Pojem globálne otepľovanie označuje dlhodobé otepľovanie klimatického systému Zeme, ktoré sa pozoruje od predindustriálneho obdobia (od rokov 1850 až 1900) v dôsledku ľudskej činnosti, predovšetkým spaľovania fosílnych palív, ktoré zvyšuje množstvo skleníkových plynov v zemskej atmosfére, ktoré zachytávajú teplo. Tento pojem sa často používa zameniteľne s pojmom zmena klímy. Klimatické zmeny sa vyskytovali už v minulosti, ale súčasné zmeny sú rýchlejšie ako všetky známe udalosti v histórii Zeme. Hlavnou príčinou sú emisie skleníkových plynov, predovšetkým oxidu uhličitého (CO2) a metánu. Väčšina týchto emisií pochádza zo spaľovania fosílnych palív na výrobu energie. Ďalšími zdrojmi sú poľnohospodárstvo, výroba ocele, výroba cementu a úbytok lesov. K zvyšovaniu teploty prispievajú aj spätné klimatické väzby, ako napríklad úbytok snehovej pokrývky odrážajúcej slnečné žiarenie a uvoľňovanie oxidu uhličitého z lesov postihnutých suchom. Tieto faktory spoločne zosilňujú globálne otepľovanie.
Teploty na pevnine stúpajú približne dvakrát rýchlejšie, ako je celosvetový priemer. Púšte sa rozširujú, vlny horúčav a lesné požiare sú častejšie. Zvýšené otepľovanie v Arktíde prispieva k topeniu permafrostu, ústupu ľadovcov a úbytku morského ľadu. Vyššie teploty spôsobujú aj intenzívnejšie búrky a iné extrémy počasia. Na miestach, ako sú koralové útesy, hory a Arktída, sú mnohé druhy nútené presúvať sa alebo vymierajú v dôsledku zmeny klímy. Zmena klímy ohrozuje ľudí nedostatkom potravín a vody, zvýšeným výskytom povodní, extrémnymi horúčavami, väčším počtom chorôb a hospodárskymi stratami. Môže tiež spôsobiť migráciu ľudí. Svetová zdravotnícka organizácia označuje zmenu klímy za najväčšiu hrozbu pre globálne zdravie v 21. storočí. Aj v prípade, že úsilie o minimalizáciu budúceho otepľovania bude úspešné, niektoré dôsledky budú pretrvávať celé stáročia. Patrí k nim stúpajúca hladina morí a teplejšie a kyslejšie oceány.
Mnohé z týchto vplyvov sa prejavujú už pri súčasných úrovniach otepľovania okolo 1,2 °C. Medzivládny panel pre zmenu klímy (IPCC) predpokladá ešte väčšie dôsledky, ak sa oteplenie udrží na 1,5 °C alebo viac. Ďalšie otepľovanie tiež zvyšuje riziko prekročenia kritických bodov v klimatickom systéme, ako je napríklad topenie grónskeho ľadovca. Reakcia na tieto zmeny zahŕňa prijatie opatrení na obmedzenie otepľovania a prispôsobenie sa týmto zmenám. Budúce otepľovanie možno obmedziť (zmierniť) znížením emisií skleníkových plynov a ich odstránením z atmosféry. To bude zahŕňať väčšie využívanie veternej a slnečnej energie, postupné vyraďovanie fosílnych palív a zvyšovanie energetickej účinnosti. Ďalšie zníženie emisií by priniesol prechod na elektrické vozidlá, verejnú dopravu a tepelné čerpadlá pre domácnosti a komerčné budovy. Zabránenie odlesňovaniu a ochrana lesov môže pomôcť absorbovať CO2. Spoločnosť sa môže prispôsobiť zmene klímy lepšou ochranou pobrežia, zvládaním katastrof a vývojom odolnejších plodín. Samotné adaptačné úsilie nemôže zabrániť riziku vážnych, rozsiahlych a trvalých následkov.
V rámci Parížskej dohody z roku 2015 sa krajiny spoločne zaviazali udržať otepľovanie „výrazne pod 2 °C“ prostredníctvom úsilia o zmiernenie. Aj napriek záväzkom prijatým v rámci dohody by však globálne otepľovanie do konca storočia dosiahlo približne 2,7 °C. Obmedzenie otepľovania na 1,5 °C by si vyžadovalo zníženie emisií o polovicu do roku 2030 a dosiahnutie nulových čistých emisií do roku 2050.
