutta ilmaston lämpenemistä.
Vaikka ilmasto olisi moninkertaisesti arvioitua herkempi aurinkopakotteille, viimeaikainen lämpeneminen johtuisi silti kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvusta.
Tieteellinen konsensus.
Ilmastonmuutoksen syistä vallitsee tieteellinen konsensus, ja lähes kaikki ilmastotieteilijät pitävät ihmisen toimintaa (kuten fossiilisten polttoaineiden käyttöä) lämpenemisen pääasiallisena syynä. Vuonna 2016 tehdyn tutkimuksen (Cook ym.) mukaan 97 % ilmastotieteilijöistä oli tätä mieltä. James Powellin tutkimuksessa (2019) käytiin läpi 11 602 vuonna 2019 julkaistua vertaisarvioitua artikkelia, jotka käsittelivät ilmastonmuutosta tai ilmaston lämpenemistä. Artikkeleista 100 % katsoi ilmaston lämpenemisen johtuvan ihmisen toiminnasta. Powellin mukaan tämä kertoo siitä, että ilmastotieteilijöiden konsensus on nyt täydellinen. Vuonna 2021 julkaistussa artikkelissa (Lynas ym.) käytiin läpi vuonna 2012 tai sen jälkeen julkaistuja ilmastotieteellisiä artikkeleja. Yli 99 % artikkeleista katsoi ilmastonmuutoksen johtuvan ihmisen toiminnasta; 3 000 satunnaisesti valitun artikkelin aineistosta vain 28 kiisti tämän. Niin ikään 2021 julkaistussa tutkimuksessa (Myers ym.) haastateltiin 153 ilmastotieteilijää, joista 98,7 % katsoi ilmaston lämpenemisen johtuvan ihmisen toiminnasta. Sekä Cookin että Myersin mukaan pätevimmät tutkijat ovat asiasta kaikkein yksimielisimpiä.
Ilmastohistoria.
Ilmasto ihmisen aikakaudella.
Vuoteen 2020 mennessä maan ja valtamerien keskimääräinen pintalämpötila on noussut 1,09 °C verrattuna 1800-luvun lopun esiteolliseen aikaan. Maa-alueet ovat lämmenneet nopeammin kuin meret. Lämpenemisvauhti on saavuttanut 0,2 astetta vuosikymmenessä. Viimeiset kolme vuosikymmentä (1982–2012) ovat olleet lämpimimmät 1 400 vuoteen. Mittaushistorian kuusi lämpimintä vuotta osuvat kaikki välille 2015–2020.
Parin tuhannen vuoden aikana ennen vuotta 1850 lämpötilat pysyivät maailmanlaajuisesti suhteellisen vakaina, joskin paikallisia muutoksia, kuten keskiajan lämmin kausi ja pieni jääkausi, on ollut. Tämä lämpötilavaihtelu tunnetaan Pohjois-Atlantin oskillaationa ja sitä on tutkittu verraten tarkasti. IPCC:n analyysin mukaan jäähtyminen oli pienen jääkauden aikana alle 1 °C eikä sitä voitu havaita maailmanlaajuisesti. Kylmimmät kesät 1800-luvulla olivat 0,6–0,7 °C tavallista viileämpiä.
Maapallon ilmasto on pysynyt melko vakaana koko holoseenin eli edellisen jääkauden jälkeisen ajan. Pidemmällä aikavälillä ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuudet ovat vaihdelleet huomattavasti, mikä on aiheuttanut kylmän ja trooppisen ilmaston vaihtelua. Nykyihmisen arvellaan syntyneen 200 000 vuotta sitten, mikä tarkoittaa, että se on selvinnyt monen jääkauden läpi.
Paleoklimatologi William Ruddiman on esittänyt, että ihminen alkoi vaikuttaa ilmastoon noin 8 000 vuotta sitten hakkaamalla metsiä viljelytilaksi. Myös 5 000 vuotta sitten Aasiassa alkaneella riisinviljelyllä on ollut vaikutuksia. Ruddimanin tulkinta historiallisesta tilastosta metaaniin liittyvään aineistoon liittyen on kuitenkin asetettu kyseenalaiseksi.
Esihistorialliset ilmastonmuutokset.
Maa on lämmennyt ja viilennyt useaan otteeseen menneisyydessä. Etelämantereelta otetusta EPICA-jääkairausnäytteestä on saatu tietoa lämpötilojen vaihtelusta viimeisten 800 000 vuoden ajalta. Tänä aikana maapallolla on ollut kahdeksan jääkautta ja jääkausien väliin jäävää lämmintä kautta, jolloin vallinneet lämpötilat ovat verrattavissa nykyisiin lämpötiloihin. Niin kutsutut Milankovićin jaksot eli muutokset maapallon kiertoradassa ovat rytmittäneet jääkausien ja lämpimien kausien esiintymistä.
Jääkausisyklit ovat seurausta monen tekijän summasta: Milankovićin jaksoista, hiilidioksidipitoisuudesta ja vesihöyrykuvioista. Ihmistoiminnan seurauksena hiilidioksidipitoisuus on muuttunut niin paljon, että se saattaa katkaista aikaisempen jääkausien syklin. Viimeisen 800 000 vuoden aikana kahden asteen muutos ilmakehässä on vienyt tuhansia vuosia, nyt sama muutos ollaan saavuttamassa vain muutamassa vuosisadassa. Tutkijoiden mukaan maapallo ei ole kokenut nykyisen kaltaista ilmastonmuutosta viimeiseen 420 miljoonaan vuoteen.
