Redigerer Drivhuseffekt (avsnitt)

== Klimaendringer og menneskelig påvirkning av drivhuseffekten ==
{{utdypende|klimaendring|klimapådriv|strålingspådriv}}

Klimaendringer har oppstått flere ganger i jordens historie. En gjør derfor forskjell på naturlige klimaendringer og menneskeskapte, for å skille dem fra nåtidens [[Global oppvarming|globale oppvarming]]. Det finnes mange forskjellige ''[[klimapådriv]]'', altså faktorer som endrer [[klima]]et.{{sfn|Grønås|2011|p=61}} Naturlige klimapådriv kan gjerne virke sammen med menneskeskapte.<ref name=Tvil/> For at det skal regnes som en klimaendring, ser man på slike endringer i lengre perioder, ofte over en periode på ti år.{{sfn|Grønås|2011|p=61}} I tillegg til klimapådriv virker det forsterkende mekanismer i klimasystemet, kjent som positive tilbakekoblinger. De naturlige klimapådriven som har påvirket jordens klima har vært for svake til å forklare fortidens klimavariasjon uten slike mekanismer.<ref name=Tvil/>

Helt siden oldtiden har det vært diskusjoner rundt mulighetene for at menneskelige aktiviteter kan påvirke [[klima]]et lokalt. Blant annet har både de gamle grekerne, og senere amerikanerne på 1800-tallet, lurt på om nedhugging av skog kunne gi mer nedbør, eller kanskje mindre. På 1800-tallet ble det gjort oppdagelser av fortidige [[istid]]er, og en mente at dette var endringer langt større enn hva en kunne forestille seg at mennesker kunne være i stand til å påvirke. En startet også å diskutere hva som lå bak [[klimaendring]]ene som ga istider og varme perioder. Det kom opp ideer om at det kunne være [[Variasjoner i solaktiviteten|variasjon i solens utstråling]], røyk fra vulkaner, utvikling av fjellkjeder som påvirket luftstrømningene eller endring av luftsammensetningen.<ref name=I>{{Kilde www | forfatter= Weart, Spencer R. | url= https://history.aip.org/climate/summary.htm | tittel = Introduction: A Hyperlinked History of Climate Change Science  | besøksdato= 5. mai 2019 | utgiver= American Institute of Physics | arkiv_url= | dato = februar 2019}}</ref>

=== Naturlige klimaendringer ===
Klimaet kan endres både på grunn av indre og ytre mekanismer, de kan være menneskeskapte eller naturlige. For eksempel at strålingen fra solen enten blir sterkere eller svakere.{{sfn|Grønås|2011|p=61}} Endringer av solstrålingen som påvirker jordens strålingsbalanse, kalles ''[[strålingspådriv]]''. Vulkanutbrudd er en annen naturlig endring av strålingspådrivet. Store utbrudd kan gi redusert temperatur på jorden, da over noen få år. Årsaken er [[svoveldioksid]] (SO<sub>2</sub>) som reagerer med andre gasser og danner [[aerosol]]er. Slike partikler sprer sollyset, noe som fører til refleksjon av noe av sollyset tilbake til verdensrommet. En sier at det gir et negativt strålingspådriv, altså nedkjølende effekt.{{sfn|Grønås|2011|p=61}}

[[Fil:Vostok_Petit_data.svg|mini|Temperatur, CO<sub>2</sub> og støvkonsentrasjon i atmosfæren basert på [[klimaproxy|proxy-data]] fra en [[iskjerneprøve]] fra Antarktis. {{Byline|[[National Oceanic and Atmospheric Administration]] (NOAA)|type = Diagramdata}}]]

Jordbanens betydning for [[strålingspådriv]] kan forklares ut fra [[Milanković-syklusene]]. Disse modellerer periodiske endringer av helningsvinkelen til jordens akse og formen av [[bane]]n rundt solen, hvilket endrer den totale mengden av sollys som treffer jorden. Det er ikke snakk om store endringer, men dette påvirker tidspunkt og intensiteten av [[årstid]]ene. Denne mekanismen er antatt å bestemme tidssyklusene for [[istid]]ene.{{sfn|Barry og Chorley|2003|p=356–357}}{{sfn|Grønås|2011|p=217–223}}

Solen har en elleve års syklus, kjent som [[solflekksyklusen]], der den solare [[irradians]]en varierer med {{nowrap|± 1 W/m<sup>2</sup>}}. Solflekksyklusen er perioder med stor utvikling av [[solflekk]]er (tydelige sorte flekker på solens overflate), og økt utstråling. En mener at i langvarige perioder med liten solflekkaktivitet vil temperaturen på jorden påvirkes. Spesielt under [[Maunder minimum]] fra 1645 til 1715 var solflekkaktiviteten uvanlig lav, noe som er en mulig forklaring på [[den lille istid]]. Dette var en periode med betydelig kjøligere og mer ekstremt klima på [[den nordlige halvkule]].{{sfn|Barry og Chorley|2003|p=356}}

Gjennom jordens historie har det vært store endringer av kontinentenes posisjon og størrelse. Dette har ikke bare endret havenes størrelse og form, men også ført til forming av fjell når kontinentalplatene støter sammen. Dermed har dette fått betydning for havstrømmer og atmosfærens sirkulasjon. Disse endringene har i stor grad bidratt til istider samt perioder med tørt eller fuktig klima.{{sfn|Barry og Chorley|2003|p=356}}

[[Fil:El Niño Conditions.jpg|mini|El Niño-betingelser kjenne{{shy}}tegnes med at varme vann{{shy}}masser nærmer seg den søramerikanske kysten. Fravær av kaldt oppkomme av vann øker oppvarmingen. <small>Illustrasjon: National Oceanic and Atmospheric Administration</small>]]

