تغییر اقلیم
عوامل غیر اقلیمی ایجاد کننده تغییر آب و هوایی
گازهای گلخانهای
مطالعات اخیر، نشان میدهد که نیروی تابشی در اثر گازهای گلخانهای عامل اصلی گرم شدن جهانی میباشد. گازهای گلخانهای نیز نقش مهمی در درک تاریخچه اقلیمی زمین دارند. بر طبق این مطالعات، اثر گلخانهای که در اثر به دام انداختن حرارت از سوی گازهای گلخانهای، تولید گرما میکند، نقشی کلیدی در تنظیم دمای زمین دارد.
در طول ۶۰۰ میلیون سال اخیر، مقادیر دی اکسید کربن احتمالاً از بیش از ۵۰۰۰ ppm تا کمتر از ۲۰۰ ppm تغییر کرده که عمدتاً به خاطر تاثیر فرآیندهای زمینشناسی و ابداعات زیستشناسی بودهاست. با دقتی بیشتر، این مسئله (توسط وایزر و دیگران ۱۹۹۹) مورد بحث قرار گرفت که نوسانات در مقادیر گازهای گلخانهای به ازای دهها میلیون تن در سال به خوبی با تغییر اقلیمی همبستگی ندارد که احتمالاً در این مورد تکتونیک صفحهای نقش غالب تری را ایفا میکند. اما، نمونههای متعددی از تغییرات سریع در مقادیر گازهای گلخانهای در جو زمین وجود دارند که ظاهراً با گرم شدن شدید رابطه تنگتنگی دارند از جمله دوره حداکثر سوزان پالئوسن- ایوسن| دوران پالئوسن- ایوسن، دوران انقراض پرمین- ترازئیک| دوران انقراض خزندگان و دایناسورها و پایان دوره یخبندان زمین در ناحیه اسکاندیناوی (وارانجیان).
طی دوران جدید، بالا رفتن سطوح دی اکسید کربن به عنوان عامل اصلی محسوب میشود که موجب گرم شدن جهان از سال ۱۹۵۰ تاکنون شدهاست.
تکتونیک (زمین ساختی) صفحهای
در طولانیترین مقیاسهای زمانی، تکتونیک صفحهای قارهها را جابجا کرده، اقیانوسها را شکل داده، و کوهها را تشکیل داده و از هم جدا میسازد و کلاً به عنوان فرآیندی تعریف شده که اقلیم در آن پدید میآید. در زمان اخیر، حرکات صفحهای در مورد تشدید روند دوره یخبندان کنونی بیان شدهاند زمانی در حدود ۳ میلیون سال قبل، که در آن صفحات (قارهای) آمریکای شمالی و جنوبی با یکدیگر برخورد نمودند تا باریکه پاناما را تشکیل داده و به درهم آمیختگی میان اقیانوسهای اطلس و آرام پایان دهند.
نوسان خورشیدی
خورشید، به عنوان یک منبع فناپذیر است تقریباً تمام انرژی سیستم اقلیمی را تامین مینماید، و یک بخش کامل در شکل گیری آب و هوای زمین میباشد. درطولانیترین مقیاسهای زمانی، خورشید همزمان با این که به روند اصلی تکامل خود ادامه میدهد، درخشانتر هم میشود. در ابتدای پیدایش تاریخ زمین| تاریخ زمین، تصور بر این بود که آن خیلی سرد بوده تا بتواند مایع آب را بر روی سطح زمین حفظ نماید، که این به موضوعی منجر شد که تحت عنوان پارادوکس خورشید جوان بیحال شناخته میشود.
در مقیاسهای جدیدتر زمانی، اشکال متفاوتی از نوسان خورشیدی نیز وجود دارند از جمله چرخه خورشیدی ۱۱ ساله و دوره تغییرات طولانیتر. اما، چرخه ۱۱ ساله لکه خورشیدی به روشنی و به خودی خود در دادههای اقلیمشناسی ظهور نمیکند. این نوسانات در پیدایش دوره کوتاه یخبندان و برخی موارد مشاهده گرم شدن زمین از سال ۱۹۰۰ تا ۱۹۵۰ تاثیر گذار به حساب آمدهاند.
