Дългосрочните промени в климата, както и краткосрочните колебания и променливост, оказват значително въздействие и върху двете естествен а отскоро също антропогенни влияния. Сред важните природни фактори можем да класираме (i) промени в интензивността на слънчевата радиация, (ii) промени в орбиталните параметри на планетата Земя, (iii) промени в разпределението на континентите и океаните, (iv) земя на океанските течения, (в) интензивна вулканична дейност и (vi) въздейства на големи астероиди или комети.

този начин

Природни фактори, влияещи върху изменението на климата

(i) Интензивност на слънчевата светлина

Ключовият източник на енергия за Земята е Слънцето. Относително малките промени в енергията, които падат от Слънцето на повърхността на Земята, могат да причинят климатични промени на Земята. Едно от най-добре документираните прояви на слънчевата активност е т.нар 11-годишен слънчев цикъл. По време на появата на по-голям брой слънчеви петна количеството енергия, излъчвано от Слънцето, се увеличава. Тази промяна не е пренебрежима, особено в спектралната област с най-късите дължини на вълната на излъчване (област на UV спектъра). Интензивността на слънчевия цикъл се променя с течение на времето. В периода 1645 - 1715 г. на Слънцето не се наблюдават почти никакви слънчеви петна (минимумът на слънчевата активност на Маундър) и в този период също е регистрирано намаляване на глобалната температура на Земята (Малката ледена епоха). Все още не е известен механизмът, чрез който дългосрочните промени в слънчевата активност могат да повлияят на климата на Земята.

(ii) Промени в орбиталните параметри на Земята

Небесната механика дава възможност да се изчисли как точно се променят астрономическите параметри на Земята поради разположението на планетите в Слънчевата система - формата на орбитата й около Слънцето, наклона на оста на въртене и посоката му в пространството. Влиянието на периодичните промени на тези параметри върху климата на Земята е осъзнато за първи път от сръбския учен Милутин Миланкович (Прибулова, 2004).

Земната ос показва и т.нар прецесионно движение, което причинява периодични промени в неговата посока (периодът на прецесионния цикъл на земната ос е около 23 хиляди години). Понастоящем северното полукълбо е по-близо до Слънцето през януари поради прецесионния цикъл и по-отдалечено през юли. Ако другите астрономически параметри не се променят, тогава в северното полукълбо, в северното полукълбо, щяхме да сме по-далеч от Слънцето през зимата, което би увеличило разликите между зимата и лятото. Промените във всички астрономически параметри работят едновременно. Настоящото съзвездие от параметри на Миланкович благоприятства глобалното охлаждане (Прибулова, 2007).

(iii) Промени в разпределението на континентите и океаните

При изследване на климата на Земята през нейния геоложки период е необходимо да се вземат предвид промените в разпределението на океаните и континентите, настъпили в миналото и все още се случват. Теорията за тектониката на континенталните плочи (теория за континенталния дрейф) предполага, че повърхността на Земята се формира от плочи земя, които се плъзгат върху течен субстрат. По време на това движение някои плочи на континентите се отдалечават една от друга, други се плъзгат една под друга. Концентрацията на големи континентални зони в Арктика и умерените зони осигурява по-добри условия за глобално заледяване, разпределението на континентите също влияе върху циркулацията на океана и по този начин косвено климатът, планинското образувание влияе на регионалната циркулация на атмосферата, което може да бъде отразено в глобалния климат (високите планини в умерените и полярните зони също позволяват по-бързо формиране на континентални ледници), границите между континенталните плочи са райони с интензивна вулканична активност.

(iv) Промяна на океанския поток

(v) Интензивна вулканична активност

(vi) Въздействия на астероиди и комети

През първата фаза от развитието на Земята бяха много често срещани. 65 милиона години на границата на Креда и Третичен, настъпи катастрофа поради удара на комета (около 10 км в диаметър) близо до полуостров Юкатан в Мексико. Изхвърленият от удара материал засенчи слънцето, температурата спадна под нулата в продължение на няколко месеца и се образуваха огромни вълни - цунами. Това е причинило изчезването на много видове животни.

Човешки фактори

Климатичната система на Земята се е променила значително през последните години и тези промени се дължат главно на човешкото въздействие - особено увеличаването на емисиите на парникови газове - в резултат на глобалното затопляне на земните слоеве на атмосферата.

Атмосферата е смес от газове, чийто относителен дял не се променя до височина 100 км над земната повърхност. Някои от тези газове оказват голямо влияние върху т.нар енергиен баланс на земната атмосфера - това са т.нар. парникови газове - със своите физични свойства те поддържат топлината на слънчевите лъчи на Земята - тя е т.нар. парников ефект.

Парниковият ефект е природен феномен, който позволява живот на Земята. По този начин причината за глобалното затопляне не е съществуването на парниковия ефект, а неговият усилване чрез увеличаване на концентрацията на парникови газове поради човешката дейност. Освободените парникови газове улавят и връщат на земната повърхност по-голямата част от излъченото инфрачервено лъчение, отколкото в случай на естествен парников ефект.