Enda en type naturlige klimaendringer er de interne klimapådrivene. Disse inntreffer selv om solen gir konstant pådriv og atmosfæresammensetningen er uforandret.{{sfn|Grønås|2011|p=61}} Et eksempel er [[El Niño]], som er den varme og negative fasen av en klimasyklus som kalles ''El Niño-sørlige oscillasjon''. Fenomenet kjennetegnes av oppvarming av havflaten, eller at temperatur i sjøoverflaten ligger over gjennomsnittet, og finner sted i enten det sentrale eller østlige tropiske [[Stillehavet]].<ref>{{cite web|title=Australian Climate Influences: El Niño|url=http://www.bom.gov.au/watl/about-weather-and-climate/australian-climate-influences.shtml|publisher=Australian Bureau of Meteorology|accessdate=4. april 2016}}</ref><ref name="ENSO:Nutshell">{{cite web |date=5. mai 2014 |title=What is the El Niño–Southern Oscillation (ENSO) in a nutshell? |author1=L'Heureux, Michelle |url=https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-el-ni%C3%B1o%E2%80%93southern-oscillation-enso-nutshell |url-status=dead |website=ENSO Blog |archiveurl=https://web.archive.org/web/20190512130529/https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-el-ni%C3%B1o%E2%80%93southern-oscillation-enso-nutshell |archivedate=10. april 2016 |df=dmy |accessdate=2019-05-12 }}</ref> Denne oppvarmingen forårsaker et skifte i den atmosfæriske sirkulasjonen med redusert nedbør over [[Indonesia]] og [[Australia]], mens nedbør og tropiske [[syklon]]formasjoner øker over det tropiske Stillehavet.<ref>{{cite web |publisher=Australian Bureau of Meteorology |archivedate=10. april 2016 |title=What is El Niño and what might it mean for Australia? |url=http://www.bom.gov.au/climate/updates/articles/a008-el-nino-and-australia.shtml |accessdate=10. april 2016 |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20160415070130/http://www.bom.gov.au/climate/updates/articles/a008-el-nino-and-australia.shtml |df=dmy }}</ref> De lave [[passatvind]]ene, som normalt blåser fra øst til vest langs ekvator, svekkes eller begynner å blåse fra den andre retningen.<ref name="ENSO:Nutshell"/>

I tillegg til El Niño finnes det en rekke andre sykluser i klimasystemet, blant annet den ''kvasibiennale oscillasjonen'' og den ''[[Nordatlantisk oscillasjon|nordatlantiske oscillasjon]]''. Dette er eksempler på at klimaet i sin natur er regionalt variabelt og kan endres selv om det ikke er noe eksternt pådriv til stede.<ref>{{Kilde www | forfatter=  | url= http://ossfoundation.us/projects/environment/global-warming/radiative-climate-forcing | tittel= Climate Forcing | besøksdato= 25. januar 2019 | utgiver= The Open Source Systems Foundation | arkiv_url= https://web.archive.org/web/20171202091812/http://ossfoundation.us/projects/environment/global-warming/radiative-climate-forcing | dato=  | arkiv-dato= 2017-12-02 | url-status= yes }}</ref>

=== Menneskeskapt økning av drivhuseffekten ===
{{hoved|Global oppvarming}}

Den menneskeskapte eller ''antropogene'' drivhuseffekten betegner den økningen i drivhuseffekten som skyldes forurensning av atmosfæren. Ved å øke andelen av naturlige klimagasser i atmosfæren (CO<sub>2</sub> og CH<sub>4</sub> og flere andre kunstige klimagasser, som for eksempel KFK- og [[hydrerte halokarboner|HFC]]-gasser), har menneskelig aktivitet i løpet av de siste om lag 200 årene forsterket den naturlige drivhuseffekten.{{sfn|Stordal|1993|p=96-97}}

Betydningen av disse endringene er forandringer i klimasystemet, blant annet høyere temperatur, endring av skymengden, økt vanndampinnhold i atmosfæren og påvirkning av mengden av is og snø på jordoverflaten. Disse endringene kan virke tilbake på jordens klima.{{sfn|Stordal|1993|p=96–97}}

I mai 2013 ble det meldt at avlesninger for CO<sub>2</sub> tatt på verdens primære referansested på [[Mauna Loa-observatoriet]] hadde nådd {{nowrap|400 [[Parts per million|ppm]]}}.<ref>{{cite news|url= http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22486153
|title= Carbon dioxide passes symbolic mark | publisher= [[BBC]] | date = 10. mai 2013 | accessdate= 27. mai 2013}}</ref><ref>{{Cite news|url= http://www.ft.com/cms/s/0/e00ba374-b9a4-11e2-bc57-00144feabdc0.html|title= CO<sub>2</sub> at highest level for millions of years|work= [[Financial Times]]|author= Pilita Clark|date = 10. mai 2013|accessdate= 27. mai 2013}}</ref> Månedlige globale CO<sub>2</sub>-konsentrasjoner oversteg {{nowrap|400 ppm}} i mars 2015, trolig for første gang på flere millioner år.<ref>{{Cite web|url = http://www.nature.com/news/climate-scientists-discuss-future-of-their-field-1.17917|title = Climate scientists discuss future of their field|date = 7. juli 2015|website = }}</ref> Ved begynnelsen av 2000-tallet blir omtrent halvparten av alt CO<sub>2</sub> fra forbrenning av fossilt brensel ikke absorbert av vegetasjon og hav, dermed forblir gassen i atmosfæren.<ref name="NASA-20151112-ab">{{cite web |last1=Buis |first1=Alan |last2=Ramsayer |first2=Kate |last3=Rasmussen |first3=Carol |title=A Breathing Planet, Off Balance |url=http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=4769 |date=12. november 2015 |work=[[NASA]] |accessdate=13. november 2015 }}</ref>

Andre menneskeskapte klimapådriv er utslipp av SO<sub>2</sub> som via kjemiske reaksjoner gir aerosoler, samt en annen kategori aerosoler der utslippet er forårsaket av arealbruksendringer. Det siste dreier seg om hugging av skog og dyrkning av land. Slike endringer av landjorden gir både endring av naturlig opptak av CO<sub>2</sub> og forandring av jordoverflatens albedo.{{sfn|Grønås|2011|p=61}} I gruppen aerosoler inngår også partikler som støv, sot og saltpartikler. Flere av disse er naturlige, som saltpartiklene som vind virvler opp fra havet. Konsentrasjonen av disse er størst over områder med mye luftforurensning, som en finner i Europa, Nord-Amerika, Kina og India. Nær jordoverflaten er oppholdstiden for disse bare noen få dager, fordi nedbør fører dem tilbake til jorden. Derimot vil aerosoler som kommer opp til [[stratosfæren]] få en mye lengre oppholdstid, gjerne flere år.{{sfn|Grønås|2011|p=45}}