Predpokladá sa, že do roku 2100 sa teplota zemského povrchu zvýši o 0,3 až 1,7 °C v prípade scenárov s výrazným znížením produkcie CO2 alebo o 2,6 až 4,8 °C v prípade scenára s dnešnou mierou produkcie CO2. Neistoty v odhadoch nárastu teploty vyplývajú z použitia modelov s rôznou citlivosťou zmeny teploty na koncentráciu skleníkových plynov. Očakávané budúce otepľovanie a súvisiace zmeny však nie sú jednotné a budú sa v jednotlivých regiónoch líšiť. Klimatická variabilita sa bude lokálne zvyšovať, ale globálne znižovať. Očakáva sa, že otepľovanie bude väčšie nad pevninou ako nad oceánmi a najvýraznejšie v Arktíde a bude spojené s pokračujúcim topením ľadovcov, večného ľadu a morského ľadu, ktoré bude sprevádzať zvyšovanie hladiny morí, zmeny v množstve a forme zrážok a rozširovanie subtropických púští. Medzi ďalšie očakávané udalosti patria častejšie extrémne výkyvy počasia, ako sú vlny horúčav, obdobia sucha, lesné požiare, prívalové dažde so záplavami, intenzívne sneženie, okysľovanie oceánov a masívne vymieranie druhov. Z dôsledkov dôležitých pre ľudí je obzvlášť dôležitá strata potravinovej bezpečnosti v dôsledku klesajúcich poľnohospodárskych výnosov a strata biotopov v dôsledku pobrežných záplav. Keďže klimatický systém má veľkú zotrvačnosť a skleníkové plyny zostávajú v atmosfére dlhý čas, mnohé z týchto účinkov budú pretrvávať nielen desaťročia alebo storočia, ale aj desaťtisíce rokov.
Termín Globálne otepľovanie vo všeobecnosti zahŕňa ľudský faktor. Neutrálnejší termín klimatické zmeny sa používa pre zmeny v klíme, bez predpokladu príčin a bez charakteristiky typu zapríčinených zmien. Z tohto pravidla existuje významná výnimka: Rámcová dohoda OSN o zmene klímy používa termín klimatické zmeny pre ľudskou činnosťou vynútené zmeny a klimatické kolísanie pre zmeny bez ľudského pričinenia. Niekedy sa pre naznačenie predpokladu ľudského vplyvu používa termín klimatická zmena.
Historický vývoj teplôt Mnohé nezávisle vytvorené súbory inštrumentálnych údajov ukazujú, že klimatický systém sa otepľuje. V desaťročí 2011–2020 sa oteplilo o 1,09 °C [0,95–1,20 °C] v porovnaní s predindustriálnym východiskovým obdobím (1850–1900). Povrchové teploty sa zvyšujú približne o 0,2 °C za desaťročie, pričom v roku 2020 dosiahnu teploty o 1,2 °C viac ako v predindustriálnom období. Od roku 1950 sa počet chladných dní a nocí znížil a počet teplých dní a nocí sa zvýšil.
Od 18. storočia do polovice 19. storočia došlo k miernemu otepleniu. Informácie o klíme v tomto období pochádzajú z klimatických proxy, ako sú stromy a ľadové jadrá. Ukazujú, že prirodzené výkyvy vykompenzovali skoré účinky priemyselnej revolúcie. Prístrojové záznamy (záznamy teplomerov) začali poskytovať globálne pokrytie okolo roku 1850. Historické modely otepľovania a ochladzovania, ako napríklad stredoveká klimatická anomália a malá doba ľadová, sa nevyskytli v rovnakom čase v rôznych regiónoch. Teploty mohli v obmedzenom počte regiónov dosiahnuť až do konca 20. storočia. V minulosti sa vyskytli prehistorické epizódy globálneho otepľovania, ako napríklad paleocénno-eocénne tepelné maximum. Avšak súčasný pozorovaný nárast teploty a koncentrácie CO2 je taký rýchly, že ani náhle geofyzikálne udalosti v histórii Zeme sa nepribližujú k súčasnému tempu.
Dôkazy o otepľovaní vyplývajúce z meraní teploty vzduchu potvrdzujú aj viaceré ďalšie pozorovania: Zvýšila sa frekvencia a intenzita výskytu silných zrážok, topenie snehu a pevninského ľadu a zvýšila sa vlhkosť vzduchu. Otepľovaniu zodpovedá aj správanie flóry a fauny, napríklad rastliny na jar kvitnú skôr. Ďalším kľúčovým ukazovateľom je ochladzovanie horných vrstiev atmosféry, ktoré dokazuje, že skleníkové plyny zachytávajú teplo v blízkosti zemského povrchu a zabraňujú jeho vyžarovaniu do vesmíru.
Regióny sa otepľujú rôznym tempom. Táto zmena v otepľovaní nezávisí od toho, kde sú skleníkové plyny vypúšťané, pretože plyny pretrvávajú dostatočne dlho na to, aby sa rozptýlili po celej planéte. Od predindustriálneho obdobia sa priemerná povrchová teplota na pevnine zvýšila takmer dvakrát rýchlejšie ako priemerná globálna povrchová teplota, a to v dôsledku väčšej tepelnej kapacity oceánov a skutočnosti, že oceány strácajú viac tepla vyparovaním. Tepelná energia v globálnom klimatickom systéme sa minimálne od roku 1970 zvyšuje len s prestávkami a viac ako 90 % tejto dodatočnej energie sa uložilo v oceánoch, pričom zvyšok zohrieva atmosféru, topí ľad a zohrieva kontinenty.