Kasvihuonekaasujen nopea kertyminen ilmakehään aiheutti varhaisella jurakaudella noin 180 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen lämpenemisen, jolloin maapallon keskilämpötila kohosi 5 °C. Britannian Open Universityssa tehdyn tutkimuksen mukaan lämpenemisen seurauksena rapautuminen kiihtyi viisinkertaiseksi. Rapautuminen sitoi hiiltä ilmakehästä maan kalsiittiin ja dolomiittiin, minkä johdosta hiilidioksidipitoisuudet laskivat entiselle tasolleen noin 150 000 vuodeksi.
Äkillisten klatraattiyhdisteisiin liittyvien metaanipäästöjen on ehdotettu aiheuttaneen muita kaukaisen menneisyyden lämpenemistapahtumia, kuten noin 251 miljoonaa vuotta sitten tapahtuneen permi-triaskauden joukkotuhon ja 55 miljoonaa vuotta sitten olleen paleoseeni-eoseenin lämpöhuipun.
Ilmastomallit.
Ilmastomallit ovat keskeinen tapa tutkia ilmastonmuutoksen mekanismeja, ennustettuja vaikutuksia sekä ehdotettujen hillintätoimien vaikutuksia. Mallit perustuvat matemaattisiin yhtälöihin, jotka muodostetaan fysiikan lakien perusteella. Yhtälöt kuvaavat ilmakehän, valtamerien ja maaperän käyttäytymistä, ja ne ratkaistaan tietokoneilla. Suurin osa ilmastomalleista keskittyy ennustamaan ilmaston muuttumista seuraavan sadan vuoden aikana. Mallit eroavat toisistaan laskennallisesti ja tuloksiltaan. Silloinkin, kun hiilidioksidipäästöt oletetaan malleissa samoiksi, ennustetun lämpenemisen määrä vaihtelee malleittain ja tuloksiin jää merkittävä epävarmuus.
Nykyiset ilmastomallit vastaavat hyvin lämpötilavaihteluista 1900-luvulla tehtyjä havaintoja. Mallit ennustavat, että ilmasto lämpenee, kun kasvihuonekaasujen määrä ilmakehässä kasvaa. Vuoden 2021 raportissa IPCC esittää viisi skenaariota päästöjen kehityksestä seuraavien 80 vuoden aikana. Kaikissa skenaarioissa ilmasto lämpenee 2030-luvulla noin 1,5 astetta verrattuna esiteolliseen aikaan. Vuosisadan loppuun mennessä lämpenemisen ennustetaan olevan 1,4–4,4 °C päästöjen suuruudesta riippuen.
Malleja on myös käytetty apuvälineenä viimeaikaisen lämpenemisen syiden löytämiseen vertaamalla havaittuja muutoksia mallien ennusteisiin. Mallit osoittavat, että 1900-luvun alkupuolella tapahtunut lämpeneminen johtui suurelta osin luonnollisista tekijöistä, mutta 1900-luvun puolivälin jälkeen tapahtunut lämpeneminen johtuu valtaosin ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä.
Odotettavissa olevan ilmastonmuutoksen tarkka voimakkuus ja erityisesti vaikutukset eri alueilla ovat aktiivisen tutkimuksen kohteena. Ilmastomallien ennusteet voivat vastata maailmanlaajuisten lämpötilojen havaittuja muutoksia hyvin, mutta ne eivät vielä kykene mallintamaan kaikkia ilmaston ominaisuuksia. Ilmastomalleihin liittyy useita epävarmuustekijöitä, joista tärkeimmät koskevat palauteilmiöitä, jotka vahvistavat tai heikentävät lämpenemistä, ilmastoherkkyyttä sekä pilvisyyden kuvaamista. Lisäksi ilmastomallinnuksessa käytettyjen tietokoneiden laskentatehon rajoitukset edellyttävät joitakin yksinkertaistuksia.
Pilvisyyden esittäminen ilmastomalleissa on yksi pääsyistä tämänhetkisten ilmastomallien epävarmuuteen, joskin kehitystä ongelman suhteen tapahtuu.
Ongelmista huolimatta ilmastomalleja pidetään hyvinä työkaluina ilmastoa koskevien ennustavien laskelmien tekemiseen. IPCC:n mukaan mallien ennusteet muodostavat kokonaisuutena uskottavan kuvan ilmaston kehityksen suunnasta.
Vaikutukset.
Lämpötila.
Lämpötilojen nousulla on lukuisia vaikutuksia ihmisten terveydelle. Ilmaston lämpenemiseen liittyvistä äärimmäisistä sääolosuhteista aiheutuvat kuolemat, ilmastopakolaisuus ja taloudelliset menetykset voivat pahentua vaikutusalueilla väestötiheyden kasvun seurauksena, vaikka kylmille alueille on odotettavissa myös pieniä hyötyjä, kuten kylmyyteen kuolemisen laskua.
Maailman terveysjärjestö WHO arvioi vuonna 2005, että ilmastonmuutoksen seuraukset aiheuttavat vuosittain noin 150 000 ihmisen kuoleman ja 5 miljoonaa sairaustapausta. IPCC arvioi vuonna 2014, että vuosisadan puoliväliin asti ilmaston lämpenemisen suurin vaikutus ihmisten terveyteen on olemassa olevien terveysongelmien paheneminen. Myöhemmin lämpenemisen odotetaan lisäävän sairastumisia erityisesti köyhillä alueilla. Vuoteen 2100 mennessä kuumuus ja kosteus voivat joillakin alueilla tehdä kesällä ulkona työskentelystä mahdotonta.
Vuonna 2021 julkaistun maailmanlaajuisen ja laajimman aiheesta tehdyn tutkimuksen tekijöiden mukaan ilmaston lämpeneminen saattaa olla lämpötiloista johtuvien kuolemien kokonaismäärän vähenemisen takana lyhyellä aikavälillä. Kylmyyteen kuolleiden osuus laski vuosien 2000–2019 aikana maailmassa 0,51 prosenttiyksikköä samalla kun kuumuuteen kuolleiden osuus nousi 0,21 prosenttiyksikköä.
