گاز های گلخانه ای

   مطالعات اخیر، نشان می دهد كه نیروی تابشی در اثر گاز های گلخانه ای عامل اصلی گرم شدن جهانی می باشد. گاز های گلخانه ای نیز نقش مهمی در درك تاریخچه اقلیمی زمین دارند. بر طبق این مطالعات، اثر گلخانه ای كه در اثر به دام انداختن حرارت از سوی گاز های گلخانه ای، تولید گرما می كند، نقشی كلیدی در تنظیم دمای زمین دارد.

   در طول ۶۰۰میلیون سال اخیر، مقادیر دی اكسید كربن احتمالا از بیش از ۵۰۰۰ppm تا كمتر از ۲۰۰ppm تغییر كرده كه عمدتا به خاطر تاثیر فرآیند های زمین شناسی و ابداعات زیست شناسی بوده است. با دقتی بیشتر، این مسئله (توسط وایزر و دیگران ۱۹۹۹) مورد بحث قرار گرفت كه نوسانات در مقادیر گاز های گلخانه ای به ازای ده ها ملیون تن در سال به خوبی با تغییر اقلیمی همبستگی ندارد كه احتمالا در این مورد تكتونیك صفحه ای نقش غالب تری را ایفا می كند. اما، نمونه های متعددی از تغییرات سریع در مقادیر گاز های گلخانه ای در جو زمین وجود دارند كه ظاهرا با گرم شدن شدید رابطه تنگاتنگی دارند از جمله دوره حداكثر سوزان پالئوسن- ایوسن| دوران پالئوسن- ایوسن، دوران انقراض پرمین- ترازئیك| دوران انقراض خزندگان و دایناسور ها و پایان دوره یخبندان زمین در ناحیه (اسكاندیناوی ( وارانجیان.

   طی دوران جدید، بالا رفتن سطوح دی اكسید كربن به عنوان عامل اصلی محسوب می شود كه موجب گرم شدن جهان از سال ۱۹۵۰تاكنون شده است.

تكتونیك (زمین ساختی) صفحه ای

در طولانی ترین مقیاس های زمانی، تكتونیك صفحه ای قاره ها را جابجا كرده، اقیانوس ها را شكل داده، و كوه ها را تشكیل داده و از هم جدا می سازد و كلا به عنوان فرآیندی تعریف شده كه اقلیم در آن پدید می آید. در زمان اخیر، حركات صفحه ای در مورد تشدید روند دوره یخبندان كنونی بیان شده اند زمانی در حدود ۳میلیون سال قبل، كه در آن صفحات (قاره ای) آمریكای شمالی و جنوبی با یكدیگر برخورد نمودند تا باریكه پاناما را تشكیل داده و به درهم آمیختگی میان اقیانوس های اطلس و آرام پایان دهند.

نوسان خورشیدی

   نوسانات در فعالیت خورشیدی طی چند قرن گذشته بر اساس مشاهدات مربوط به لكه های خورشیدی و ایزوتوپ های بریلیوم خورشید، به عنوان یك منبع فناپذیر است که تقریبا تمام انرژی سیستم اقلیمی را تامین می نماید، و یك بخش كامل در شكل گیری آب و هوای زمین می باشد. درطولانی ترین مقیاس های زمانی، خورشید همزمان با این كه به روند اصلی تكامل خود ادامه می دهد، درخشانتر هم می شود. در ابتدای پیدایش تاریخ زمین، تصور بر این بود كه آن خیلی سرد بوده تا بتواند مایع آب را بر روی سطح زمین حفظ نماید، كه این به موضوعی منجر شد كه تحت عنوان پارادوكس خورشید جوان بی حال شناخته می شود.

   در مقیاس های جدیدتر زمانی، اشكال متفاوتی از نوسان خورشیدی نیز وجود دارند از جمله چرخه خورشیدی ۱۱ساله و دوره تغییرات طولانیتر. اما، چرخه ۱۱ساله لكه خورشیدی به روشنی و به خودی خود در داده های اقلیم شناسی ظهور نمی كند. این نوسانات در پیدایش دوره كوتاه یخبندان و برخی موارد مشاهده گرم شدن زمین از سال ۱۹۰۰تا ۱۹۵۰تاثیر گذار به حساب آمده اند.

تغییرات گردشی

   نوسانات گردشی در برخی موارد در تاثیرشان بر اقلیم (زمین، موجب توسعه نوسان پذیری خورشیدی می شوند، زیرا نوسانات جزئی در گردش وضعی زمین سبب تغییراتی در توزیع و فراوانی نور خورشید می شود كه به سطح زمین می رسد. یك چنین نوسانات گردشی، تحت عنوان چرخه های میلانكویچ، روند كاملا قابل پیش بینی بر اساس اصول علم فیزیك و در اثر تعاملات دوجانبه زمین و خورشید و سایر سیارات می باشند. این نوسانات به عنوان نیرو های محرك موجود در چرخه های یخبندان و درون یخبندان از دوره یخبندان كنونی محسوب می شوند. نوسانات پیچیده تری نیز وجود دارند، همچون پیشروی و پسروی مكرر بیابان صحرا در واكنش نسبت به انحراف مسیر گردش (وضعی زمین(.