تغییرات گردشی
نوسانات گردشی در برخی موارد در تاثیرشان بر اقلیم (زمین، موجب توسعه نوسان پذیری خورشیدی میشوند، زیرا نوسانات جزئی در گردش وضعی زمین سبب تغییراتی در توزیع و فراوانی نور خورشید میشود که به سطح زمین میرسد. یک چنین نوسانات گردشی، تحت عنوان چرخههای میلانکویچ، روند کاملاً قابل پیش بینی بر اساس اصول علم فیزیک و در اثر تعاملات دوجانبه زمین و خورشید و سایر سیارات میباشند. این نوسانات به عنوان نیروهای محرک موجود در چرخههای یخبندان و درون یخبندان از دوره یخبندان کنونی محسوب میشوند. نوسانات پیچیده تری نیز وجود دارند، همچون پیشروی و پسروی مکرر بیابان صحرا در واکنش نسبت به انحراف مسیر گردش (وضعی زمین).
فوران آتشفشان
هر نوع فوران آن که در زمانهای مختلف در هر قرن به وجود میآید، میتواند بر آب و هوا تاثیر بگذارد، که دوره چند سالهای طول میکشد تا سرد شود. مثلاً فوران کوه پیناتوبو در سال ۱۹۹۱، که اثر آن به ندرت در نمای دمای جهانی قابل مشاهدهاست. فورانهای عظیم که تحت نام حوزههای بزرگ آتشفشانی شناخته میشوند، تنها چند بار در هر صد میلیون سال رخ میدهند، اما قادر است اقلیم زمین را برای میلیونها سال تغییر داده و موجب انقراضهای دسته جمعی شود. در ابتدا، دانشمندان تصور مینمودند که غبار پراکنده شده در جو در اثر فورانهای بزرگ آتشفشانی از طریق مسدود کردن جزئی انتقال تابش خورشیدی به سطح زمین، مسئول سرد شدن آن بودهاند. اما، سنجشها نشان میدهد که بیشتر غبار پراکنده شده در جو ظرف شش ماه به سطح زمین بازمی گردد.
تاثیرات انسانی بر اقلیم
عوامل موثر انسانی، فعالیتهایی هستند که به وسیله آن انسانها محیط را تغییر داده و بر اقلیم تاثیر میگذارند. بزرگترین عامل مورد نظر کنونی افزایش سطح CO۲ در اثر بروندههای مربوط به احتراق سوخت فسیلی است که در نتیجه آنها ذرات معلق| آئروسلها (ذرات معلق در جو) موجب اعمال اثر سرد سازی (بر اقلیم) میشود. عوامل دیگر، از جمله استفاده از زمین، استهلاک ازن، و تخریب جنگلها نیز بر اقلیم تاثیر گذار هستند.
سوختهای فسیلی
با آغاز انقلاب صنعتی در دهه ۱۸۵۰ و شتابگیری آن تاکنون، مصرف سوختهای فسیلی توسط بشر موجب بالا رفتن سطح CO۲ از مقادیر ppm ۲۸۰~ تا بیش ازppm ۳۷۰ تا امروز شدهاست. این میزان در حال افزایش است تا به بیش از ppm ۵۶۰ پیش از پایان قرن ۲۱ ام برسد. در کنار سطوح فزاینده متان، برای این تغییرات پیش میشود که باعث افزایش دمایی حدود c ° ۶/۵-۴/۱ بین سالهای ۱۹۹۰و ۲۱۰۰ شود. (نگاه کنید به گرم شدن جهانی)
آئروسل
اعتقاد بر این است که آئروسلهای ساخت بشر، به خصوص آئروسلهای سولفاتی ناشی از احتراق سوخت فسیلی نوعی تاثیر سرد کنندگی اعمال نماید. به نظر میرسد که این عامل به همراه نوسان پذیری طبیعی، یک خط تراز نسبی را در نمودار دماهای قرن بیستم در اواسط قرن منظور مینماید.