Az éghajlatváltozás (más néven klímaváltozás) az éghajlat tartós és jelentős mértékű megváltozását jelenti, helyi vagy globális szinten. Ez a változás kiterjedhet az átlagos hőmérsékletre, az átlagos csapadékra vagy a széljárásra. Az éghajlatváltozás jelentheti az éghajlat változékonyságának módosulását is. Egy adott klímaváltozás végbemehet akár néhány évtized alatt is. Klímaváltozás történhet a Földön végbemenő természetes folyamatok (pl. a földrészek tektonikus mozgása) következményeként, a bolygót érő külső hatások (pl. változások a Nap sugárzásának erősségében) eredményeképpen, vagy akár emberi tevékenység folytán (pl. az üvegházhatású gázok termelése ilyen emberi tevékenység).bélyegkép|265px|A Föld elmúlt két évezredének globális átlaghőmérsékleteit ábrázoló grafikon, különféle közelítő klímarekonstrukciós módszerek (klíma-proxy) alkalmazásával A hétköznapi szóhasználatban a klímaváltozás kifejezés gyakran az éghajlat napjainkban végbemenő változására utal. A természetben mind a hidegebb éghajlattal járó glaciálisok, mind a felmelegedési (interglaciális) éghajlati folyamatok évezredek alatt mennek végbe, míg az emberi tevékenység kevesebb, mint 150 év alatt jelentős mértékben felgyorsította a globális felmelegedést. A klímakutatók szerint, ha az emberi tevékenység fel tudta gyorsítani a klímaváltozást, akkor le is tudja lassítani azt. A globális felmelegedés lelassítása érdekében számos dolgot tehetünk, melyek közül a legfontosabbak az erdőtelepítés, a fosszilis energia (szén, kőolaj, földgáz) megújuló energiával történő helyettesítése, energiahatékonyság növelése, műtrágyahasználat kiváltása a mezőgazdaságban, a tömegközlekedés előtérbe helyezése vagy éppen a lokalizáció (helyben megtermelt áruk helyben történő értékesítése) is hatékony eszköz lehet.

Bár a globális felmelegedés és a klímaváltozás (éghajlatváltozás) fogalmát sok esetben szinonímaként használják,: "'Climate change' and 'global warming' are often used interchangeably but have distinct meanings. .... Global warming refers to the upward temperature trend across the entire Earth since the early 20th century .... Climate change refers to a broad range of global phenomena ...[which] include the increased temperature trends described by global warming." a két kifejezés nem ugyanazt takarja; globális felmelegedésnek a felszíni hőmérséklet antropogén hatások miatti globális emelkedését nevezik,; : "Global warming is defined in this report as an increase in combined surface air and sea surface temperatures averaged over the globe and over a 30-year period. Unless otherwise specified, warming is expressed relative to the period 1850–1900, used as an approximation of pre-industrial temperatures in AR5.". míg a klímaváltozás magában foglalja a globális felmelegedést és annak hatásait, következményeit is, például a csapadékkal vagy a légmozgással kapcsolatos változásokat.; : "The terms global warming and climate change can be used interchangeably. Climate change is more accurate scientifically to describe the various effects of greenhouse gases on the world because it includes extreme weather, storms and changes in rainfall patterns, ocean acidification and sea level.".

Terminológia A legáltalánosabb definíció szerint a klímaváltozás a klíma hosszú távú, tartós változására utal, függetlenül az okoktól.; Glossary , in . Ennek megfelelően a pár évtizednél rövidebb változások, mint az El Niño nem számítanak klímaváltozásnak.

A kifejezést sok esetben kifejezetten az ember által okozott változások leírására használják, szemben a természetes folyamatokkal. Ebben az értelemben a közéleti és politikai viták során a klímaváltozást gyakorta szinonimaként használják a globális felmelegedéssel. Tudományos szempontból a globális felmelegedés csak a hőmérsékleti változásokra utal, míg a klímaváltozás a felmelegedés következményeit és az üvegházhatású gázok által okozott egyéb változásokat is magában foglalja.