Mange av gassene i atmosfæren har tilnærmet konstant blandingsforhold selv i store høyder, men for klimagassene kan blandingsforholdet variere både horisontalt og vertikalt. Særlig vanndamp kan ha store variasjoner. For eksempel kan vanndamp utgjøre 4 % av luften ved jordoverflaten ved tropene, mens i kald arktisk luft kan innholdet være under 1 %. Noen klimagasser har spesielt lang oppholdstid i atmosfæren, dette gjelder CO<sub>2</sub>, CH<sub>4</sub> og N<sub>2</sub>O, hvilket betyr at de er godt blandet og at konsentrasjonen er tilnærmet konstant horisontalt. Derimot vil konsentrasjonen i de forskjellige lagene oppover i atmosfæren være variabel.{{sfn|Grønås|2011|p=43}} O<sub>3</sub> virker i den midlere og øvre del av stratosfæren. KFK-gasser og HFC-gasser finnes i små mengder, men bidrar også som klimagasser.{{sfn|Barry og Chorley|2003|p=10}}

==== Økt strålingspådriv ====
[[Fil:Radiative-forcings-no.svg|thumb|upright=1.8|Status for menneskeskapte strålingspådriv i 2005 (i forhold til førindustrielt nivå i 1750). Usikkerheten er vist med [[usikkerhetsstolpe]]r for hvert av bidragene. <br /><small>Fra [[IPCCs fjerde hovedrapport|Klimapanelets fjerde hovedrapport]]</small>]]

Endringer av jordens strålingsbalanse, blant annet ved endret konsentrasjon av atmosfærens klimagasser, aerosoler og jordoverflatens albedo, fører til forandringer av strålingspådrivet. Klimasystemets respons er klimaendringer, som over lang tid vil lede frem til en ny strålingsbalanse. En kan si at slike endringer skjer hele tiden ved at skyer og aerosoler dannes, konsentrasjonene av gasser endres og at jordoverflatens albedo er årstidsavhengig.{{sfn|Grønås|2011|p=259–261}}

Strålingspådrivet måles i W/m<sup>2</sup> og blir kalkulert over en viss tidsperiode. Strålingspådrivet kalkuleres ut fra en antatt strålingsbalanse i 1750, det vil si før atmosfæren var påvirket av menneskelige utslipp av klimagasser. Siden den gang, og frem til nåtid, er ikke strålingsbalansen lenger null; det har oppstått et positivt strålingspådriv.{{sfn|Grønås|2011|p=259–261}} Et positivt strålingspådriv gir økt temperatur på jorden, mens et negativt gir redusert temperatur ved jordoverflaten.{{sfn|Grønås|2011|p=61}}

Figuren viser de globale gjennomsnittlige strålingspådrivene i 2005 med et CO<sub>2</sub>-innhold på {{nowrap|379 ppm}} i atmosfæren. Som en ser, gir dette et strålingspådriv på rundt {{nowrap|1,7 W/m<sup>2</sup>}}. I tillegg kommer bidragene fra andre klimagasser, blant annet CH<sub>4</sub>, N<sub>2</sub>O og HFC-gasser med et samlet bidrag på omtrent {{nowrap|1 W/m<sup>2</sup>}}. Deretter kommer et bidrag fra O<sub>3</sub>, men dette har både en avkjølende og oppvarmende effekt. Nettovirkningen av O<sub>3</sub> er imidlertid på {{nowrap|0,3 W/m<sup>2</sup>}}. Enda en menneskeskapt påvirkning er endring av jordoverflaten (vegetasjonsdekke) og forurensning (sot) på snø, altså forhold som endrer jordens albedo. Også denne har et positivt og negativt bidrag, med en nettovirkning på omtrent {{nowrap|0,1 W/m<sup>2</sup>}}. Så kommer to store negative strålingspådriv forårsaket av aerosoler, der den som skyldes direkte pådriv er på {{nowrap|–1,2 W/m<sup>2</sup>}} og de som skyldes indirekte albedo fra skyer er på {{nowrap|–0,7 W/m<sup>2</sup>}}. Det minste menneskeskapte pådrivet i figuren kommer fra kondensstriper fra flytrafikk, med {{nowrap|0,01 W/m<sup>2</sup>}}. I tillegg til alle disse kommer et naturlig strålingspådrivet på grunn av sterkere solstråling, dette er på {{nowrap|0,12 W/m<sup>2</sup>}}.<ref name=ipcc4>{{Kilde bok | forfatter=Solomon, S m.fl. | tittel= Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change | artikkel= Summary for Policymakers | utgivelsesår= 2007 | forlag= Cambridge University Pres | isbn= | sted = Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA | url= https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf}}</ref>

Alle disse bidragene kan ikke summeres algebraisk på grunn av overlappende absorpsjonsbånd for de forskjellige bidragene. Derfor viser stolpen helt til høyre summen av strålingspådrivene som er på {{nowrap|1,6 W/m<sup>2</sup>}}, med et usikkerhetsintervall mellom 0,6 og {{nowrap|2,4 W/m<sup>2</sup>}}.<ref name=ipcc4/> Dette strålingspådrivet fører blant annet til langsom oppvarming av havet, atmosfæren og landjorden.{{sfn|Stordal|1993|p=96}} Siden 2005 har innholdet av klimagasser i atmosfæren økt, og det totale strålingspådrivet likeså.<ref>{{Kilde bok  | forfatter=  | redaktør=  Wuebbles, Donald J, m.fl.  | utgivelsesår= 2017  | artikkel=  | tittel= Climate Science Special Report: Fourth National Climate Assessment, Volume I   | bind=  | utgave=
  | utgivelsessted= Washington, DC, USA  | forlag= U.S. Global Change Research Program
  | isbn=  | doi = 10.7930/J0J964J6  | id=  | side= 87 | språk= engelsk  | kommentar=  | url= https://science2017.globalchange.gov/ }}</ref>

