Mitä ilmastonmuutoksella tarkoitetaan?
Maapallon historian aikana kylmät ja lämpimät sekä kuivat ja kosteat ajanjaksot ovat vaihdelleet monta kertaa. Miljoonien vuosien takaisista ilmastovaihteluista on säilynyt todisteita muun muassa syvänmeren sedimenteissä ja jäätiköillä. Viime vuosituhansien ilmastonvaihteluita voidaan tutkia puiden vuosilustoista ja järvien ja soiden kerrostumista.
Ilmastonmuutokseen vaikuttavien syiden taustalla on vielä paljon epävarmuustekijöitä, koska ilmaston kehitykseen liittyy useita prosesseja, joiden keskinäiset vuorovaikutussuhteet ovat monimutkaisia. Minkään yksittäisen prosessin vaikutusta ilmastonmuutokseen ei voida käsitellä erillään muista prosesseista. Tämä epävarmuus ilmenee eri ilmastomallien tuloksissa. Meneillään olevan maanpintalämpötilojen nousun syynä on pidetty ihmisen toiminnan aiheuttamaa kasvihuoneilmiön voimistumista.
Ilmastonmuutoksen kannalta merkittävä vaikutus on maapallolle tulevan säteilyn määrällä, sen pääsyllä ilmakehän läpi maanpinnalle ja kulkeutumisella alueelta toiselle. Maapallolle tulevaa säteilymäärää kontrolloivia tekijöitä ovat auringon säteilyteho, maan etäisyys auringosta, maan pyörimisakselin suunta ja kallistuminen sekä maan pyörimisnopeus. Näiden tekijöiden vaikutus säteilymäärän vaihteluun tunnetaan melko hyvin, mutta niiden vaikutusta ilmastoon ei ole pystytty varmuudella osoittamaan.
Säteilyn pääsy ilmakehään riippuu ilmakehän heijastus- ja sirontaominaisuuksista, joihin vaikuttavat pilvisyys, ilman kemiallinen koostumus ja ilman epäpuhtaudet. Pilvisyydellä on tilanteesta riippuen jäähdyttävä tai lämmittävä vaikutus. Ilman kemia voi muuttua nopeasti tulivuorenpurkausten myötä. Myös ilman epäpuhtauksien ilmastovaikutus on epäselvä: toisaalta epäpuhtaudet heijastavat auringon säteilyä takaisin avaruuteen, ja toisaalta, imevät lämpösäteilyä ja lämmittävät ilmaa. On siis hankalaa arvioida heijastus- ja sirontaominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden nettovaikutusta ilmastomuutokseen.
Maanpinnalle tulleen säteilylämmön kuljetuksesta vastaavat merivirrat ja tuulet. Ne voivat muuttua vuorten poimuttumisen, veden tiheyserojen muutoksen ja laattaliikuntojen vuoksi, joten myös säteilylämmön kuljetuksessa tapahtuvien muutosten ilmastovaikutusta on vaikea ennustaa.