Toto je článok o súčasných klimatických zmenách 20. a 21. storočia. O predchádzajúcich klimatických zmenách a tejto téme všeobecne pozri Klimatické zmeny.

Globálna stredná teplota od r. 1880 do r. 2015 podľa inštrumentálnych meraní. Čierna čiara je ročný priemer a červená čiara je päťročný kĺzavý priemer. Zjavný je vzostup globálnych teplôt.

Mapa odchýlok 10-ročných priemerov teploty za obdobie 2011 – 2020 oproti priemeru 1951 – 1980.

Koncentrácie atmosférického CO₂ za posledných 650 tisíc rokov.

Koncentrácie atmosférického CO₂ za posledných 60 rokov – meracia stanica Mauna Loa (Havaj)

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.²⁵²⁶ Očakávané budúce otepľovanie a súvisiace zmeny však nie sú jednotné a budú sa v jednotlivých regiónoch líšiť.²⁷ Klimatická variabilita sa bude lokálne zvyšovať, ale globálne znižovať.²⁸ Očakáva sa, že otepľovanie bude väčšie nad pevninou²⁹ ako nad oceánmi a najvýraznejšie v Arktíde³⁰ a bude spojené s pokračujúcim topením ľadovcov, večného ľadu a morského ľadu, ktoré bude sprevádzať zvyšovanie hladiny morí, zmeny v množstve a forme zrážok³¹ a rozširovanie subtropických púští.³² 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.³³ Z dôsledkov dôležitých pre ľudí je obzvlášť dôležitá strata potravinovej bezpečnosti v dôsledku klesajúcich poľnohospodárskych výnosov a strata biotopov v dôsledku pobrežných záplav.³⁴ 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.³⁵

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.

Mnohé nezávisle vytvorené súbory inštrumentálnych údajov ukazujú, že klimatický systém sa otepľuje.³⁶ V desaťročí 2011–2020 sa oteplilo o 1,09 °C 0,95–1,20 °C v porovnaní s predindustriálnym východiskovým obdobím (1850–1900).³⁷ Povrchové teploty sa zvyšujú približne o 0,2 °C za desaťročie,³⁸ pričom v roku 2020 dosiahnu teploty o 1,2 °C viac ako v predindustriálnom období.³⁹ Od roku 1950 sa počet chladných dní a nocí znížil a počet teplých dní a nocí sa zvýšil.⁴⁰

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.⁴¹ Prístrojové záznamy (záznamy teplomerov) začali poskytovať globálne pokrytie okolo roku 1850.⁴² 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.⁴³ V minulosti sa vyskytli prehistorické epizódy globálneho otepľovania, ako napríklad paleocénno-eocénne tepelné maximum.⁴⁴ Avšak súčasný pozorovaný nárast teploty a koncentrácie CO₂ je taký rýchly, že ani náhle geofyzikálne udalosti v histórii Zeme sa nepribližujú k súčasnému tempu.⁴⁵

Dôkazy o otepľovaní vyplývajúce z meraní teploty vzduchu potvrdzujú aj viaceré ďalšie pozorovania:⁴⁶⁴⁷ Zvýšila sa frekvencia a intenzita výskytu silných zrážok, topenie snehu a pevninského ľadu a zvýšila sa vlhkosť vzduchu.⁴⁸ Otepľovaniu zodpovedá aj správanie flóry a fauny, napríklad rastliny na jar kvitnú skôr.⁴⁹ 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.⁵⁰

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,⁵¹ a to v dôsledku väčšej tepelnej kapacity oceánov a skutočnosti, že oceány strácajú viac tepla vyparovaním.⁵² 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,⁵³⁵⁴ pričom zvyšok zohrieva atmosféru, topí ľad a zohrieva kontinenty.⁵⁵

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.⁵⁶ K otepľovaniu Arktídy prispievajú aj lokálne nánosy čierneho uhlíka na snehu a ľade.⁵⁷ 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.⁵⁸ Topenie ľadovcov a ľadovej pokrývky v Arktíde ďalej mení klímu.⁵⁹