''Effektiv strålingstemperatur'' er den temperaturen i atmosfæren der strålingen fra solen og strålingen fra jorden og ut i verdensrommet balanseres. For tiden (2011) er denne temperaturen {{nowrap|−19 °C}}. Videre vil denne temperaturen være i en gitt høyde over jordoverflaten, kalt ''strålingstyngdepunktet''. Med økt konsentrasjon av klimagasser økes høyden for strålingstyngdepunktet, samtidig som effektiv strålingstemperatur blir lavere. Enkelt sagt fører økt drivhuseffekt til at det blir mindre langbølget stråling som slipper ut i verdensrommet. Energibalansen for strålingen endres slik at jorden absorberer mer energi enn den slipper ut, noe som gir økt global gjennomsnittstemperatur.{{sfn|Grønås|2011|p=59}}

==== Global dimming ====
{{Hoved|Global dimming}}

[[Fil:China.A2001313.0330.250m.jpg|mini|Et tykt lag med aerosoler over Kina. Bilde fra november 2001. {{byline|Jacques Descloitres/NASA}}]]

[[Aerosol]]er utgjør en stor demping av drivhuseffekten, kjent som [[global dimming]]. Et eksempel på effekten av aerosoler er nedkjølingen av klimat på midten av 1900-tallet. Etter å ha steget raskt i løpet av den første delen av 1900-tallet, avkjølte den globale middeltemperaturene seg med omtrent 0,2&nbsp;°C etter 1940 og holdt seg lav til 1970, hvoretter den begynte å stige raskt igjen. Dette skjedde til tross for at nivået av CO<sub>2</sub> i atmosfæren økte drastisk i perioden. Denne nedkjølingen i midten av århundret ser ut til hovedsakelig å skyldes høy konsentrasjon av sulfat-aerosoler i atmosfæren. Årsaken var utslipp fra industri og vulkanutbrudd. Sulfat-aerosoler har en avkjølende effekt på klimaet fordi de sprer lyset fra solen og reflekterer energien tilbake ut i verdensrommet.<ref>{{Kilde www | forfatter= Brahic, Catherine | url= https://www.newscientist.com/article/dn11639-climate-myths-the-cooling-after-1940-shows-co2-does-not-cause-warming/ | tittel=Climate myths: The cooling after 1940 shows CO2 does not cause warming | besøksdato= 13. desember 2019 | utgiver= NewScientist| arkiv_url= | dato = 16. mai 2007 }}</ref><ref>{{Kilde www | forfatter= Blackburn, Anne-Marie | url= https://skepticalscience.com/global-cooling-mid-20th-century.htm | tittel= Why did climate cool in the mid-20th Century? | besøksdato=  13. desember 2019 | utgiver= SkepticalScience| arkiv_url= | dato = }}</ref>

Figuren i avsnittet over har store [[usikkerhetsstolpe]]r for aerosolene, noe som indikerer hvor usikker en er på størrelsen av disse. I regioner som Europa og Nord-Amerika var det tidligere mye luftforurensning som førte til dannelse av aerosoler, men lovreguleringer har redusert dette betraktelig. Om land som Kina og India utover på 2000-tallet vil greie å redusere sine utslipp til luft, forventes det at mengden aerosoler i atmosfæren reduseres. Etter som konsentrasjonen av CO<sub>2</sub> øker og aerosoler minker, forventes en økning av strålingspådrivet frem mot 2100. Noen klimaforskere har ment at dette vil kunne øke den globale oppvarmingen betraktelig (et anslag er {{nowrap|6 °C}}). Derimot har FNs klimapanel ikke lagt mye vekt på denne forskningen i sine estimater for fremtidig temperaturstigning.{{sfn|Grønås|2011|p=305–306}}

=== Tilbakekoblingsmekanismer ===
{{Hoved|Tilbakekoblingsmekanisme}}

Klimasystemet er svært komplekst med en rekke koblinger mellom forskjellige mekanismer. Noen av disse ''[[tilbakekoblingsmekanisme]]ne'' er positive, slik at en økning av strålingspådrivet (for eksempel forårsaket av menneskeskapte klimagasser) fører til temperaturøkning som setter i gang endringer som forsterker oppvarmingen. Et eksempel er økt vanndampinnhold i atmosfæren som gir ytterligere temperaturøkning. Negative tilbakekoblinger, derimot, gir forandringer som reduserer drivhuseffekten og temperaturen.{{sfn|Stordal|1993|p=97–99}}

Et eksempel på at de negative tilbakekoblingene gjør seg gjeldende, er [[istid]]ene. En mener at den negative endringen av strålingspådrivet i utgangspunktet har vært svært lite, men at mange negative tilbakekoblingsmekanismer har forsterket den opprinnelige nedkjølende trenden. Generelt virker tilbakekoblingsmekanismene over svært lang tid (tiår til årtusener), samt at det er mange av dem. Det er altså slik at det er pådriv som er årsaken og setter i gang klimaendringer, men tilbakekoblingene har innflytelse på hvor store de til slutt vil bli.{{sfn|Grønås|2011|p=61–62}}

Et beslektet begrep til tilbakekoblingsmekanismer er ''[[klimafølsomhet]]''. Den sier noe om hvor mye temperaturen endres ved en gitt endring av konsentrasjonen av CO<sub>2</sub>. Den vanligste definisjonen er at den angir global temperaturøking ved en fordobling av konsentrasjonen til CO<sub>2</sub>.{{sfn|Grønås|2011|p=62}}

Det finnes svært mange slike mekanismer, men her gis bare en forklaring av noen av de viktigste.