Човешката дейност увеличава количеството газове в атмосферата, особено CO2, метан и азотен оксид. Почти 10 милиарда тона изкопаем въглерод се изпускат в атмосферата всяка година. Биосферата не е предвидила такъв приток и не може да го върне в подземните резервоари толкова бързо, колкото вкаменелостите. Това е основната причина, поради която концентрацията на CO2 и метан в атмосферата се увеличава значително паралелно на обема на потреблението на изкопаем въглерод от различни човешки дейности (фиг.). Как действат отделните човешки дейности за увеличаване на концентрацията на CO2 в земната кора? Изгарянето на изкопаеми горива добави около 6 Gt въглерод към атмосферата през втората половина на 90-те години. Оттогава тя нараства стабилно.

Според доклад на Европейската агенция за околната среда (2005 г.) днес до 25 милиарда тона CO2 се изпускат в атмосферата всяка година (в момента дори по-високи). За момента половината от това количество може да бъде разградено от океаните. Развитите страни допринасят основно за увеличаването на концентрацията на CO2, повечето от тях САЩ (повече от 30%), следвани от Западна и Централна Европа (почти 28% общо), след това Азия (без Русия) и само 14%.

Също така постепенно се увеличава, за да се увеличи концентрацията на CO2 във въздуха горящи гори. Това също намалява капацитета на абсорбаторите на CO2. В умерения пояс площта на горите не намалява, необходимо е да се знае, че тропическите гори са не само биоцентри на живот, но и важни абсорбатори на CO2 и по този начин стабилизатори на климата. Сегашните им нощни 20-24 милиона. по този начин индиректно повишава концентрацията на CO2 в атмосферата. Според научните оценки това постоянно нарастване на CO2 в атмосферата е отговорно за около 70% от повишаването на земната повърхностна температура. Други газове, които са в атмосферата в много по-малки концентрации, също са значителни. Те включват метан, азотен оксид и хлорфлуорвъглеводороди.

Метанът е отговорен за около 20% от общото затопляне. Той е основният компонент на природния газ, известен като кален газ. Човекът е допринесъл за увеличаване на концентрацията му във въздуха, особено чрез извличането на изкопаеми горива, разпределението на нефт, природен газ и развитието на животновъдството - метанът се произвежда в храносмилателния тракт чрез ферментация. В по-малка степен метанът изтича от общинските канализации и депата, а също се отделя по време на изгарянето на биомаса. Той остава в тропосферата от 9 до 15 години, като една молекула CH4 улавя до 23 пъти повече топлина от молекула CO2. Азотният оксид (N2O) може да навлезе в стратосферата, където уврежда озоновия слой. Той е ефективен парников газ в тропосферата, неговият живот във въздуха е около 120 до 150 години. Неговата молекула задържа около 296 пъти повече топлина от молекулата на CO2. Източникът на този газ е химическата промишленост, селското стопанство, отпадъците от животновъдството, богатите на азот изкопаеми горива, дори катализаторите в автомобилите.

Озонът също е важен парников газ. От 1750 г. концентрацията му се е увеличила с около една трета. Приземното производство на озон показва големи регионални разлики. Синтетични парникови газове - ХФУ са вещества, които разрушават озоновия слой и също са важни парникови газове. Това са синтетични вещества, които не се срещат естествено в природата. Те избягват от зарежданията с хладилен агент на стари хладилници и климатици. Техният източник е също изпарението на почистващи агенти и разтворители. Те остават в тропосферата от 10 до 20 години, като през това време ефективно улавят инфрачервеното лъчение, излъчвано от земната повърхност. Една молекула фреон улавя от 900 до 8300 пъти повече топлина, отколкото молекула СО2. Глобалното затопляне е нехомогенно явление - Северният и Южният полюс се затоплят по-бързо от екваториалните региони, докато континентите се затоплят по-бързо от океаните.

Според IPCC има доказателства, че изменението на климата вече е започнало. Климатът на Земята се променя естествено, което затруднява определянето на ефекта от нарастващите концентрации на парникови газове. Тенденцията на покачване на глобалната температура обаче съвпада с тенденцията, предсказана от компютърното моделиране на климата. Изглежда много малко вероятно повишаването на температурата да бъде причинено единствено от естествени промени. Въпреки че остават няколко несигурности, климатолозите смятат, че тежестта на доказателствата подкрепя теорията за въздействието на човешката дейност върху климата.

Очевидно е, че последните две десетилетия са били най-топлите през изминалото хилядолетие, морското равнище се повишава и характерът на валежите се променя. Арктическият лед се свива и честотата и интензивността на феномена Ел-Ниньо се увеличават. Светът страда от горещи вълни, суши, наводнения и екстремни метеорологични събития на много места, водещи до огромни щети върху човешкия живот и имущество. Въпреки че отделните екстремни събития не могат да бъдат пряко свързани с предизвиканите от човека климатични промени, появата и степента на тези събития са по-вероятни при по-топъл климат.