Vesi.
Veden puutteen odotetaan joillain alueilla pahenevan, kun taas toisaalla sademäärän ennustetaan kasvavan. Ilmaston lämmetessä haihdunta lisääntyy kuitenkin sadantaa enemmän, mikä johtaa kasvukauden aikaisen kuivuuden yleistymiseen sekä Euroopassa että muissa maanosissa.
Joitakin ympäristöön ja ihmisten elämään kohdistuvia tapahtumia lasketaan jo nyt ainakin osittain ilmastonmuutoksen seuraukseksi. IPCC:n mukaan jäätiköiden peräytyminen, merijään ja lumipeitteen väheneminen, merenpinnan nousu, sadannan muutokset sekä äärimmäisten sääilmiöiden voimakkuuden ja esiintymistiheyden kasvu johtuvat osittain ilmaston lämpenemisestä. Vaikka yleisiin säännönmukaisuuksiin, intensiteetteihin ja esiintymistiheyksiin on odotettavissa muutoksia, yksittäisiä tapahtumia on vaikeaa yhdistää ilmastonmuutokseen.
Ilmaston lämpeneminen sulattaa jäätä. 1990-luvulta lähtien Grönlannin ja Etelämantereen jääpeite on vähentynyt kiihtyvällä tahdilla, ja jäätiköt sulavat lähes kaikkialla maailmassa. Jäämeren jääpeite on vähentynyt noin neljä prosenttia vuosikymmenessä vuosina 1979–2012.
Ilmaston lämpenemisen takia merenpinta nousi 1900-luvulla noin 19 cm. IPCC arvioi, että vuoteen 2100 mennessä valtamerien pinta nousee 30–100 cm. Merenpinnan nousu lisää tulvia etenkin myrskyjen yhteydessä.
Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousu voimistaa hiilidioksidin liukenemista meriin. Vedessä hiilidioksidi muuttuu hiilihapoksi, joka aiheuttaa merien happamoitumista. 1900-luvun alusta 2000-luvun alkuun meriveden pH-arvo on laskenut noin 0,1:llä. Happamoitumisesta kärsivät erityisesti sellaiset merieläimet, joilla on kalkkikuori, kuten nilviäiset, korallit ja planktoneläimet. Happamoituminen häiritsee merien ravintoketjuja ja voi vähentää monimuotoisuutta. Maailman äyriäistuotannon odotetaan laskevan merien happamoituessa.
Luonnon monimuotoisuuden köyhtyminen.
Ilmaston lämpeneminen voimistaa luontokatoa. Monet eläin- ja kasvilajit ovat vaarassa joutua sukupuuttoon ilmaston lämpenemisen takia 2000-luvulla. Suurin osa kasvilajeista, pienistä nisäkkäistä ja järvissä elävistä nilviäisistä ei pysty siirtymään viileämmille seuduille niin nopeasti, kuin ilmasto lämpenee. Merieliöt tulevat kärsimään lämpenemisen lisäksi matalammista happipitoisuuksista ja merien happamoitumisesta. Eräs tutkimus ennustaa, että 1 103 eläin- ja kasvilajin otoksesta 18–35 % katoaa sukupuuttoon vuoteen 2050 mennessä ilmastonmuutoksen seurauksena.
Ruuantuotanto.
Ilmaston lämpeneminen vaarantaa maailman ruuantuotannon. IPCC ennakoi vehnän, riisin ja maissin satojen heikkenevän trooppisella ja lauhkealla vyöhykkeellä. Subtrooppinen vyöhyke tulee kärsimään kuivuudesta. Joillakin alueilla sadot voivat parantua lämpenemisen ansiosta. Kalansaaliiden odotetaan pienenevän.
Hengitysilma.
Ulkoilman hiilidioksidipitoisuuden kohoaminen saattaa aiheuttaa ilmanlaatuongelmia sisätiloissa, koska sisäilman hiilidioksidipitoisuus on tyypillisesti ulkoilman pitoisuutta suurempi. Tyydyttävän ilmanlaadun rajana pidetään 1 200 ppm:n pitoisuutta. Hengitysilman liian suuri hiilidioksidipitoisuus voi aiheuttaa väsymystä, päänsärkyä, keskittymisvaikeuksia ja suorituskyvyn laskua.
Hyödyt.
Ilmaston lämpenemisestä on myös hyötyä kylmillä alueilla, kuten Suomessa. Lämmitykseen tarvitaan vähemmän energiaa, ja kylmyydestä johtuvat terveysriskit pienenevät. Maataloudessa lämpö voi kasvattaa satoja. Merenkulku helpottuu, kun jääpeite vähenee. Vähälumiset talvet alentavat aurauskustannuksia. Taloudellisesti voivat hyötyä yritykset, jotka myyvät tekniikkaa, joka auttaa vähentämään päästöjä tai sopeutumaan ilmastonmuutokseen. Turismi voi lisääntyä kylmillä alueilla, jos lämpimät maat muuttuvat sietämättömän kuumiksi.
Ilmastonmuutos kiihdyttää maapallon kasvillisuuden kasvua. Nasan mukaan maapallo on vihertynyt 1990-luvun ja 2010-luvun välillä 15 prosenttia ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden lisääntymisen myötä. Turun yliopiston biokemian laitoksen erikoistutkijan Esa-Matti Liliuksen mukaan sadon määrien voidaan arvioida lisääntyvän vähintään 20 prosentilla, sillä aiempaa korkeammissa hiilidioksidipitoisuuksissa viljelykasvit myös kestävät kuivuuden ja kuumuuden kaltaista stressiä paremmin. Ruuantuotannon tulevaisuutta tarkastelevan International Food Policy Research Instituten tutkimuksen mukaan läntisen Afrikan ilmasto näyttäisi muuttuvan siten, että maanviljelijöiden sadot voisivat jopa kasvaa.