==== Tilbakekobling fra vanndamp ====
Hvis atmosfæren varmes opp, vil [[Damptrykk|dampens metningstrykk]] øke, og mengden av vanndamp i atmosfæren vil øke. En økning i vanndampinnholdet føre til at atmosfæren varmes ytterligere opp – og vanndamp regnes således som en klimagass. Oppvarmingen dette fører til gjør i neste omgang at atmosfæren kan holde på enda mer vanndamp, altså en positiv tilbakekobling. Dette vil fortsette videre til andre prosesser stopper økningen. Resultatet er en større drivhuseffekt enn den CO<sub>2</sub> skaper alene.<ref name="SodenHeld2005">{{Cite journal|doi=10.1175/JCLI3799.1|title=An Assessment of Climate Feedbacks in Coupled Ocean–Atmosphere Models|year=2006|last1=Soden|first1=B. J.|last2=Held|first2=I. M.|journal=Journal of Climate|volume=19|issue=14|pages=3354 |bibcode=2006JCli...19.3354S}}</ref>{{sfn|Stordal|1993|p=97–99}}

Sammenhengen mellom trykk og temperatur ved [[Fase (termodynamikk)|faseovergang]] for to stoffer er beskrevet av [[Clausius-Clapeyron-ligningen]]. Ligningen beskriver en eksponentiell økning av metningstrykket for vanndamp ved økende temperatur. Det betyr at tilbakekoblingen for vanndamp i atmosfæren blir kraftigere med økt temperatur.{{sfn|Wallace og Hobbs|2006|p=447}}

==== Tilbakekobling på grunn av is og snø ====
[[Fil:Sea_Ice_MeltPonds.png|miniatyr|De lysblå områdene er smeltedammer på sjøis og de mørkeste områdene er åpent vann. Blå områder har en lavere albedo enn den hvite isen, noe som gir en oppvarmende effekt. {{byline|NASA}}]]

De delene av jordoverflaten som er dekket av is og snø, hele eller deler av året, reflekterer mye av sollyset tilbake til verdensrommet (har høy albedo). Økt temperatur på jordoverflaten reduserer mengden snø og is. Dette fører til at mer sollys blir absorbert istedenfor å reflekteres, dermed øker temperaturen ytterligere.{{sfn|Stordal|1993|p=97–99}}

==== Tilbakekobling på grunn av skyer ====
Skyer har to virkninger i klimasystemet som kompliserer beregningen av resultatet. For det første reflekterer skyer sollys tilbake til verdensrommet. For det andre absorberer de langbølget stråling fra jordoverflaten som i neste omgang blir emittert, og sendt tilbake til jordoverflaten. Dermed sørger de også for å redusere varmetapet ut i rommet. Hvilken av disse to effektene som dominerer for en enkelt sky avhenger av dens temperatur, dermed også av dens høyde over jorden. En annen avgjørende faktor er dens optiske egenskaper – som bestemmes av om den består av vanndamp eller ispartikler, dens tykkelse og gjennomsnittlig størrelse av partiklene i den.{{sfn|Houghton|2009|p=110–111}} Lave skyer har en tendens til at den reflektere egenskapen dominerer, dermed kjøler de ned klimasystemet. Høye skyer har derimot en tendens mot motsatt effekt, altså at de bidrar til oppvarming.{{sfn|Houghton|2009|p=110–111}}

==== Tilbakekobling på grunn av havet ====
Havet har flere roller når det gjelder påvirkning av klimaet. Det er en interaksjon mellom atmosfæren og havet – havet påvirker atmosfæren, og atmosfæren havet. Fra havet fordamper store vannmengder som står for størsteparten av bidraget til atmosfærens vanndampinnhold. På grunn av den latente varmen ved kondensering til skyer er vanndamp det største varmebidraget til atmosfæren. Atmosfæren på sin side påvirker havet ved at vinder, som er drivere for havsirkulasjon (sammen med andre mekanismer), oppstår.{{sfn|Houghton|2009|p=111–114}}

Havet representerer en stor [[varmekapasitet]] i forhold til atmosfæren. Det skal derfor mye mer varmeenergi til for å øke temperaturen i havet med bare én grad, enn det som skal til for samme temperaturøkning i atmosfæren. Havet vil, både lokalt og globalt, påvirke atmosfærens temperatursvingninger. I praksis kan en oppleve dette ved at steder nær havet har liten forskjell mellom temperaturen gjennom døgnet og gjennom året. Steder langt fra havet har mye større temperaturvariasjoner. Havet har derfor en dominerende rolle for å bestemme hvor fort atmosfærens temperatur kan øke.{{sfn|Houghton|2009|p=111–114}}

En tredje virkning av havet er den store redistribusjonen av varmeenergi. Både atmosfæren og havet transporterer varmeenergi fra jordens ekvator mot polene, men havets energitransport er mye større.{{sfn|Houghton|2009|p=111–114}}

Havet representerer en tilbakekoblingsmekanisme som har størst betydning for tiden det tar før ny likevektstilstand opprettes, det vil si tiden fra strålingspådrivet endres til en ny likevekt og en ny temperatur oppstår.{{sfn|Hartmann|1994|p=8}} Tidsskalaen den virker på er fra årtier til århundrer. Generelt er en usikker på om havstrømmer representerer positive eller negative tilbakekoblinger.{{sfn|Stocker|2014|p=128}}

[[Fil:Recent Sea Level Rise.png|mini|Havnivåmålinger foretatt på 23 steder rundt om i verden siden 1880 viser en økende trend.<br /><small>Kilde: Robert A. Rohde</small>]]

Havet absorberer den menneskeskapte tilførselen av CO<sub>2</sub> via den såkalte ''[[Karbonsluk|karbonpumpen]]''. I dag utgjør dette bare om lag en tredjedel av dagens utslipp, men på lang sikt vil rundt 75 % av CO<sub>2</sub>-gassen som slippes ut fra menneskelige aktiviteter løses opp i havet. Dette vil ta flere århundrer.<ref>{{cite journal|last=Archer|first=David|year=2005|title=Fate of fossil fuel CO<sub>2</sub> in geologic time|journal= Journal of Geophysical Research |volume=110 |url=http://geosci.uchicago.edu/~archer/reprints/archer.2005.fate_co2.pdf|doi=10.1029/2004JC002625|pages=C09S05|bibcode=2005JGRC..11009S05A}}</ref> Imidlertid er hastigheten som havet vil ta CO<sub>2</sub> opp i fremtiden mindre sikker. Det forventes at havet vil bli mer lagdelt forårsaket av oppvarming, og at dette eventuelt gir endringer i havets [[Termohalin sirkulasjon|thermohaline sirkulasjon]], altså en svekkelse av havstrømmene.<ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Jansen, Malte F.  | tittel = Glacial ocean circulation and stratification explained by reduced atmospheric temperature | publikasjon = Grantham Institute Briefing paper  | år = 2016  | bind =114 | hefte = 1 | sider = 45–50 | doi = 10.1073/pnas.1610438113  | url = https://www.pnas.org/content/114/1/45.short}}</ref><ref>{{Kilde artikkel | forfattere = C. Heinze, S. Meyer, N. Goris, L. Anderson, R. Steinfeldt, N. Chang, C. Le Quéré, og D. C. E. Bakker | tittel = The ocean carbon sink – impacts, vulnerabilities and challenges | publikasjon = Earth System Dynamics | år = 2015 | bind = 6 | hefte =  | sider = 327–358 | doi = 10.5194/esd-6-327-2015 | url = https://www.earth-syst-dynam.net/6/327/2015/ | arkivurl = | arkivdato = 2017-12-02 }}</ref>