Samotný klimatický systém zažíva rôzne cykly, ktoré môžu trvať roky (napríklad El Niňo - južná oscilácia), desaťročia alebo dokonca storočia.⁶⁰⁶¹ Ďalšie zmeny sú spôsobené energetickou nerovnováhou, ktorá je "vonkajšia" pre klimatický systém, ale nie vždy je vonkajšia pre Zem.⁶² Príkladom vonkajších vplyvov sú zmeny koncentrácie skleníkových plynov, slnečné žiarenie, sopečné erupcie a zmeny v obežnej dráhe Zeme okolo Slnka.⁶³

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.⁶⁴⁶⁵ 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."⁶⁶ Analýza nedávnych klimatických zmien naznačuje, že hlavnou príčinou je nárast skleníkových plynov, ale veľký vplyv majú aj aerosóly.⁶⁷

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.⁶⁸ 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.⁶⁹⁷⁰ 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,⁷¹ freóny a oxid dusný, nie sú závislé od teploty, a preto sú vonkajšími faktormi.⁷²⁷³

Ľudská činnosť od priemyselnej revolúcie, najmä ťažba a spaľovanie fosílnych palív (uhlia, ropy a zemného plynu),⁷⁴ 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 %.⁷⁵ Tieto hodnoty CO₂ sú vyššie ako kedykoľvek za posledné 2 milióny rokov. Koncentrácie metánu sú oveľa vyššie ako za posledných 800 000 rokov.⁷⁶

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.⁷⁷ 72 % emisií CO₂ pochádza predovšetkým zo spaľovania fosílnych palív, ktoré zabezpečujú energiu na dopravu, výrobu, vykurovanie a výrobu elektriny.³ Ďalšie emisie CO₂ pochádzajú z odlesňovania a priemyselných procesov, ktoré zahŕňajú CO₂ uvoľňovaný chemickými reakciami pri výrobe cementu, ocele, hliníka a hnojív.⁷⁸⁷⁹ 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.⁸⁰ 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 %).⁸¹

Napriek tomu, že odlesňovanie prispieva k emisiám skleníkových plynov, zemský povrch, najmä lesy, zostáva významným zásobníkom uhlíka. Prírodné procesy, ako je viazanie uhlíka v pôde a fotosyntéza, viac než kompenzujú príspevok odlesňovania k tvorbe skleníkových plynov. Odhaduje sa, že pôdny kryt odstraňuje približne 29 % ročných globálnych emisií CO₂.⁸²Oceán tiež slúži ako významný pohlcovač uhlíka prostredníctvom dvojstupňového procesu. Po prvé, CO₂ sa rozpúšťa v povrchovej vode. Oceánska cirkulácia ho potom rozvádza hlboko do vnútra oceánu, kde sa časom hromadí ako súčasť kolobehu uhlíka. Za posledných dvadsať rokov svetové oceány absorbovali 20 až 30 % vypusteného CO₂.⁸³

Znečistenie ovzdušia vo forme aerosólov (častíc) nielenže výrazne zaťažuje ľudské zdravie, ale vo veľkom rozsahu ovplyvňuje aj klímu.⁸⁴⁸⁵⁸⁶ V rokoch 1961 až 1990 bol pozorovaný postupný pokles množstva slnečného svetla dopadajúceho na zemský povrch, jav, ktorý sa populárne označuje ako globálne stmievanie,⁸⁷ ktoré sa zvyčajne pripisuje aerosólom zo spaľovania biopalív a fosílnych palív.⁸⁸⁸⁹ Od roku 1990 aerosóly globálne klesajú, čo znamená, že už toľko nezakrývajú otepľovanie skleníkovými plynmi.⁹⁰⁹¹⁹²

Aerosóly tiež rozptyľujú a absorbujú slnečné žiarenie. Majú tiež nepriamy vplyv na radiačný rozpočet Zeme. Sulfátové aerosóly pôsobia ako kondenzačné jadrá oblakov a vedú k vzniku oblakov s väčším počtom menších kvapiek. Tieto oblaky odrážajú slnečné žiarenie účinnejšie ako oblaky s menším počtom a väčšími kvapkami.⁹³ Obmedzujú tiež rast dažďových kvapiek, čím sa oblaky stávajú odrazivejšími pre dopadajúce slnečné žiarenie.⁹⁴ Nepriame účinky aerosólov predstavujú najväčšiu neistotu v radiačnom pôsobení.⁹⁵