Vaikutukset alueittain.
Välimeren altaan maissa ilmaston lämpeneminen on nopeampaa kuin muualla maapallolla keskimäärin. Maapallon ilmasto on lämmennyt 1800-luvun lopulta lähtien keskimäärin 1,0 °C. Välimeren maissa nousua on ollut jo 1,4 °C. Muutos näkyy jo, sillä eritoten Välimeren itäisessä osassa sademäärät ovat kutistuneet ja ankarat hellejaksot yleistyneet. Vuonna 2015 tutkimuslaitos World Resources Institute listasi ne valtiot, joissa veden puute tulee 20 vuoden kuluttua olemaan suuri ongelma. Listan 33:sta maasta 14 oli Välimeren alueelta. Mikäli ilmaston lämpeneminen etenee kahteen asteeseen, suuri osa eteläistä Espanjaa, samoin kuin muut alueet Välimeren ympäristössä muuttuvat autiomaaksi. Tutkijat ovat arvioineet, että eteläisen Afrikan ilmasto lämpenee jopa kolmella asteella vuoteen 2060 mennessä ja enimmillään jopa viidellä asteella vuoteen 2090 mennessä. Se tekisi ihmiselämän alueella lähes mahdottomaksi.
Vuorten lumipeitteissä on odotettavissa pienenemistä. Muita odotettuja vaikutuksia ovat termohaliinikierron mahdollinen hidastuminen, otsonikerroksen oheneminen sekä tartuntatautien kuten malarian ja denguekuumeen leviäminen. Merenpinnan noustessa suolainen merivesi pääsee entistä helpommin muun muassa riisiviljelyksille. Näin on käymässä Bangladeshissa, missä maaperän suolaantuminen hankaloittaa riisinviljelyä. Pelätään, että 5–20 miljoonaa ihmistä joutuu muuttamaan pois Bangladeshin rannikolta seuraavien 20 vuoden aikana.
Arktisen alueen tiedetään lämpenevän nopeammin kuin muun maapallon keskimäärin. Se merkitsee jäässä olevan merialueen supistumista ja sulana pysyvän vesialueen laajenemista. Tutkijat ovat ihmetelleet Norjalle kuuluvien Huippuvuorten ilmaston kehitystä. Alueen vuosittainen keskilämpötila on ollut tähän asti noin –10 °C. Vuonna 2016 keskilämpötila oli vain hieman pakkasen puolella.
Vaikutukset Suomessa.
Suomen ilmasto lämpenee nopeammin kuin koko maapallon keskimäärin. 1800-luvun puolivälistä vuoteen 2017 Suomen keskilämpötila on noussut 2,3 astetta. Voimakkainta lämpeneminen on ollut alkutalvella, lähes viisi astetta, kun taas loppukesä on lämmennyt vähiten, noin 0,7 astetta. Sademäärässä, tuulisuudessa ja pilvisyydessä ei ole vielä havaittu selviä muutoksia.
Ilmastonmuutos lämmittää Ilmatieteen laitoksen mukaan Suomessa enemmän talvia kuin kesiä ja talvien lumipeitteinen aika lyhenee. Lämpeneminen on nopeinta Pohjois-Suomessa. 
Jos maapallon keskilämpötila nousee kahdella asteella esiteollisesta ajasta, Lounais-Suomen terminen talvi jää kokonaan tulematta useammin kuin joka kolmas vuosi. Vuorokauden keskilämpötila pysyy tällöin nollan yläpuolella koko vuoden. 
Sademäärät tulevat kasvamaan Suomessa etenkin talvella, ja sateet tulevat yhä useammin vetenä. Lunta, jäätä ja routaa on jatkossa nykyistä vähemmän. 
Talvista tulee myös entistä pilvisempiä. Sään ääri-ilmiöt voimistuvat: tulee enemmän rankkasateita ja myrskytuulia. Merenpinnan nousun takia Suomenlahdella vedenkorkeus saattaa kääntyä nousuun, ja Perämerellä meri vetäytyy entistä hitaammin. 
Jos Golf-virta pysähtyy kokonaan, se käynnistäisi pahimmassa tapauksessa uuden jääkauden samalla kun eteläisen pallonpuoliskon lämpeneminen kiihtyisi entisestään. Tutkijoiden mukaan on olemassa pieni mahdollisuus, että pysähtyminen tapahtuisi jo muutaman kymmenen vuoden kuluttua. Tämän jälkeen kuluisi kuitenkin vielä useita kymmeniä vuosia, ennen kuin jääkausi alkaisi.
Suomen maanviljelylle ilmaston lämpeneminen saattaa olla hyväksi, koska kasvukausi pitenee ja voidaan alkaa viljellä uusia kasvilajeja. Metsätalouteen tulee uusia lajeja kuten tammi ja pyökki. Kuusi leviää lumettomassa Lapissa kohti pohjoista. Toisaalta lämpenevän ilmaston takia Suomeen tulee tuholaisia ja kasvitauteja, joita täällä ei ole viileän ilmaston takia ollut.