Havet vil ut fra dette ha en tilbakekobling til CO<sub>2</sub>-innholdet i atmosfæren. I henhold til [[Henrys lov]] vil større konsentrasjon av CO<sub>2</sub> i atmosfæren føre til større opptak av CO<sub>2</sub> i havet. På den annen side vil økt temperatur i havet svekke dets evne til å ta opp CO<sub>2</sub>. Nå er det den første mekanismen som er sterkest, og havets innhold av CO<sub>2</sub> er stadig økende. En effekt av dette er [[havforsuring]]. På lengre sikt forventer en at opptaket av CO<sub>2</sub> i havet vil svekkes. Dermed vil global oppvarming på lengre sikt bety at mer CO<sub>2</sub> blir værende i atmosfæren, altså en positiv tilbakekobling ved forsterket drivhuseffekt.{{sfn|Grønås|2011|p=284–286}}

==== Tilbakekobling for langbølget stråling fra jorden ====
Negative tilbakekoblingsmekanismer er mindre virkningsfulle sett i sammenheng med økt strålingspådriv. Disse reduserer hastigheten av oppvarmingen, men kan ikke alene forårsake nedkjøling.{{sfn|Barry og Chorley|2003|p=359}}

Når temperaturen for jorden øker, vil utslipp av langbølget varmestråling øke med den fjerde potensen av planetens absolutte temperatur, i henhold til Stefan-Boltzmanns-lov. Dette øker styrken av utgående stråling når jordoverflaten får høyere temperatur. Dette kalles for ''[[Planck-tilbakekobling]]'', og er den sterkeste negative tilbakekoblingen.<ref>{{Kilde artikkel | forfattere = Knutti, Reto og Rugenstein, Maria A. A. | tittel = Feedbacks, climate sensitivity and the limits of linear models | publikasjon = Phil.Trans Royalsociety | år = 2015 | bind = 373 | hefte = 20150146 | sider =  | doi = 10.1098/rsta.2015.0146 | url = http://iacweb.ethz.ch/staff//mariaru/pdfs/KnuttiRugenstein15.pdf | besøksdato = 2019-05-12 | arkiv-dato = 2016-04-12 | arkiv-url = https://web.archive.org/web/20160412053801/http://iacweb.ethz.ch/staff//mariaru/pdfs/KnuttiRugenstein15.pdf | url-status=død }}</ref>

=== Vippepunkter ===
{{Hoved|Vippepunkt (klima)}}

[[Fil:Climate-tipping-points-interactions-no.svg|upright=1.8|thumb|Interaksjoner mellom noen vippepunkter (&#x2295;: øker sannsynligheten for sammenheng &#x2296;: mindre sannsynlighet, &#x2296;/&#x2295;: effekt i begge retninger, nettoeffekten er usikker)<ref>{{Literatur |Autor=Elmar Kriegler, Jim W. Hall, Hermann Held, Richard Dawson und Hans Joachim Schellnhuber |Titel=Imprecise probability assessment of tipping points in the climate system |Sammelwerk=Proceedings of the National Academy of Sciences |Datum=2009-03-31 |DOI=10.1073/pnas.0809117106}}</ref>]]

Begrepet [[Vippepunkt (klima)|vippepunkt]] ble introdusert av den tyske klimaforskeren [[Hans Joachim Schellnhuber]] (1950–) rundt 2000.<ref>{{cite journal|author=Kaspar Mossman|year=2008|title=Profile of Hans Joachim Schellnhuber|journal=[[Proceedings of the National Academy of Sciences|PNAS]] |volume=105 |issue=6 |pages=1783–1785 |doi=10.1073/pnas.0800554105}}</ref><ref>{{Kilde www|url=http://archive.sciencewatch.com/dr/nhp/2009/09julnhp/09julnhpLentET/|tittel=New Hot Papers: Timothy M. Lenton & Hans Joachim Schellnhuber |besøksdato= 2014-02-15| forlag=ScienceWatch.com |type=Interview}}</ref> Det bygger på hans arbeid innenfor [[Ikke-lineært system|ikke-lineær dynamikk]]. Fenomenet går ut på at usammenhengende, irreversible og ekstreme endringer er forbundet med global oppvarming. Inntil da hadde en i hovedsak antatt at klimaendringer vil være lineære, altså utvikle seg proporsjonalt med nivået av klimagasser i atmosfæren.<ref>{{Literatur |Autor=Joel B. Smith, Hans Joachim Schellnhuber, M. Monirul Qader Mirza |Titel=Vulnerability to Climate Change and Reasons for Concern: A Synthesis |Sammelwerk=IPCC Third Assessment Report – Climate Change 2001 |WerkErg=Working Group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability |Verlag=[[Cambridge University Press]] |Datum=2001 |Kommentar=Report |Online=[http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg2/pdf/wg2TARchap19.pdf PDF]}}</ref> Det fines en lang rekke slike mekanismer for vippepunkter, og her nevnes bare kort noen få.