Severná pologuľa a severný pól sa otepľujú oveľa rýchlejšie ako južná pologuľa a južný pól. Severná pologuľa má nielen oveľa viac pevniny, ale aj viac sezónnej snehovej pokrývky a morského ľadu. Keďže tieto povrchy odrážajú veľa svetla a po roztopení ľadu sa zmenia na tmavé, začnú absorbovať viac tepla. K otepľovaniu Arktídy prispievajú aj lokálne nánosy čierneho uhlíka na snehu a ľade. Teplota v Arktíde stúpa viac ako dvakrát rýchlejšie ako vo zvyšku sveta. Topenie ľadovcov a ľadovej pokrývky v Arktíde narúša oceánsku cirkuláciu vrátane oslabenia Golfského prúdu, čo ďalej mení klímu. Topenie ľadovcov a ľadovej pokrývky v Arktíde ďalej mení klímu.
Príčiny zmien teploty (vonkajšie vplyvy) Samotný klimatický systém zažíva rôzne cykly, ktoré môžu trvať roky (napríklad El Niňo - južná oscilácia), desaťročia alebo dokonca storočia. Ďalšie zmeny sú spôsobené energetickou nerovnováhou, ktorá je "vonkajšia" pre klimatický systém, ale nie vždy je vonkajšia pre Zem. Príkladom vonkajších vplyvov sú zmeny koncentrácie skleníkových plynov, slnečné žiarenie, sopečné erupcie a zmeny v obežnej dráhe Zeme okolo Slnka.
Na určenie ľudského príspevku k zmene klímy je potrebné vylúčiť známu vnútornú premenlivosť klímy a prirodzené vonkajšie vplyvy. Kľúčovým prístupom je identifikovať jedinečné "odtlačky prstov" všetkých potenciálnych príčin a potom porovnať tieto odtlačky s pozorovanými vzorcami klimatických zmien. Napríklad slnečné žiarenie možno vylúčiť ako hlavnú príčinu. Jeho odtlačkom by bolo otepľovanie celej atmosféry. Napriek tomu sa oteplili len spodné vrstvy atmosféry, čo zodpovedá pôsobeniu skleníkových plynov." Analýza nedávnych klimatických zmien naznačuje, že hlavnou príčinou je nárast skleníkových plynov, ale veľký vplyv majú aj aerosóly.
Skleníkové plyny Zem absorbuje slnečné žiarenie a potom ho vyžaruje ako teplo. Skleníkové plyny v atmosfére pohlcujú a opätovne vyžarujú infračervené žiarenie, čím spomaľujú jeho prechod atmosférou a únik do vesmíru. Pred priemyselnou revolúciou spôsobovali prirodzene sa vyskytujúce skleníkové plyny, že vzduch pri povrchu bol približne o 33 °C teplejší, ako by bol v prípade ich absencie. Hoci vodná para (~ 50 %) a oblaky (~ 25 %) sú najväčšími prispievateľmi k skleníkovému efektu, ich množstvo sa zvyšuje v závislosti od teploty, a preto sú spätnou väzbou. Naproti tomu koncentrácie plynov, ako sú CO2 (~20 %), troposférický ozón, freóny a oxid dusný, nie sú závislé od teploty, a preto sú vonkajšími faktormi.
Ľudská činnosť od priemyselnej revolúcie, najmä ťažba a spaľovanie fosílnych palív (uhlia, ropy a zemného plynu), zvýšila množstvo skleníkových plynov v atmosfére, čo viedlo k radiačnej nerovnováhe. V roku 2019 vzrástli koncentrácie CO2 od roku 1750 približne o 48 % a metánu o 160 %. Tieto hodnoty CO2 sú vyššie ako kedykoľvek za posledné 2 milióny rokov. Koncentrácie metánu sú oveľa vyššie ako za posledných 800 000 rokov.
Celosvetové antropogénne emisie skleníkových plynov v roku 2018, bez emisií zo zmeny využívania pôdy, predstavovali ekvivalent 52 miliárd ton CO2. Z týchto emisií tvorí 72 % CO2, 19 % metán, 6 % oxid dusný a 3 % fluórované plyny. 72 % emisií CO2 pochádza predovšetkým zo spaľovania fosílnych palív, ktoré zabezpečujú energiu na dopravu, výrobu, vykurovanie a výrobu elektriny. Ďalšie emisie CO2 pochádzajú z odlesňovania a priemyselných procesov, ktoré zahŕňajú CO2 uvoľňovaný chemickými reakciami pri výrobe cementu, ocele, hliníka a hnojív. Emisie metánu pochádzajú z chovu hospodárskych zvierat, hnoja, pestovania ryže, skládok, odpadových vôd a ťažby uhlia, ako aj z ťažby ropy a zemného plynu.Emisie oxidu dusného pochádzajú najmä z mikrobiálneho rozkladu anorganických a organických hnojív. Z hľadiska výroby sa odhaduje, že hlavnými zdrojmi globálnych emisií skleníkových plynov sú: elektrina a teplo (25 %), poľnohospodárstvo a lesníctvo (24 %), priemysel a výroba (21 %), doprava (14 %) a budovy (6 %).