Zatiaľ čo aerosóly zvyčajne obmedzujú globálne otepľovanie tým, že odrážajú slnečné svetlo, čierny uhlík v sadziach, ktoré padajú na sneh alebo ľad, môže prispievať ku globálnemu otepľovaniu. Nielenže zvyšuje absorpciu slnečného žiarenia, ale zvyšuje aj topenie a stúpanie hladiny morí.⁹⁶ Obmedzenie nových depozícií čierneho uhlíka v Arktíde by mohlo znížiť globálne otepľovanie o 0,2 °C do roku 2050.⁹⁷

Ľudia menia povrch Zeme najmä preto, aby získali viac poľnohospodárskej pôdy. V súčasnosti poľnohospodárstvo zaberá 50 % všetkej obývateľnej pôdy, zatiaľ čo lesy zaberajú 37 % pôdy;⁹⁸ podiel lesov sa neustále znižuje,⁹⁹ najmä v dôsledku pokračujúceho odlesňovania v tropických oblastiach.¹⁰⁰ Toto odlesňovanie je najvýznamnejším aspektom zmeny využívania pôdy, ktorá ovplyvňuje globálne otepľovanie. Hlavnými príčinami odlesňovania sú premena lesov na plochy na produkciu hovädzieho mäsa a palmového oleja (27 %), lesníctvo/lesné produkty (26 %), krátkodobá poľnohospodárska výroba (24 %) a lesnú plochu znižujú aj požiare (23 %).¹⁰¹

Zmeny vo využívaní pôdy ovplyvňujú viac než len emisie skleníkových plynov. Typ vegetácie v regióne ovplyvňuje miestnu teplotu. Ovplyvňuje to, koľko slnečného svetla sa odráža späť do vesmíru (albedo) a koľko tepla sa stráca vyparovaním. Napríklad keď sa tmavý les zmení na trávnatú plochu, povrch je svetlejší, čo spôsobuje, že odráža viac slnečného svetla. Odlesňovanie môže ovplyvniť teplotu aj zmenou uvoľňovania chemických zlúčenín, ktoré ovplyvňujú oblaky, a zmenou veterných režimov.¹⁰² V tropických a miernych oblastiach vedie čistý účinok k výraznému otepľovaniu, zatiaľ čo v zemepisných šírkach bližšie k pólom vedie zvýšené albedo (keďže lesy sú nahradené snehovou pokrývkou) k ochladzovaniu.¹⁰² Odhaduje sa, že tieto účinky viedli v celosvetovom meradle k miernemu ochladeniu, ktorému dominuje zvýšené albedo povrchu.¹⁰³

Fyzikálne klimatické modely nie sú schopné reprodukovať rýchle otepľovanie pozorované v posledných desaťročiach, ak berú do úvahy len zmeny slnečného žiarenia a sopečnú činnosť.¹⁰⁴¹⁰⁵ Slnko je hlavným zdrojom energie Zeme, a preto zmeny dopadajúceho slnečného žiarenia priamo ovplyvňujú klimatický systém.⁹⁵ Slnečné žiarenie sa meria priamo pomocou satelitov¹⁰⁶ a nepriame merania sú k dispozícii od začiatku 16. storočia. Ďalšie dôkazy o tom, že skleníkové plyny spôsobujú globálne otepľovanie, pochádzajú z meraní, ktoré ukazujú otepľovanie spodnej vrstvy atmosféry (troposféry) spojené s ochladzovaním hornej vrstvy atmosféry (stratosféry).¹⁰⁷ Ak by za pozorované otepľovanie boli zodpovedné slnečné výkyvy, troposféra aj stratosféra by sa otepľovali.¹⁰⁸

Erupcie sopiek predstavujú najväčšiu prírodnú silu v priemyselnej ére. Ak je erupcia dostatočne silná (oxid siričitý sa dostane do stratosféry), slnečné svetlo môže byť čiastočne blokované až na niekoľko rokov. Teplotný signál trvá približne dvakrát dlhšie. V priemyselnej ére však mala sopečná činnosť zanedbateľný vplyv na globálne teplotné trendy.¹⁰⁸ Súčasné sopečné emisie CO₂ predstavujú menej ako 1 % súčasných antropogénnych emisií CO₂.¹⁰⁹