Forskningsartikkelen «Tipping elements in the Earth's climate system» («Vippepunkter i jordens klimasystem») handlet om disse mulige fremtidige endringene.<ref>{{Kilde www|url=http://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/archiv/2009/kippelemente-bleiben-201eheises201c-thema?set_language=de|tittel=Kippelemente bleiben „heißes“ Thema|besøksdato=2014-01-06|forlag=Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung|arkiv-dato=2014-01-06|arkiv-url=https://web.archive.org/web/20140106185753/http://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/archiv/2009/kippelemente-bleiben-201eheises201c-thema?set_language=de|url-status=yes}}</ref> Ni mulige vippepunkter ble utpekt, hvor terskelverdiene kan overstiges innen år 2100.<ref>{{Kilde www |url=https://www.pik-potsdam.de/news/press-releases/archive/2008/tipping-elements-in-the-earths-climate-system?set_language=en |tittel=Tipping elements in the Earth's climate system |besøksdato=25. februar 2019 |forlag=Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung |arkiv-dato=2012-09-19 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20120919172456/http://www.pik-potsdam.de/news/press-releases/archive/2008/tipping-elements-in-the-earths-climate-system?set_language=en |url-status=yes }}</ref>

* smelting av sommeris i [[Arktis]],
* smelting av [[Grønlandsisen]],
* smelting av [[Den vestantarktiske innlandsisen]],
* svekkelse av den atlantiske [[Termohalin sirkulasjon|thermohaline sirkulasjonen]],
* endring i [[El Niño|El Niño-sørlig oscillasjon]] (ENSO),
* sammenbrudd av den indiske [[Monsun|sommermonsunen]],
* endringer i det vestafrikanske monsunsystemet med effekter for [[Sahara]] og [[Sahel]],
* [[avskoging]] av [[tropisk regnskog]] og
* nedgang i [[Boreal barskog|boreale skoger]]

Etter dette har også andre potensielle vippepunkter blitt identifisert.<ref>{{Kilde www | url=https://www.pik-potsdam.de/services/infodesk/tipping-elements/kippelemente?set_language=en | tittel=Tipping Elements - the Achilles Heels of the Earth System | besøksdato=24. februar 2019 | forlag=Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung | arkiv-dato=2019-09-13 | arkiv-url=https://web.archive.org/web/20190913235916/https://www.pik-potsdam.de/services/infodesk/tipping-elements/kippelemente?set_language=en | url-status=yes }}</ref>

Et eksempel på et vippepunkt som forsterker drivhuseffekten radikalt er mulige utslipp av [[metanhydrat|metanklatrat]], også kalt metanhydrater. Dette er en form for is som inneholder store mengder CH<sub>4</sub> i sin [[krystall]]struktur. Svært store forekomster av metanklatrat har blitt funnet under sedimenter på havbunnen visse steder, spesielt i områder på høye breddegrader og i [[Mexicogolfen]].{{sfn|Stocker|2014|p=1116}} Et plutselig utslipp av store mengder naturgass fra lagre av metanklatrat, en såkalt ''løpsk global oppvarming'', er fremsatt som en hypotese som årsak til både fortidige og muligens fremtidige klimaendringer. Det er antatt at dette alene kan øke den globale temperaturen med {{nowrap|5 °C}}, blant annet fordi CH<sub>4</sub> er en mye mer kraftig klimagass enn CO<sub>2</sub>. Teorien går også ut på at dette vil påvirke tilgjengelig innhold av O<sub>2</sub> i atmosfæren. Denne teorien har blitt foreslått for å forklare de mest alvorlige hendelsene av masseutryddelse på jorden, for eksempel [[perm-trias-utryddelsen]].<ref>{{cite journal |last1=Archer |first1=D |year =2007 |title=Methane hydrate stability and anthropogenic climate change|url=http://www.biogeosciences-discuss.net/4/993/2007/bgd-4-993-2007.html|journal=Biogeosciences Discuss|volume=4|issue=|pages=993–1057|doi=10.5194/bgd-4-993-2007}}</ref><ref>{{cite web |url=http://www.independent.co.uk/environment/climate-change/exclusive-the-methane-time-bomb-938932.html|title=Exclusive: The methane time bomb|last=Connor|first=Steve|date= 23. september 2008| publisher=[[The Independent]] | accessdate= 5. mars 2019 }}</ref><ref>{{cite web|url=http://www.independent.co.uk/news/science/hundreds-of-methane-plumes-discovered-941456.html|title=Hundreds of methane 'plumes' discovered|last=Connor|first=Steve|date=25. september 2008|publisher=[[The Independent]]|accessdate=5. mars 2019}}</ref><ref>{{cite journal|author1=N. Shakhova|author2=I. Semiletov|author3=A. Salyuk|author4=D. Kosmach|author5=N. Bel’cheva|title=Methane release on the Arctic East Siberian shelf|journal=Geophysical Research Abstracts|volume=9|pages=01071|year=2007|url=http://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01071/EGU2007-J-01071.pdf?PHPSESSID=e|accessdate=2019-05-12|archivedate=2019-08-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20190807230632/http://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01071/EGU2007-J-01071.pdf?PHPSESSID=e}}</ref>

[[IPCCs femte hovedrapport|Klimapanelets femte hovedrapport]] sier at utslipp av CH<sub>4</sub> fra tining av permafrost vil kunne bidrag til global oppvarming frem mot år 2100. Dette på grunn av kraftig økning av utslippene ved rask oppvarming i Arktis. Derimot er utslipp fra metanklatrat her vurdert til å spille en liten rolle.{{sfn|Stocker|2014|p=508}}<ref>{{Kilde www | forfatter= David Wallace-Wells | url=http://nymag.com/daily/intelligencer/2017/07/michael-oppenheimer-10-percent-chance-we-meet-paris-targets.html | tittel= ‘Personally, I Would Rate the Likelihood of Staying Under Two Degrees of Warming As Under 10 Percent’: Michael Oppenheimer on the ‘Unknown Unknowns’ of Climate Change | besøksdato= 29. juli 2017 | utgiver= Daily Intelligencer – New York Media | arkiv_url= | dato = 13. juli 2017 }}</ref>

=== Konsekvenser av global oppvarming ===
{{Hoved|Konsekvenser av global oppvarming}}