Okok

Általánosságban a Napból érkező és az űrbe kisugárzódó energia különbsége határozza meg a Föld egyensúlyi hőmérsékletét és klímáját, amit befolyásol az üvegházhatású gázok mennyisége a légkörben. Ezt az energiát a szelek, az óceáni áramlatok és egyéb mechanizmusok szállítják a bolygón, meghatározva ezzel a különböző régiók éghajlatát. A klímát befolyásoló folyamatok között találjuk a napsugárzást, a Föld pályájának változásait, a földfelszín és a kontinentális lemezek változását, a felhőket és az üvegházhatású gázok koncentrációját. Utóbbi növekedéséhez az emberi tevékenység is hozzájárul, ami felgyorsítja a természetes felmelegedést, ezzel gyors tempóban megváltoztatva az éghajlati mechanizmusokat. Ezek mellett számos visszacsatolási mechanizmus is létezik, melyek ezeket a hatásokat felerősítik vagy lecsökkentik. Az éghajlati rendszer számos eleme, mint az óceánok vagy a sarki jégtakarók lassan, míg más elemek gyorsabban reagálnak a változásokra.

Belső okok A Föld éghajlatának összetevőiben bekövetkezett változások és azok interakciója természetes úton is történhet. Az 5 komponense az éghajlati rendszernek az atmoszféra, a hidroszféra, a krioszféra, a litoszféra és a bioszféra. Az óceánok változékonysága Az óceánok alapvető részei az éghajlati rendszernek, ám változásai jóval hosszabb időt vesznek igénybe, mint a légkörben bekövetkezett változások, mely az óceánok nagy hőkapacitásának köszönhető. A rövidtávú változások, mint az El Niño, a csendes-óceáni vagy észak-atlanti ingadozások inkább csak éghajlati változékonyságot jelentenek, mint klímaváltozást. Hosszabb időtávon azonban az óceánok áramlása fontos szerepet játszik a hő földi elosztásában.

Külső okok

Emberi beavatkozás

Tekintve, hogy a sajtóban és a politikai viták során a klímaváltozás szót leggyakrabban az emberi tevékenység által okozott változásokhoz kötik, érdemes figyelembe venni, hogy ez milyen hatást gyakorol az éghajlatra. A tudományos konszenzus a kérdésben azt állítja, hogy a klíma változik, ami jelentős részben az emberiségnek köszönhető. A klímát megváltoztató emberi tevékenységek közül ugyan a legtöbb figyelmet a fosszilis energia használatából származó szén-dioxid és más üvegházhatású gázok kibocsátása kapja, bár a klímakutatók egy kis része vitatja ezt. A tudósok többsége mindenesetre amellett teszi le a voksát, hogy a klímát alapvetően befolyásolják olyan emberi tevékenységek is, mint az erdőirtás, a földhasználat, az állattenyésztés vagy az ózonréteg elvékonyodása.

A bolygópálya változása Apró változások a Föld napkörüli pályáján a földet érő napsugárzás és annak eloszlásának a változásához vezethetnek. Habár az éves napsugárzás terén ez nem okoz komoly változásokat, ez földrajzilag és évszakok szerint jelentősen módosulhat. A pálya változása három dologból fakadhat, ezek a Föld excentricitásának változása, a tengelyferdeség változása és a Föld tengelyének precessziója. Ezek a tényezők közösen felelősek a Milanković-elmélet szerinti ciklus kialakulásáért, mely nagy hatást gyakorol a Föld klímájára, de nehéz korrelációt kimutatni a glaciális és interglaciális ciklusokkal, mivel az északi és déli klímaviszonyok jelentősen eltérnek egymástól. A déli pólus eljegesedései és melegedési periódusai más ciklust mutatnak, mint az északié.

Naptevékenység A Nap a Föld elsőszámú energiaforrása, így mind a rövid, mind a hosszú távú változások jelentősen befolyásolják az éghajlatot. 3-4 milliárd évvel ezelőtt a Nap a jelenleg kibocsátott energiának csupán 70%-át sugározta a Földre, ami a jelenlegi összetételű atmoszféra mellett nem tette volna lehetővé a folyékony víz létét, azonban régészeti bizonyítékok szerint ez nem így volt. Elméleti megoldások léteznek erre a paradoxonra, melyek közül a legismertebb szerint az akkori atmoszféra jóval nagyobb mennyiségű üvegházhatású gázt tartalmazott. A következő 4 milliárd év során a Nap energiakibocsátása és a légkör jelentősen változott, melyek közül a nagy oxigenizációs esemény 2,4 milliárd évvel ezelőtt volt a legfontosabb változás. A következő 5 milliárd év során a Nap halála, mely során az előbb vörös óriássá majd fehér törpévé válik, szintén jelentős változásokat okoz majd, mely során a vörös óriás fázis idején az összes addig túlélő földi élet is megszűnhet. A Nap kibocsátása rövidebb távon is változik, mint például a 11 éves napciklus vagy a hosszabb modulációk. A Nap kibocsátásának változása lehet felelős a kis jégkorszakért vagy az 1900 és 1950 közötti melegedés egy részéért. A Nap kibocsátásának ciklikus változása nem teljesen ismert, ám különbözik a Nap öregedésével kapcsolatos változásoktól. A kutatások szerint ez lehet a felelős a Maunder-minimumért vagy éppen a kis jégkorszakért.