Zmeny sklonu zemskej osi a tvaru jej obežnej dráhy okolo Slnka sa menia pomaly v priebehu desiatok tisíc rokov. Tieto zmeny majú za následok zmeny v sezónnom a geografickom rozložení dopadajúcej slnečnej energie na zemský povrch, a tým aj zmeny v podnebí.¹¹⁰ Za posledných niekoľko tisíc rokov tento jav prispel k pomalému trendu ochladzovania vo vysokých zemepisných šírkach severnej pologule počas leta; tento trend sa v priebehu 20. storočia obrátil v dôsledku otepľovania spôsobeného skleníkovými plynmi.¹¹¹ Počas nasledujúcich 50 000 rokov nemožno očakávať orbitálne zmeny, ktoré by viedli k ochladzovaniu Zeme.^112113114

Reakcia klimatického systému na počiatočné vplyvy je modifikovaná spätnými väzbami: zvyšuje sa vplyvom pozitívnych spätných väzieb a znižuje sa vplyvom negatívnych spätných väzieb.¹¹⁵ Hlavnými pozitívnymi spätnými väzbami sú spätná väzba vodnej pary, spätná väzba ľadu a ľadovcov a pravdepodobne aj čistý účinok mrakov.¹¹⁶ Hlavnou negatívnou spätnou väzbou je radiačné ochladzovanie, keďže zemský povrch v reakcii na zvyšujúcu sa teplotu odovzdáva do vesmíru viac tepla.¹¹⁶ Okrem teplotných spätných väzieb existujú aj spätné väzby v kolobehu uhlíka, ako je napríklad hnojivý účinok CO₂ na rast rastlín.¹¹⁷ Neistota v súvislosti so spätnými väzbami je hlavným dôvodom, prečo rôzne klimatické modely predpovedajú rôzne množstvo otepľovania pre dané množstvo emisií.¹¹⁸

Keď sa vzduch oteplí, môže sa v ňom udržať viac vlhkosti. Po počiatočnom oteplení v dôsledku emisií skleníkových plynov sa v atmosfére udrží viac vody. Vodná para je silným skleníkovým plynom, takže ďalej zohrieva atmosféru.¹¹⁶ Ak sa zvýši oblačnosť, viac slnečného svetla sa odrazí späť do vesmíru a planéta sa ochladí. Ak sú mraky vyššie a redšie, budú pôsobiť ako izolátor, odrážať teplo zdola a ohrievať planétu.¹¹⁹ Celkovo čistá spätná väzba mrakov počas priemyselnej éry pravdepodobne zhoršila nárast teploty.¹¹⁵ Zmenšovanie snehovej pokrývky a morského ľadu v Arktíde znižuje albedo zemského povrchu.¹²⁰ V týchto oblastiach sa teraz absorbuje viac slnečnej energie, čo prispieva k zosilneniu teplotných zmien v Arktíde.¹²¹ Zosilnenie arktickej teploty tiež spôsobuje topenie večného ľadu, čím sa do atmosféry uvoľňuje metán a CO₂.¹²²

Približne polovicu emisií CO₂ spôsobených človekom absorbovali suchozemské rastliny a oceány.¹²³ Na súši zvýšený obsah CO₂ a predĺžené vegetačné obdobia stimulovali rast rastlín. Klimatické zmeny zvyšujú výskyt sucha a vĺn horúčav, ktoré brzdia rast rastlín, a preto nie je isté, či sa tento zásobník uhlíka bude v budúcnosti naďalej zväčšovať.¹²⁴ Pôda obsahuje veľké množstvo uhlíka a pri zahrievaní môže uvoľňovať určité množstvo uhlíka.¹²⁵ Keďže oceán absorbuje viac CO₂ a tepla, stáva sa kyslejším, mení sa jeho cirkulácia a fytoplanktón prijíma menej uhlíka, čím sa znižuje rýchlosť, akou oceán absorbuje atmosférický uhlík.¹²⁶ Zmena klímy môže zvýšiť emisie metánu z mokradí, morských a sladkovodných systémov a večného ľadu.¹²⁷