Den globale gjennomsnittlige temperaturen på jordens overflate har økt siden slutten av 1800-tallet. Fra 1980 til 2010 har det vært suksessivt varmere enn alle de foregående årtier i måleserien. Globalt gjennomsnittlig kombinert land- og havoverflatetemperatur beregnet som en lineær trend viser en oppvarming på {{nowrap|0,85 °C}}{{efn|Usikkerhetsintervall 0,65 til {{nowrap|1,06 °C}} med 90 % sannsynlighet for at anslått verdi er riktig.}} i perioden 1880–2012. For perioden 1951–2012 var oppvarmingen cirka {{nowrap|0,72 °C}}{{efn|Usikkerhetsintervall 0,49 til {{nowrap|0,89 °C}} med 90 % sannsynlighet for at anslått verdi er riktig.}}.<ref>{{Kilde bok | forfatter= Rajendra K. Pachauri | redaktør= R.K. Pachauri og L.A. Meyer | utgivelsesår=2014 | tittel=Climate Change 2014 – Synthesis Report Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change | utgiver=Intergovernmental Panel on Climate Change | utgivelsessted=Geneva, Switzerland,  | forlag=  | isbn=  | id=  | språk=engelsk  | side = 2–4 og 40 | url=}}</ref>

En global oppvarming på rundt {{nowrap|0,3 °C}} per tiår, fremover mot år 2100, vil gi forskjellige endringer av klimaet. For det første betyr det at temperaturen noen steder vil øke mye mer, noe som igjen har betydning for andre klimaparametere. Noen steder forventes mer tørke, andre steder mer nedbør og flom, samt havnivåstigning. Dette får i neste omgang konsekvenser for økosystemer og mennesker. En økning på bare noen få °C kan virke lite, men representerer en stor forskjell i forhold til at de globale temperaturvariasjonene mellom istider og de varme periodene sannsynligvis ikke har vært mer enn {{nowrap|5–6 °C}}.{{sfn|Houghton|2009|p=13–14}}

<div style="font-size:smaller; padding:1em; margin:0 0 0 1em; border:1px solid; background:ivory;">
{{Anchor|Klimapanelets fem sammenknyttede grunner til bekymring}}
'''Klimapanelets fem sammenknyttede grunner til bekymring'''

[[FNs klimapanel]] oppsummerer konsekvensene av global oppvarming med fem sammenknytte grunner til bekymring:<ref name=TS61>{{Kilde bok | forfatter= Field, Christopher B., m.fl. | redaktør=  |utgivelsesår=2014  | artikkel=  | tittel= Technical summary. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change  | bind=  | utgave=  | utgivelsessted= Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA  | utgiver= Intergovernmental Panel on Climate Change  | isbn=  | id=  | språk=engelsk  | kommentar=
  | url=https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WGIIAR5-TS_FINAL.pdf }}</ref>
# ''Unike og truede systemer'' – En del systemer, herunder økosystemer og kulturer, er allerede i fare på grunn av klimaendringer (høy konfidens). Antallet slike systemer som er utsatt for alvorlige konsekvenser, er høyere ved ytterligere oppvarming på {{nowrap|1 °C}}. Mange arter og systemer med begrenset evne til tilpasning er utsatt for svært høy risiko ved en ytterligere oppvarming på {{nowrap|2 °C}}, spesielt arktisk sjøis og korallrev.<ref name=TS61/>
# ''Ekstreme værforhold'' – Risikoen for farer relatert til klimaendringer er hendelser som varmebølger, ekstrem nedbør og kystflom, er allerede moderat (høy konfidens) og høy ved {{nowrap|1 °C}} ekstra oppvarming (middels konfidens). Risiko forbundet med noen typer ekstreme hendelser (for eksempel ekstrem varme) øker ytterligere ved høyere temperatur (høy konfidens).<ref name=TS61/>
# ''Fordeling av virkninger'' – Risikoene er ujevnt fordelt og er generelt større for vanskeligstilte mennesker og samfunn i land på alle nivåer av utvikling. Risikoen er allerede moderat på grunn av regionalt differensierte klimaendringer, spesielt ettersom dette påvirker avlinger innen jordbruket (medium til høy konfidens). Basert på forventet nedgang i regionale avlinger og tilgang til vann, vil risiko for ujevnt fordelte virkninger være høy ved en ytterligere oppvarming på over {{nowrap|2 °C}} (middels konfidens).<ref name=TS61/>
# ''Globalt aggregerte virkinger'' – Risikoen for global aggregerte påvirkninger er moderat for ytterligere oppvarming mellom {{nowrap|1–2 °C}}, med innvirkning på både jordens [[Biologisk mangfold|biologiske mangfold]] og den globale økonomien (middels konfidens). Omfattende tap av biologisk mangfold med tilknyttet tap av [[økosystemtjenester]] gir høy risiko for rundt {{nowrap|3 °C}} ytterligere oppvarming (høy konfidens). Samlet økonomisk skade akselererer med økende temperatur (begrenset belegg, høy konfidens), men få kvantitative anslag er fullført for ytterligere oppvarming rundt {{nowrap|3 °C}} eller høyere.<ref name=TS61/>
# ''Større enkelthendelser'' – Med økende oppvarming kan enkelte fysiske systemer eller økosystemer være i fare for brå og irreversible endringer. Risiko forbundet med slike [[Vippepunkt (klima)|vippepunkter]] blir moderate for rundt {{nowrap|0–1 °C}} ekstra oppvarming, dette kan observeres ved at en allerede kan observere irreversible endringer av regime både i korallrev og arktiske økosystemer (middels konfidens). Risikoen øker uforholdsmessig mye dersom temperaturen øker mellom {{nowrap|1–2 °C}} og blir høy med en endring over {{nowrap|3 °C}}, på grunn av potensialet for en stor og irreversibel havnivåstigning forårsaket av tap av iskapper. For varig oppvarming større enn en viss terskelverdi vil et tilnærmet fullstendig tap av Grønlandsisen skje over et årtusen eller mer. Dette vil føre til at det globale gjennomsnittlige havnivået stiger med opptil {{nowrap|7 m}}.<ref name=TS61/> 
Temperatur i punktene over er relatert til endring av global gjennomsnittstemperatur i forhold til årene 1986–2005 (omtalt som «nylig»).<ref name=TS61/>
</div>