Suomen luonto muuttuu ilmaston lämpenemisen takia. Muutoksia tapahtuu niin lajien levinneisyysalueissa, runsaudessa, esiintymisen ajoituksessa (fenologia) sekä morfologiassa. Esimerkiksi päiväperhosten ja lintujen levinneisyysalueet ja runsaudet ovat siirtyneet kohti pohjoista lajien pyrkiessä seuraamaan niille suotuisia ilmasto-olosuhteita. Tämä näkyy eteläisten lajien runsastumisina ja toisaalta pohjoisten lajien vähenemisenä, ja nämä muutokset näkyvät myös osittain suojelualueilla. Suojelualueet pystyvät kuitenkin vähentämään ilmastonmuutoksen negatiivisia populaatiovaikutuksia. Levinneisyysmuutosten takia etenkin monet tuntureiden lajit ovat uhanalaisia. Linnuilla ilmastonmuutoksen mukaiset lajiyhteisömuutokset ovat olleet voimakkaampia talvella verrattuna pesimäaikaisiin muutoksiin. Etenkin talvisten vesilintujen määrät ovat runsastuneet voimakkaasti Suomessa. Ilmastonmuutos on aikaistanut keväistä ja alkukesäistä esiintymistä mm. kasveilla, päiväperhosilla ja linnuilla. Syksyllä useat kasvit ovat viivästyttäneet elinkierron ajoitustaan, mutta linnuilla puolestaan lajit ovat voineet niin aikaistaa kuin viivästyttää syysmuuttoaan. Lajien ruumiin koko ja väri voivat myös muuttua ilmastomuutoksen myötä. Useilla lajeilla pohjoiset yksilöt ovat eteläisiä suurikokoisempia (ns. Bergmannin säännön mukaan), ja siten levinneisyysmuutosten myötä tietyllä paikalla ruumiin koko voi pienentyä. Esimerkiksi varpusten paino on pienentynyt Suomessa. Lehtopöllöllä harmaa värimuoto on sopeutunut ruskeaa värimuotoa paremmin kylmiin runsaslumisiin talviin. Lumipeitteen vähetessä ruskea värimuoto onkin runsastunut Suomessa luonnonvalinnan myötä. 
Ilmaston lämpeneminen saattaa lisätä Suomeen tulevien pakolaisten määrää, jos jotkin alueet maailmassa muuttuvat asuinkelvottomiksi kuumuuden, kuivuuden tai merenpinnan nousun takia.
Talousvaikutukset.
Jotkut taloustieteilijät ovat yrittäneet arvioida ilmastonmuutoksen aiheuttamien maailmanlaajuisten vahinkojen kokonaishintaa. Ratkaisevia päätelmiä taloudellisista vaikutuksista ei vielä ole. Sata arviota yhteen summaavassa tutkimuksessa vahinkoarviot vaihtelivat 10:stä 350:een Yhdysvaltain dollariin hiilitonnia (tC) kohti (3:sta 95:een dollariin per hiilidioksiditonni), keskiarvonaan 43 dollaria/tC (12 dollaria per hiilidioksiditonni). Eräs kuuluisa raportti talousvaikutuksista on Sternin raportti, jonka mukaan ilmastonmuutokset vaikutukset saattavat vastata maailman bruttokansantuotteen vähenemistä viidellä prosentilla vuosittain.
Ilmastonmuutoksen yhä voimistuvia taloushaittoja käsittelevässä yhteenvedossaan Yhdistyneiden kansakuntien ympäristöohjelma UNEP korostaa vakuutus- ja pankkiriskejä. Maataloudella, liikenteellä ja muilla sektoreilla on todennäköisesti myös edessään ilmastonmuutoksen mukanaan tuomia vaikeuksia. Taloudelliset tappiot ovat erityisen merkittäviä köyhillä alueilla, ja suurimmat talousriskit kohdistuvatkin kehitysmaihin ennemmin kuin teollisuusmaihin.
Global Commission on the Economy and Climate mukaan vuonna 2018 ilmastonmuutoksen vastustaminen loisi 65 miljoonaa työpaikkaa, ehkäisisi 700 000 ennenaikaista kuolemaa ja lisäisi maailmantalouteen vähintään 26 000 miljardia dollaria vuoteen 2030 mennessä verrattuna tilanteeseen, että ilmastonmuutokseen ei reagoitaisi.
Ilmastonmuutoskeskustelu.
2000-luvulla ilmaston lämpeneminen on noussut laajan julkisen keskustelun aiheeksi. Vuonna 2007 Nobelin rauhanpalkinto myönnettiin ilmastonmuutoksen vastaisesta työstä hallitustenväliselle ilmastonmuutospaneelille IPCC:lle ja Yhdysvaltain entiselle varapresidentille Al Gorelle. Nobel-komitean mukaan IPCC on luonut yhteisymmärrystä ihmisen toimien ja maapallon lämpenemisen yhteyksistä. Al Gore taas kampanjoi näkyvästi ilmastonmuutosta vastaan. Goren dokumenttielokuva "Epämiellyttävä totuus" herätti keskustelua ilmastonmuutoksesta ja palkittiin parhaan dokumenttielokuvan Oscar-palkinnolla 2007.
Ympäristöjärjestöt ja kansalaiset ovat järjestäneet tapahtumia ja mielenosoituksia, joissa vaaditaan poliitikoilta päätöksiä päästövähennyksistä. WWF aloitti vuonna 2007 Earth Hour -kampanjan, jossa osallistujat ympäri maailmaa sammuttavat valot tunnin ajaksi kerran vuodessa symbolisena eleenä ilmaston puolesta. Ylen mukaan Earth Hour on maailman suurin ilmastotapahtuma. Vuoden 2009 Kööpenhaminan ilmastokokouksen yhteydessä järjestettiin kymmenientuhansien ihmisten mielenosoituksia. Vuonna 2014 New Yorkin ilmastohuippukokouksen yhteydessä mielenosoitukseen osallistui satojatuhansia ihmisiä, ja lisäksi tukitapahtumia järjestettiin 162 maassa. Syyskuussa 2019 miljoonat nuoret yli sadassa maassa jättivät koulupäivän väliin ja osallistuivat ilmastomarsseille. Koululakkoliikkeen keulakuva oli ruotsalainen 16-vuotias ilmastoaktivisti Greta Thunberg.
