На изменение климата влияет множество факторов, включая природные явления, такие как извержения вулканов, изменение орбиты Земли вокруг Солнца и движения земной коры; все эти события играют свою роль. Однако с начала промышленной революции (в 1800 году) глобальная температура начала расти гораздо быстрее из-за сжигания ископаемого топлива и человеческой деятельности, которые сегодня являются основными причинами изменения климата.

Истончение озонового слоя не является основной причиной изменения климата, однако истончение озоносферы, вызванное выбросами хлорфторуглеродов (CFC), которые в течение многих лет использовались как хладагенты в холодильниках и кондиционерах и могут выступать как парниковые газы, связано с изменением климата, поскольку газы, разрушающие озон, способствуют глобальному потеплению. Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца (UV-B), защищая растения, животных и людей от вредного воздействия его лучей. За последние шесть десятилетий озоновый слой истончился, в Антарктиде — более чем на 50%. Учитывая серьезную угрозу, вызванную истончением озонового слоя, в 1987 году был принят Монреальский протокол для сокращения выбросов CFC, и благодаря его реализации с 1990-х годов наблюдается снижение выбросов газов, разрушающих озон.

Аэрозоли — это крошечные частицы размером всего в несколько нанометров или меньше (твердые или жидкие), которые остаются взвешенными в атмосфере в течение дней или недель. Они происходят как от человеческой деятельности (например, сжигания ископаемого топлива), так и от природных источников, таких как извержения вулканов, морские брызги или даже выброс биологических частиц (например, спор) растениями. Аэрозоли влияют на климат Земли двумя различными способами: они могут отражать поступающий солнечный свет, блокируя часть энергии, которая в противном случае достигла бы поверхности Земли, или же удерживать солнечную энергию в атмосфере, противодействуя охлаждению, вызванному отражением. Однако аэрозоли обычно считаются обладающими эффектом, сходным с эффектом парниковых газов. Кроме того, аэрозоли имеют важное значение для образования облаков: некоторые из них могут служить ядрами конденсации облаков и ядрами образования льда. Большое количество аэрозолей может увеличить концентрацию ядер конденсации и привести к появлению большего числа, но более мелких капель при фиксированном содержании жидкой воды.

Научные измерения показали, что с начала индустриализации не только повысилась средняя глобальная температура воздуха, но и концентрация углекислого газа (CO₂) и других парниковых газов в атмосфере. Многочисленные исследования, в частности научные документы МГЭИК (Межправительственная панель по изменению климата — орган ООН, занимающийся научной оценкой климатических изменений), доказали, что изменение и, следовательно, увеличение этих газов связано в первую очередь с деятельностью человека, особенно с сжиганием ископаемого топлива. Эти газы, производимые человеком, называют «антропогенными парниковыми газами». Как и природные парниковые газы, они препятствуют прямому выходу теплового излучения с Земли в космос.

Из-за антропогенного парникового эффекта земная поверхность удерживает больше солнечной радиации, вызывая повышение температуры воздуха у поверхности земли — явление, наблюдаемое в последние 150 лет. Повышение температуры с начала индустриализации до наших дней называется «антропогенным изменением климата».

Как мы отметили в предыдущей пилюле (2.4), парниковые газы, выделяемые в результате человеческой деятельности, называются «антропогенными парниковыми газами». Вклад выбросов углекислого газа (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) в антропогенный парниковый эффект зависит от их концентрации в атмосфере Земли и их потенциала парникового эффекта. В частности, углекислый газ широко признан самым важным антропогенным парниковым газом, поскольку в настоящее время он отвечает за большую часть (76%) потепления, связанного с деятельностью человека. Метан отвечает за 16%, закись азота — за 6%, а другие газы — за 2%. Хотя доля парниковых газов в атмосфере Земли остается низкой по сравнению с содержанием кислорода (21%) и азота (78%), их концентрация в атмосфере резко возросла с начала индустриализации, усиливая парниковый эффект и вызывая повышение глобальной температуры. Эти газы оказывают долгосрочное влияние на климат, так как остаются в атмосфере долгое время до разрушения и удаления посредством физических или химических процессов.

Эффект парниковых газов зависит от их Потенциала Глобального Потепления (ПГП, или GWP — Global Warming Potential). Этот параметр показывает, насколько интенсивно газы, по сравнению с тем же количеством CO₂, будут нагревать климат в течение определённого времени (100 лет). Например, ПГП метана (CH₄) равен 28, что означает, что этот газ будет нагревать климат в 28 раз сильнее, чем то же количество CO₂, в следующие 100 лет. Хотя ПГП CO₂ значительно ниже, чем у CH₄ и N₂O, вклад выбросов CO₂ в общий парниковый эффект самый большой (76%), поскольку человеческая деятельность производит гораздо больше CO₂, чем CH₄ или N₂O.

Изменения солнечной активности (интенсивности солнечного излучения) не могут быть причиной резкого повышения средней глобальной температуры. Предполагается, что солнечная активность ответственна примерно за 10% повышения температуры в период с 1905 по 2005 год. Следовательно, её вклад в глобальное потепление относительно невелик.

Начиная с 1980-х годов солнечная активность даже снизилась, тогда как средняя температура воздуха у поверхности Земли продолжила расти. Это свидетельство доказывает, что изменения солнечной активности не являются причиной резкого повышения температуры и изменения климата, а также подтверждает, что увеличение глобального потепления главным образом связано с воздействием парниковых газов, концентрация которых возросла с начала индустриальной эпохи (XVIII век).

Влияние человека на изменение климата очевидно и это можно утверждать благодаря измерениям, которые ученые смогли провести с помощью различных методов и технологий: например, глубоко буря ледяные шапки, можно извлечь цилиндры льда, называемые «свечами» (carote), содержащие следы газов и других мельчайших материалов, которые используются для определения и реконструкции климата нескольких сотен тысяч лет назад. Хотя различные природные причины влияют на изменение климата, очевидна корреляция между температурой и количеством парниковых газов, таких как углекислый газ (CO₂) и метан (CH₄), присутствующих в атмосфере.

Исследования подтвердили, что изменения температуры, с одной стороны, и изменения концентрации парниковых газов, с другой, шли рука об руку за последние 20 000 лет, предполагая взаимное влияние. Из этих наблюдений также ясно, что текущие концентрации парниковых газов значительно выше, чем в прошлом. Другие доказательства поступают со спутников. Эти инструменты, находящиеся на орбите Земли, использовались для измерения теплового излучения, испускаемого поверхностью Земли в космос, и было замечено, что с 1970 года количество излучения, которое может поглощаться парниковыми газами, стало все меньше испускаться в космос. Это связано с увеличением концентрации парниковых газов, которые все больше препятствуют прямому выходу теплового излучения. Было установлено, что большее количество теплового излучения отражается обратно на поверхность Земли. В результате тропосфера (нижний слой атмосферы) нагрелась, а стратосфера (верхний слой атмосферы) охладилась.

Все эти результаты подтверждают, что теория антропогенного изменения климата является правильной (и доказанной). Кроме того, моделирование климатических моделей показывает, что зарегистрированное повышение температуры не может быть объяснено исключительно природными причинами, а только воздействием человеческой деятельности.