Budúce otepľovanie závisí od sily spätnej väzby klímy a emisií skleníkových plynov.¹²⁸ Prvé sa často odhadujú pomocou klimatických modelov vyvinutých viacerými vedeckými inštitúciami.¹²⁹ Klimatické modely predstavujú fyzikálne, chemické a biologické procesy, ktoré ovplyvňujú klimatický systém.¹³⁰ Modely zahŕňajú zmeny obežnej dráhy Zeme, historické zmeny slnečnej aktivity a sopečné účinky.¹²⁹ Počítačové modely sa pokúšajú reprodukovať a predpovedať cirkuláciu oceánov, ročný cyklus ročných období a toky uhlíka medzi povrchom Zeme a atmosférou.¹²⁹ Modely predpokladajú rôzne budúce zvýšenie teploty pri daných emisiách skleníkových plynov; úplne sa nezhodujú v otázke sily rôznych spätných väzieb na citlivosť klímy a veľkosti zotrvačnosti klimatického systému.¹³¹

Fyzikálny realizmus modelov sa testuje skúmaním ich schopnosti simulovať súčasnú alebo minulú klímu.¹³² Staršie modely podhodnotili úbytok arktického morského ľadu¹³³¹³⁴ a podhodnotili rýchlosť nárastu zrážok.¹³⁵ Zvýšenie hladiny morí od roku 1990 bolo podhodnotené aj v starších modeloch, ale novšie modely sa dobre zhodujú s pozorovaniami.¹³⁶¹³⁷ V Národnom hodnotení klímy, ktoré v roku 2017 vydali Spojené štáty, sa uvádza, že "klimatické modely môžu stále podhodnocovať alebo vynechávať relevantné spätné väzby."¹³⁸

Podskupina klimatických modelov dopĺňa jednoduchý fyzikálny model klímy o sociálne faktory. Tieto modely simulujú, ako populácia, hospodársky rast a spotreba energie ovplyvňujú fyzikálne podnebie a ako sú ním ovplyvňované. Na základe týchto informácií môžu tieto modely vytvárať scenáre budúcich emisií skleníkových plynov. Tie sa potom používajú ako vstupy do fyzikálnych klimatických modelov, ktoré vytvárajú prognózy klimatických zmien.¹³⁹ V niektorých scenároch emisie v priebehu storočia naďalej rastú, zatiaľ čo v iných emisie klesajú.¹⁴⁰¹⁴¹ Zdroje fosílnych palív sa ukazujú ako príliš bohaté na to, aby sme sa pri obmedzovaní emisií uhlíka v 21. storočí spoliehali na ich nedostatok.¹⁴² Emisné scenáre sa dajú kombinovať s modelovaním uhlíkového cyklu, aby sa dalo predpovedať, ako sa môžu v budúcnosti zmeniť koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére.¹⁴³ Podľa kombinovaných modelov by sa koncentrácie CO₂ v atmosfére v roku 2100 mohli pohybovať v rozmedzí od 380 ppm do 1400 ppm v závislosti od sociálno-ekonomických scenárov a scenárov zmierňovania.¹⁴⁴¹⁴⁵

Šiesta hodnotiaca správa IPCC predpokladá, že globálne otepľovanie do konca 21. storočia s veľkou pravdepodobnosťou dosiahne 1,0 °C až 1,8 °C pri scenári veľmi nízkych emisií skleníkových plynov. Podľa stredného scenára by globálne oteplenie dosiahlo 2,1 °C až 3,5 °C a podľa scenára veľmi vysokých emisií skleníkových plynov 3,3 °C až 5,7 °C.¹⁴⁶ Tieto prognózy vychádzajú z klimatických modelov v kombinácii s pozorovaniami.¹⁴⁷

Zostávajúci uhlíkový rozpočet sa určuje na základe modelovania uhlíkového cyklu a citlivosti klímy na skleníkové plyny.¹⁴⁸ Podľa IPCC možno globálne otepľovanie udržať pod 1,5 °C s dvojtretinovou pravdepodobnosťou, ak emisie po roku 2018 neprekročia 420, resp. 570 Gt CO₂.¹⁴⁸ To zodpovedá 10 až 13 rokom súčasných emisií. V súvislosti s týmto rozpočtom existujú veľké neistoty. Môže byť napríklad o 100 Gt CO₂ nižšia v dôsledku uvoľňovania metánu z permafrostu a mokradí.¹⁴⁹