Suurimmat ilmastonmuutoksen odotettuihin vaikutuksiin liittyvät riskit uhkaavat köyhiä alueita, erityisesti Afrikkaa ja Intiaa, vaikka niiden kasvihuonekaasupäästöt ovat olleet mitättömiä teollistuneisiin maihin verrattuna.
Samanaikaisesti Yhdysvallat on arvostellut Kioton ilmastosopimukseen liittyviä kehitysmaille suotuja vapautuksia kasvihuonepäästörajoituksista ja käyttää niitä oikeutuksena sopimuksen ratifioimatta jättämiselle.
Eräs keskustelun kiistakohta on, tulisiko vastikään teollistuneiden maiden kuten Intian ja Kiinan rajoittaa päästöjään. Kiinan hiilidioksidipäästöt ovat jo suuremmat kuin Yhdysvaltojen ja EU:n päästöt yhteensä. Ajatukset ihmisen osallisuudesta ilmastonmuutokseen ja toimenpiteistä sen hillitsemiseksi ovat saaneet laajempaa hyväksyntää Euroopassa kuin Yhdysvalloissa.
Fossiilisten polttoaineiden yhtiöt kuten ExxonMobil ja jotkin ajatushautomot ovat lopettaneet kampanjoinnin 2007 ilmastonmuutoksen riskien vähättelemiseksi
samalla, kun ympäristöjärjestöt ovat käynnistäneet ilmastonmuutoksen seurauksia korostavia kampanjoita. Hiljattain jotkin fossiilisten polttoaineiden yhtiöt ovat kuitenkin peräytyneet vähättelevistä toimenpiteistä tai vaatineet toimenpiteitä lämpenemisen hillitsemiseksi. Useissa maissa on ollut keskustelua vähäpäästöisen energian lisäämiseksi päästöjen vähentämiseksi.
Keskitettyjen, valtiojohtoisten päästörajoitusten lisäksi päästöjä rajoitetaan myös hajautetummin. Esimerkiksi öljy-yhtiö BP on asettanut itselleen päästörajoja, päästötavoitteita ja ottanut käyttöön sisäisen päästökauppajärjestelmän. Toisaalta BP:n toimenpiteitä on arvosteltu myös silmänlumeeksi varsinkin Greenpeacen taholta, ja suuryritysten toiminnan eettisyyttä tarkkaileva yhdysvaltalainen CorpWatch-järjestö palkitsikin BP:n vuonna 2010 "Greenwash Award"illaan viherpesusta yrityksen käyttäessä enemmän rahaa ympäristöystävällisyyttään korostavaan mainoskampanjaan kuin konkreettisiin toimiin päästöjen rajoittamisen puolesta.
Ilmastopolitiikka.
Päästöjä rajoittava, täydentävä Kioton pöytäkirja astui voimaan vuonna 2005. Siinä teollisuusmaat sitoutuivat rajoittamaan päästönsä sovitulle tasolle vuosina 2008–2012. Valtiot voivat omien päästöjensä vähentämisen ohella kasvattaa päästökiintiötään ostamalla lisää päästöoikeuksia muilta valtioilta päästökaupassa. Suomen tavoitteena oli pitää päästöt vuoden 1990 tasolla, ja Suomi onnistui siinä. Kioton pöytäkirjan toisesta velvoitekaudesta vuosille 2013–2020 päätettiin vuonna 2012 Dohan osapuolikokouksessa. Siinä EU sitoutui vähentämään päästöjään 20 prosenttia vuoden 1990 tasolta, mutta toinen velvoitekausi ei tullut voimaan, koska tarvittava määrä maita ei sitoutunut siihen.
APEC-maat Yhdysvallat, Australia, Kiina, Intia, Japani ja Etelä-Korea ovat tehneet keskinäisen AP6-sopimuksen ilmastonmuutoksen rajoittamisesta teknologiaa kehittämällä ja levittämällä. Osapuolten mielestä sopimus edistää päästötöntä tekniikkaa, kuten uusiutuvia energianlähteitä, hiilidioksidin talteenottoa sekä parempaa energiatehokkuutta. Sopimusta on kritisoitu laajalti, sillä siinä ei ole päästörajoituksia eikä tarkkoja tavoitteita. Yhdysvallat kuitenkin pitää yksipuolisia päästörajoituksia talouden kasvun rajoitteina. G8-maat sopivat huippukokouksessaan kesäkuussa 2007, että ne pyrkivät puolittamaan kasvihuonepäästöt vuoteen 2050 mennessä.
Vastaavanlaisia paikallisempia ja löyhempiä sopimuksia on useita.
12. joulukuuta 2015 sovittiin uudesta Pariisin ilmastosopimuksesta. Sopimuksen voimaan tulemiseen vaadittiin vähintään 55 maata, joiden osuus maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä on yhteensä vähintään 55 prosenttia. Sopimus tuli voimaan 4. marraskuuta 2016. Pariisin sopimus koskee vuoden 2020 jälkeistä aikaa. Sopimuksen tavoitteena on vähentää päästöjä niin, että maapallon keskilämpötila nousee selvästi alle kaksi astetta suhteessa esiteolliseen aikaan. Sopimus ei sisällä määrällisiä päästövähennysvelvoitteita, vaan maat sitoutuvat valmistelemaan ja saavuttamaan omat kansalliset päästötavoitteensa. Maiden täytyy asettaa itselleen uusi päästövähennystavoite aina viiden vuoden välein, ja uuden tavoitteen tulee olla aina edellistä kunnianhimoisempi. Vuoteen 2023 mennessä maiden ilmoittamat päästövähennystavoitteet rajoittavat toteutuessaan lämpötilan nousun 1.7 asteeseen.
