Die Temperatur der Erde als Ganzes wird durch das Gleichgewicht zwischen ein- und ausgehender Energie bestimmt. Der Klimawandel entsteht vor allem durch Veränderungen in der Wärmebilanz der Erde. Viele Faktoren können dies beeinflussen – sowohl natürliche Prozesse als auch ANTHROPOGENE (d.h. vom Menschen verursachte) Prozesse. Es sind die Auswirkungen anthropogener Prozesse durch den verstärkten Treibhauseffekt, die wahrscheinlich den gegenwärtigen Klimawandel verursachen, der wiederum erhebliche ökologische, soziale und wirtschaftliche Störungen verursachen könnte, wenn keine angemessenen Minderungs- und Anpassungsmaßnahmen ergriffen werden.
Außerirdische Faktoren, wie Schwankungen der Sonnenaktivität und langsame Veränderungen der Erdumlaufbahn und der Neigung ihrer Achse.
Der Haupteinfluss auf der Erde ist der Vulkanismus. Langsame Drift der Kontinente und Gebirgsbildung beeinflussen auch das Klima, aber dies geschieht erst über Millionen von Jahren, so dass man davon ausgehen kann, dass es über Zeitskalen von Jahrzehnten bis Jahrhunderten konstant ist.
Zu den Faktoren, die auf der Erdoberfläche wirken, gehören das Reflexionsvermögen oder ALBEDO der Oberfläche, die Wärmemenge in den Ozeanen und der Atmosphäre und der Wärmeaustausch zwischen ihnen sowie der Einfluss der Landvegetation auf die Zusammensetzung und den Wärmehaushalt der Atmosphäre.
Atmosphärische Faktoren sind die Zusammensetzung der Atmosphäre und ihr Reflexionsvermögen, von der Erdoberfläche bis zur STRATOSPHÄRE.
Viele dieser Faktoren sind miteinander verbunden, und Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozean und Land können komplexe Rückkopplungsmessungen beinhalten, die Veränderungen des Klimasystems verstärken oder dämpfen können.
Die natürlichen Einflüsse auf das Klimasystem haben über Hunderttausende von Jahren zu Schwankungen des Erdklimas geführt, ebenso wie zu kürzeren Zeiträumen von Jahrzehnten. Viele dieser Prozesse sind von menschlicher Aktivität unbeeinflusst, einschließlich der außerirdischen Faktoren und der mit der tektonischen Aktivität der Erde verbundenen Faktoren. Der Wärme- und Gasaustausch zwischen der Erdatmosphäre und ihren Ozeanen sowie der Landvegetation ist ebenfalls ein natürlicher Einfluss auf das Klimasystem, aber diese Prozesse werden heute durch menschliche Aktivitäten in unterschiedlichem Maße beeinflusst. So führt beispielsweise das Vorhandensein und die Zusammensetzung der Erdatmosphäre zu einem natürlichen Treibhauseffekt. Die Atmosphäre enthält Gase wie Wasserdampf und Kohlendioxid, die für die kurzwellige Strahlung der Sonne relativ transparent sind, aber einen Teil der langwelligen Strahlung absorbieren, die von der Erdoberfläche zurückgestrahlt wird. Dadurch wird die Durchschnittstemperatur auf der Erde um 33°C wärmer als ohne atmosphärische „Decke“. Wie im Folgenden erläutert, sind Veränderungen der atmosphärischen Zusammensetzung durch menschliche Aktivitäten der Hauptfaktor, von dem angenommen wird, dass er das Klima veranlasst, sich von seinem natürlichen Zustand zu verändern.
Es gibt immer mehr Hinweise auf menschliche Einflüsse auf das Klimasystem. Menschliche Aktivitäten beeinflussen direkt die Zusammensetzung der Atmosphäre, indem sie die Konzentration der natürlich vorkommenden Treibhausgase erhöhen und neue hinzufügen. Wir verändern auch das Reflexionsvermögen über Teile der Erdoberfläche.
Der Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre ist bei weitem der einflussreichste unter den Faktoren, die den gegenwärtigen Klimawandel forcieren. Die Treibhausgasemissionen aus menschlicher Tätigkeit stammen hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wobei weitere bedeutende Beiträge von industriellen Prozessen, der Landwirtschaft und der Landnutzungsänderung geleistet werden. Veränderungen im Gehalt an schwarzen Kohlenstoffpartikeln, Schneealböden und Luftschadstoffen haben geringe zusätzliche Auswirkungen auf die globale Erwärmung. Andere Faktoren, die diese Effekte kompensieren, sind Wolkenalbedo, Aerosole, Landalbedo-Veränderungen und periodisch Staub von Vulkanausbrüchen. Der geschätzte relative Beitrag dieser Faktoren zu den Veränderungen des Strahlungszwangs seit 1850 ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Eine positive Veränderung stellt eine Verstärkung des Treibhauseffekts dar, während eine negative Veränderung den Treibhauseffekt reduziert.
Die Konzentrationen langlebiger Treibhausgase (LLGHGs) haben in den letzten 20 Jahren rasant zugenommen. Diese tragen am meisten zur RADIATIVEN FORCING bei und übersteigen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts den Beitrag aller anderen ANTHROPOGENISCHEN Agenten.
Der Beitrag der Sonneneinstrahlung beträgt etwa 20 Prozent der Gesamtwirkung aller anthropogenen Stoffe und etwa eine Größenordnung weniger als der gesamte Treibhausgasbeitrag.
Vulkanausbrüche haben einen großen, aber vorübergehenden negativen Effekt. Von 1950 bis 2005 war der kombinierte natürliche Zwang entweder negativ oder leicht positiv. Der Vierte Sachstandsbericht des IPCC kam zu dem Schluss, dass die Strahlungseinwirkung im Zusammenhang mit natürlichen Systemen in den letzten 50 Jahren wenig oder gar keine Rolle bei der Förderung des Klimawandels gespielt hat.
Das Vorhandensein von Staub, der im Raum zwischen Sonne und Erde schwebt, könnte die Menge der auf unserem Planeten ankommenden Wärme beeinflussen. Es wurde daher angenommen, dass Veränderungen in der Menge oder Art des Weltraumstaubs, wenn das Sonnensystem das galaktische Zentrum umkreist, das globale Klima beeinflussen können. Jüngste Erkenntnisse deuten darauf hin, dass dies derzeit nicht der Fall ist und in den letzten paar tausend Jahren keine Rolle gespielt hat. Die Beweise stammen aus dem Studium einiger der 40.000 Tonnen außerirdischer Materie, die jedes Jahr die Erde erreichen sollen. Untersuchungen an Heliumisotopen im ankommenden Staub deuten darauf hin, dass die Rate der Weltraumstaubablagerung auf der Erde konstant ist, was bedeutet, dass auch die Staubmenge in der Nähe der Erde konstant sein muss; diese fehlende Variation deutet daher darauf hin, dass Veränderungen in der Menge des Weltraumstaubs nicht für eine signifikante Veränderung des Erdklimas in der heutigen Zeit verantwortlich sein können.
