Человеческая деятельность
Признание глобального изменения климата в качестве экологической проблемы привлекло внимание к климатическим последствиям деятельности человека. Большая часть этого внимания была сосредоточена на выбросах двуокиси углерода в результате сжигания ископаемого топлива и обезлесения.
Деятельность человека также приводит к выбросам других парниковых газов, таких как метан (от выращивания риса, животноводства, мусорных свалок и других источников) и хлорфторуглеродов (от промышленных источников). Климатологи не сомневаются в том, что эти парниковые газы влияют на радиационный бюджет Земли; характер и масштабы климатических ответных мер являются предметом интенсивной исследовательской деятельности.
Записи палеоклимата по кольцам деревьев, кораллам и кернам льда указывают на явную тенденцию к потеплению, охватывающую все 20-е столетие и первое десятилетие 21-го века. Фактически, 20-й век был самым теплым за последние 10 столетий, а десятилетие 2001-10 годов - самым теплым с начала современного инструментального учета. Многие климатологи указывали на такое потепление как на явное свидетельство антропогенного изменения климата в результате производства парниковых газов.
Второй вид антропогенного воздействия - преобразование растительности в результате обезлесения, облесения и сельского хозяйства - привлекает все большее внимание в качестве еще одного источника изменения климата. Становится все более очевидным, что воздействие человека на растительный покров может иметь местные, региональные и даже глобальные последствия для климата в результате изменения разумного и латентного теплового потока в атмосферу и распределения энергии в рамках климатической системы. Степень вклада этих факторов в недавнее и продолжающееся изменение климата является важной новой областью изучения.
Изменение климата в течение жизни человека
Независимо от того, где они находятся на планете, все люди испытывают на себе климатические колебания и изменения в течение своей жизни. Наиболее привычными и предсказуемыми явлениями являются сезонные циклы, к которым люди приспосабливают свою одежду, активный отдых на свежем воздухе, сельскохозяйственную деятельность. Однако не бывает двух одинаковых летних или зимних периодов в одном и том же месте; некоторые из них теплее, влажнее или штормовее, чем другие.
Эта межгодовая вариативность климата отчасти является причиной ежегодных колебаний цен на топливо, урожайности, бюджетов на содержание дорог и опасности лесных пожаров. Наводнения, вызванные выпадением осадков в течение одного года, могут нанести серьезный экономический ущерб, как, например, наводнения в верхней части водосборного бассейна реки Миссисипи летом 1993 года, и привести к гибели людей, как, например, наводнения, опустошившие большую часть территории Бангладеш летом 1998 года.
Аналогичный ущерб и гибель людей могут также происходить в результате лесных пожаров, сильных штормов, ураганов, сильной жары и других связанных с климатом явлений.
Сезонное изменение
В каждом месте Земли наблюдаются сезонные изменения климата (хотя в некоторых тропических регионах сдвиг может быть незначительным). Эта циклическая вариация обусловлена сезонными изменениями в поступлении солнечной радиации в атмосферу и на поверхность Земли. Орбита Земли вокруг Солнца эллиптическая; она ближе к Солнцу вблизи зимнего солнцестояния и дальше от Солнца вблизи летнего солнцестояния в Северном полушарии. Кроме того, ось вращения Земли расположена под наклонным углом (23.5°) по отношению к ее орбите.
Таким образом, в зимний период каждое полушарие наклонено от Солнца, а в летний - в сторону Солнца. Когда полусфера наклонена в сторону от Солнца, она получает меньше солнечной радиации, чем противоположное полушарие, которое в это время направлено к Солнцу. То есть, несмотря на близость Солнца в зимнее солнцестояние, Северное полушарие зимой получает меньше солнечной радиации, чем летом. Также как следствие наклона, когда Северное полушарие переживает зиму, Южное полушарие переживает лето.
В основе климатической системы Земли лежит солнечная радиация; сезонные различия в климате в конечном итоге являются результатом сезонных изменений на орбите Земли. Циркуляция воздуха в атмосфере и воды в океанах реагирует на сезонные колебания доступной энергии Солнца.
Конкретные сезонные изменения климата, происходящие в любой точке земной поверхности, во многом обусловлены передачей энергии из атмосферы и океанической циркуляции. Различия в поверхностном нагреве, происходящие между летом и зимой, приводят к смещению штормовых путей и центров давления. Эти различия в отоплении также приводят к сезонным изменениям в облачности, осадках и ветре.
Сезонные реакции биосферы (особенно растительности) и криосферы (ледники, морской лёд, снежные поля) также влияют на атмосферную циркуляцию и климат. Листопадение деревьев при переходе в зимнюю спячку увеличивает альбедо (отражательную способность) земной поверхности и может привести к более сильному местному и региональному охлаждению. Аналогичным образом накопление снега также увеличивает альбедо поверхности земли и часто усиливает воздействие зимы.