1,8 astetta.
Pariisin ilmastokokouksessa 2015 sitoutui 127 maata rajoittamaan maapallon lämpenemisen 1,5 asteeseen esiteollisesta ajasta. Maiden Glasgow'n ilmastokokouksessa 2021 julistamat toimet rajoittaisivat lämpenemisen 1,8 asteeseen, mutta ei ole varmuutta, toteuttavatko maat lupauksensa. Toisaalta 1,5 astettakin on mahdollista saavuttaa kolminkertaistamalla uusiutuvien energianlähteiden kapasiteetti vuoteen 2030 mennessä vuoden 2023 tasosta, parantamalla energiatehokkuutta ja lisäämällä ydinvoimaa. Kolme viikkoa ennen kokousta IEA oli laskenut, että maakohtaiset sitoumukset johtaisivat 2,1 asteen lämpenemiseen ja pelkästään jo ilmoitettujen toimien toteuttaminen 2,6 asteen lämpenemiseen, mutta sen jälkeen tuli useita lupauksia uusista toimista, mikä johti 1,8 asteen arvioon. Osa niistä on arveluttavia, koska Venäjä ja Saudi-Arabia eivät esittäneet minkäänlaisia välitavoitteita vuoden 2060 hiilineutraaliuksilleen. Kyseessä voi olla "vihreä valeasu", jonka takana jatketaan entistä hiilipolitiikkaa.
Haittaverot.
Vatt:n ja Etlan valtioneuvostolle vuonna 2019 tekemän selvityksen mukaan tasasuuruinen vero kaikille kasvihuonekaasupäästöille olisi edullisin keino vähentää päästöjä. Verotusta pitäisi käyttää ainakin niihin päästöihin, joita EU:n päästökauppa ei koske. Tällaisia aloja ovat esimerkiksi kotimaan liikenne, maatalous sekä rakennusten erillislämmitys. Kun vero päästöille on yhdenmukainen, se kannustaa vähentämään niitä päästöjä, joiden vähentäminen on edullisinta. Kasvihuonepäästöjen verotusta kiristettäisiin. Koska päästöjen tulee pienentyä nopeasti, verotuotto ei riitä ratkaisemaan väestön ikääntymisestä johtuvaa kestävyysvajetta.
Hillitseminen.
Ilmaston lämpenemistä voidaan hillitä vähentämällä kasvihuonekaasujen, erityisesti hiilidioksidin ja metaanin, päästöjä sekä kasvattamalla hiilinieluja. IPCC:n vuoden 2023 raportin mukaan lämpenemisen rajoittaminen alle kahteen asteeseen verrattuna esiteolliseen aikaan vaatisi nettopäästöjen vähentämistä 53–77 prosentilla vuoden 2019 tasosta vuoteen 2050 mennessä. Vuoteen 2100 mennessä nettopäästöt pitäisi saada nollaan. Kahden asteen tavoitteeseen pääsemiseksi vuosittaisia investointeja vähähiiliseen energiantuotantoon ja energiatehokkuuteen pitäisi kasvattaa useilla sadoilla miljardeilla euroilla.
IPCC:n mukaan mikään keino ei yksinään riitä ilmastonmuutoksen hillitsemiseen, vaan tarvitaan paljon erilaisia toimenpiteitä. Päästöjä voidaan vähentää vähentämällä energian kulutusta sekä korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvalla energialla ja ydinvoimalla. Nettopäästöjä pienentää myös metsänistutus ja hakkuiden vähentäminen, jolloin metsiin sitoutuu enemmän hiiltä, eli ne toimivat hiilinieluina. Myös hiilidioksidin talteenotto ja varastointi vähentäisi päästöjä, mutta sen vaatima tekniikka on hyvin haasteellista.
Liikenteen kasvihuonepäästöjä voidaan pienentää vähentämällä henkilöauton ja lentokoneen käyttöä ja liikkumalla enemmän pyörällä, kävellen, junalla, bussilla ja kimppakyydeillä. Tiivis yhdyskuntarakenne vähentää liikenteen päästöjä, koska matkat jäävät lyhyemmiksi ja niitä tehdään enemmän joukkoliikenteellä, kävellen ja pyörällä. Pyöräilyä voidaan edistää kaupunkisuunnittelun keinoin rakentamalla hyviä pyöräteitä. Biopolttoaineiden käyttö vähentää liikenteen päästöjä, mutta biopolttoaineita ei voida tuottaa niin paljon, että se riittäisi kaikille autoille. Polttomoottoriauton vaihtaminen sähköautoon voi vähentää päästöjä, jos sähkö tuotetaan vähäpäästöisesti. Kuluttajat voivat vähentää omia päästöjään hankkimalla vähemmän kuluttavia autoja sekä taloudellisella ajotavalla. Mahdollisimman suuri osa tavaraliikenteestä tulisi hoitaa junilla ja laivoilla.
Ruuan tuotanto synnyttää huomattavan osan kasvihuonepäästöistä. Päästöjä voidaan vähentää syömällä vähemmän lihaa ja enemmän kasviksia sekä vähentämällä jätteeksi päätyvän ruuan määrää.
Väestönkasvu on eräs päästöjen kasvun keskeisin syy. Lundin yliopiston laskelman mukaan ylivoimaisesti tehokkain keino pienentää omaa hiilijalanjälkeään on hankkia vähemmän lapsia. Keskustelu väestönkasvun rajoittamisesta on kuitenkin vaikeaa, koska oikeus perustaa perhe on eräs ihmisoikeuksista ja valtio ei saisi puuttua yksilön päätökseen lisääntyä. Monissa uskonnoissa syntyvyyden säännöstely on arka aihe.