فوران آتشفشان

   هر نوع فوران آن كه در زمان های مختلف در هر قرن به وجود می آید، می تواند بر آب و هوا تاثیر بگذارد، كه دوره چند ساله ای طول می كشد تا سرد شود. مثلا فوران كوه پیناتوبو در سال ۱۹۹۱، كه اثر آن به ندرت در نمای دمای جهانی قابل مشاهده است. فوران های عظیم كه تحت نام حوزه های بزرگ آتشفشانی شناخته می شوند، تن ها چند بار در هر صد میلیون سال رخ می دهند، اما قادر است اقلیم زمین را برای ملیون ها سال تغییر داده و موجب انقراض های دسته جمعی شود. در ابتدا، دانشمندان تصور می نمودند كه غبار پراكنده شده در جو در اثر فوران های بزرگ آتشفشانی از طریق مسدود كردن جزئی انتقال تابش خورشیدی به سطح زمین، مسئول سرد شدن آن بوده اند. اما، سنجش ها نشان می دهد كه بیشتر غبار پراكنده شده در جو ظرف شش ماه به سطح زمین بازمی گردد.

تاثیرات انسانی بر اقلیم

   عوامل موثر انسانی، فعالیت هایی هستند كه به وسیله آن انسان ها محیط را تغییر داده و بر اقلیم تاثیر می گذارند. بزرگترین عامل مورد نظر كنونی افزایش سطح CO₂ در اثر برونده های مربوط به احتراق سوخت فسیلی است كه در نتیجه آن ها ذرات معلق| آئروسل ها (ذرات معلق در جو) موجب اعمال اثر سرد سازی (بر اقلیم) می شود. عوامل دیگر، از جمله استفاده از زمین، استهلاك ازن، و تخریب جنگل ها نیز بر اقلیم تاثیر گذار هستند.

سوخت های فسیلی

   نوسانات دی اكسید كربن در طول 400هزار سال اخیر، كه از زمان انقلاب صنعتی افزایش را نشان می دهد.

با آغاز انقلاب صنعتی در دهه ۱۸۵۰و شتابگیری آن تاكنون، مصرف سوخت های فسیلی توسط بشر موجب بالا رفتن سطح CO₂ از مقادیر ppm۲۸۰~ تا بیش ازppm۳۷۰تا امروز شده است. این میزان در حال افزایش است تا به بیش از ppm۵۶۰پیش از پایان قرن ۲۱ام برسد. در كنار سطوح فزاینده متان، برای این تغییرات پیش می شود كه باعث افزایش دمایی حدود  درجه سانتیگراد  ۶/۵-۴/۱بین سال های ۱۹۹۰و ۲۱۰۰شود.

آئروسل

   اعتقاد بر این است كه آئروسل های ساخت بشر، به خصوص آئروسل های سولفاتی ناشی از احتراق سوخت فسیلی نوعی تاثیر سرد كنندگی اعمال نماید. به نظر می رسد كه این عامل به همراه نوسان پذیری طبیعی، یك خط تراز نسبی را در نمودار دما های قرن بیستم در اواسط قرن منظور می نماید.

بهره برداری از زمین

   پیش از استفاده گسترده از سوخت فسیلی، بزرگترین تاثیر بشری بر اقلیم محلی احتمالا از استفاده از زمین حاصل می شده است. آبیاری، تخریب جنگل ها، و كشاورزی اصولا باعث تغییر محیط می شود. مثلا، آن ها میزان آب ورودی و خروجی از یك مكان خاص را تغییر می دهند. آن ها همچنین می توانند با تاثیرگذاری بر پوشش زمین و تغییر مقدار نور خورشید كه جذب می شود، بازتابش ناحیه ای آن را دستخوش تغییر سازند. مثلا شواهدی موجود است كه تایید می كند اقلیم یونان و دیگر كشور های حوزه مدیترانه دائما در اثر تخریب جنگل ها بین سال ۷۰۰قبل از میلاد تا زمان میلاد تغییر كرده است (چوب این جنگل ها برای ساختن كشتی، ساختمان و به عنوان سوخت استفاده می شد)، كه در نتیجه آن اقلیم جدید در منطقه عمدتا داغ تر و خشك تر شده و گونه های درختی كه در دنیای باستان برای ساختن كشتی بكار می رفته دیگر در این ناحیه یافت نمی شوند. فرضیه جنجالی ویلیام رودیمن فرضیه آنترو پوسن اولیه / می گوید افزایش كشاورزی و به همراه آن تخریب جنگل ها موجب افزایش دی اكسید كربن و متان طی دوره ۸۰۰۰-۵۰۰۰سال گذشته شده است. این افزایش ها كه به تنزل های گذشته بر می گردد، می تواند مسئول تاخیر در آغاز دوره یخبندان بعدی بر طبق فرضیه رودیمن شود.