Vulkanikus tevékenység A vulkánkitörések számos gázt és részecskét juttatnak az atmoszférába. Az éghajlat megváltoztatására elegendő nagyságú kitörések évszázadonként néhány alkalommal történnek és pár évre (elsősorban a napsugárzás akadályozásával) lehűtik a környezetet. A Mount Pinatubo 1991-es kitörése jelentősen befolyásolta az éghajlatot. A Tambura 1815-ös kitörését a „nyár nélküli év” követte. Az ennél jóval nagyobb kitörések csak pár százmillió évenként történnek, ám erőteljes melegedést és kihalási eseményt okozhatnak. A vulkanikus tevékenység része a szénciklusnak is, bár az Amerikai Egyesült Államok geológiai kutatásai szerint a vulkánkitörések által légkörbe jutó szén-dioxid eltörpül az emberi tevékenység mellett, mely 100-300-szor nagyobb. A Föld összes vulkáni tevékenységéből származó mennyiségre jelenleg még becslés sincs, mivel széndioxid nem csak konkrét kitöréseknél szabadul fel, hanem számtalan más folyamatban is.

Lemeztektonika Évmilliók alatt a lemezmozgások megváltoztatják a földfelszínt és az óceánokat, azok arányát és topográfiáját. Ez jelentős befolyással lehet mind a helyi, mind a globális klímára. A szárazföldek helyzete meghatározza az óceánok kiterjedését és formáját és így hatással van az azokban végbemenő áramlásokra is. Mivel az óceánok jelentős szerepet töltenek be a meleg és a nedvesség globális áramlásában, így ezek a változások alapvetően befolyásolják a globális és helyi éghajlatot. Az óceánok közötti kapcsolat változására egy viszonylag friss példa lehet Panama kialakulása, mely 5 millió éve megszüntette a közvetlen kapcsolatot az Atlanti- és a Csendes-óceán között. Az óceáni áramlások változásával ez vezethetett a Golf-áramlat kialakulásához és az Északi-félteke jégsapkájához, mivel ez nem jut el az északi pólushoz az Észak-Atlanti tengerfenék jellemzői miatt. Így hőkiegyenlítő szerepet sem játszhat.

Bizonyítékok és példák a klímaváltozásra A klímaváltozás bizonyítékai számos forrásból származhatnak, melyek alkalmasak a múlt éghajlatának a rekonstruálására. Tekintve, hogy hiteles, teljes és pontos mérési adatok csupán a 19. század közepétől találhatóak, a korábbi adatok indirekt eredményeken alapulnak. A múltbéli hőmérsékletre következtethetünk a vegetáció változásaiból, a jégmagokból, segíthet minket a dendrokronológia, a tengerszint változása és a glaciológia.

A földi légkör szén-dioxid koncentrációjának változása

A klímakutatók szerint, ha elérjük a 450 ppm értéket, a napjainkban tapasztalható klímaváltozás, a globális felmelegedés egy öngerjesztő folyamat által oly mértékben fog felgyorsulni, hogy az emberiség a jelenlegi társadalmi és gazdasági fejlettségi szintet fenntartva képtelen lesz alkalmazkodni a jelenleg megváltozott éghajlati viszonyokhoz.

Mérési adatok és proxyk A földi állomások mérési adatait a 20. század közepétől rádiószondával felszerelt léggömbök, az 1970-es évektől pedig műholdas adatok egészítik ki. Az 18O/16O arány a kalcitban és a jégmagokban, melyet az óceánok múltbéli hőmérsékletének megállapítására használnak egy lehetséges klíma-proxy, akárcsak a következő fejezetekben bemutatandó egyéb megoldások.

Történelmi és régészeti adatok