Ilmaston viilentämistä varten on suunniteltu ilmastonmuokkausta heijastamalla auringonvaloa pois maapallolta. Se voisi tapahtua esimerkiksi levittämällä pienhiukkasia ilmakehän yläosaan. Tutkimukset viittaavat siihen, että massiivisella ilmastonmuokkauksella voitaisiin mahdollisesti hillitä lämpenemistä. Siihen voisi kuitenkin liittyä hankalia sivuvaikutuksia, kuten sademäärien voimakkaita muutoksia joillakin alueilla. Jos ilmastonmuokkaus jouduttaisiin jostain syystä keskeyttämään, ilmasto lämpenisi äkkinäisesti parin vuosikymmenen aikana. Näin nopeaan lämpenemiseen olisi hyvin vaikea sopeutua.
Sopeutuminen.
Ihmisten täytyy sopeutua lämpenevään ilmastoon, koska lämpeneminen jatkuu joka tapauksessa vielä kauan. Hillintätoimien vaikutus näkyy vasta vuosikymmenten kuluttua. Lämpenemiseen voidaan sopeutua paikallisilla toimenpiteillä, kun taas sen hillitseminen vaatii maailmanlaajuisia toimia. Joskus hillitseminen ja sopeutuminen ovat ristiriidassa. Esimerkiksi kuumiin kesiin sopeudutaan ilmastointilaitteiden avulla, mutta niiden kuluttama energia aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä.
Sään ääri-ilmiöihin varautuminen korostuu ilmaston lämpenemiseen sopeutumisessa, koska rankkasateiden, tulvien, kuivuuden ja helteiden arvioidaan yleistyvän. Heikoimmassa asemassa ovat köyhimmät maat, pienet saarivaltiot sekä maat, jotka sijaitsevat matalalla merenpintaan nähden. Paras sopeutumiskyky taas on Pohjoismailla ja Länsi-Euroopan mailla, koska niillä on vakaa talous, toimiva hallinto ja korkea koulutustaso. Suomessa hallitus on hyväksynyt kansallisen suunnitelman ilmastonmuutokseen sopeutumiseen.
Haasteena sopeutumisessa on se, että ilmaston lämpenemisen tulevat vaikutukset ovat epävarmoja. Ei tiedetä tarkasti, kuinka voimakkaaseen lämpenemiseen pitäisi sopeutua ja millaisia ilmiöitä se aiheuttaa. Sen takia on vaikea tehdä kustannus-hyötyanalyysejä. Suuri osa sopeutumistoimista voidaan tehdä osana normaalia ylläpitoa ja toimintaohjeiden kehitystä, jolloin niistä ei aiheudu suuria kustannuksia. Ilmaston lämpenemisen vaikutusten huomiointi jo suunnitteluvaiheessa, esimerkiksi sijoittamalla rakennukset korkeammalle, on usein edullista. Olemassa olevien rakenteiden suojaaminen on sen sijaan kalliimpaa. Suurten ratkaisujen, kuten tulvasuojauksien, osalta voidaan ennakoida niiden tarve tulevaisuudessa, jotta nykyisillä päätöksillä ei estetä niiden toteuttamista myöhemmin.
Sopeutumisen kustannuksista ei ole olemassa kattavaa selvitystä, koska toimenpiteitä tehdään niin monella alalla. EU:n ilmastonmuutokseen sopeutumisen strategiassa arvioidaan, että EU:ssa tulvilta suojautumisen vuosikustannukset nousevat 1,7 miljardilla eurolla 2020-luvun loppuun ja 3,4 miljardilla eurolla 2050-luvun loppuun mennessä. Näiden toimenpiteiden arvioidaan olevan erittäin tehokkaita, sillä jokaista tulvasuojeluun käytettävää euroa kohden voitaisiin välttää vahingoista aiheutuvat kuuden euron kustannukset. Monet sopeutumiskeinot liittyvät katastrofiriskien hallintaan, ja niistä on hyötyä jo nykyisistä riskeistä selviämisessä. Tällaisia toimia ovat esimerkiksi äärimmäisten sääilmiöiden varhaisvaroitusjärjestelmät sekä metsäpalojen torjunta.
Erityisen tärkeää ilmastonmuutoksen huomioiminen on päätöksissä, jotka vaikuttavat pitkän aikaa. Maankäyttöä ja rakentamista suunnitellaan 50–100 vuoden tähtäimellä, ja sinä aikana ilmaston lämpenemisen vaikutukset alkavat selvästi näkyä. Tärkeää on rakentamisen suuntaaminen turvallisille alueille. Suuri osa ilmaston lämpenemiseen sopeutumisesta liittyy veteen: Suomessa tulviin ja rankkasateisiin, monella muulla alueella kuivuuteen.
Suomessa jo toteutettuja sopeutumistoimia ovat tulvariskialueiden kartoittaminen, maankäytön ja tulvavesien pidättämisen suunnittelu sekä pelastustoimien ja tulvavakuutuksien kehittäminen. Talojen viilennysratkaisut ovat yleistyneet Suomessa, ja myrskyihin varaudutaan siirtämällä ilmassa kulkevia sähköjohtoja maan alle jopa viiden ja puolen miljardin euron kustannuksilla. Helsinki, Vantaa, Turku ja Lahti yhdessä Ilmatieteen laitoksen ja Turun yliopiston kanssa ovat kirjoittaneet "Ilmastonkestävän kaupungin suunnitteluoppaan", joka keskittyy hulevesien hallintaan ja kaupunkien lämpösaarekkeiden lieventämiseen.
Hyötyminen ilmastonmuutoksen tuomista mahdollisuuksista kuuluu myös sopeutumiseen. Esimerkiksi Jäämeren jääpeitteen sulamisen myötä laivaliikenne Koillisväylän kautta helpottuu, mikä lyhentää kuljetusmatkoja.