Vplyvy zmeny klímy na životné prostredie sú rozsiahle a ďalekosiahle, ovplyvňujú oceány, ľad a počasie. Zmeny môžu prebiehať postupne alebo rýchlo. Dôkazy o týchto účinkoch pochádzajú zo štúdia klimatických zmien v minulosti, z modelovania a z moderných pozorovaní.¹⁵¹¹⁵² Od päťdesiatych rokov 20. storočia sa s rastúcou početnosťou objavujú súčasne suchá a vlny horúčav.¹⁵³ V Indii a východnej Ázii sa zvýšil počet extrémne vlhkých alebo suchých udalostí v rámci monzúnového obdobia.¹⁵⁴¹⁵⁵ Pravdepodobne sa zvyšuje množstvo zrážok a intenzita hurikánov a tajfúnov.¹⁵⁶¹⁵⁷ Frekvencia tropických cyklón sa v dôsledku zmeny klímy nezvýšila.¹⁵⁸

Globálna hladina morí sa zvyšuje v dôsledku topenia ľadovcov, topenia ľadového príkrovu Grónska a Antarktídy a teplotnej expanzie otepľujúcej sa vody v oceánoch. Medzi rokmi 1993–2020 sa vzostup v čase zvyšoval a predstavoval v priemere 3,3±0,3 mm ročne.¹⁵⁹ V priebehu 21. storočia by podľa odhadov IPCC mohla hladina morí pri scenári s veľmi vysokými emisiami stúpnuť o 61–110 cm.¹⁶⁰ Zvýšené oteplenie oceánov hrozí odtrhnutím splazov antarktických ľadovcov, čo predstavuje riziko ďalšieho rozsiahleho topenia ľadovcov¹⁶¹ a možnosť až dvojmetrového vzostupu hladiny morí do roku 2100 pri vysokých emisiách.¹⁶²

Klimatické zmeny viedli k desaťročnému zmenšovaniu a stenčovaniu arktického morského ľadu.¹⁶³ zatiaľ čo pri oteplení o 1,5 °C sa očakáva, že roky bez ľadu budú vzácne, pri oteplení o 2 °C sa budú vyskytovať raz za tri až desať rokov.¹⁶⁴ Vyššie koncentrácie CO₂ v atmosfére viedli k zmenám v chemickom zložení oceánov. Nárast rozpusteného CO₂ spôsobuje okysľovanie oceánov,¹⁶⁵ navyše sa znižuje hladina kyslíka, pretože kyslík je v teplejšej vode horšie rozpustný,¹⁶⁶ rozširujú sa aj mŕtve zóny v oceáne, oblasti s veľmi malým obsahom kyslíka.¹⁶⁷

Čím väčšie je globálne otepľovanie, tým väčšie je riziko prekročenia tzv. bodov zvratu, teda prahových hodnôt, za ktorými už nemožno zabrániť určitým dopadom ani pri znížení teploty.¹⁶⁸ Príkladom je problém ľadového príkrovu v západnej Antarktíde a Grónsku, kde zvýšenie teploty o 1,5 °C až 2 °C môže viesť k jeho kolapsu; časový rozsah topenia je neistý a závisí od budúceho oteplenia.¹⁶⁹¹⁷⁰ Niektoré rozsiahle zmeny by mohli nastať v krátkom časovom období, napríklad kolaps atlantickej meridionálnej prevratnej cirkulácie (AMOC),¹⁷¹ čo by vyvolalo veľké klimatické zmeny v severnom Atlantiku, Európe a Severnej Amerike.¹⁷²

Dlhodobé dôsledky klimatických zmien zahŕňajú ďalšie topenie ľadu, otepľovanie oceánov, zvyšovanie hladiny morí a okysľovanie oceánov.¹⁷³ V časovom meradle stáročia až tisícročia bude rozsah klimatických zmien určovaný predovšetkým antropogénnymi emisiami CO₂, čo je dané dlhou dobou života CO₂ v atmosfére,¹⁷⁴ pretože pohlcovanie CO₂ oceánmi je natoľko pomalé, že okysľovanie oceánov bude pokračovať stovky až tisíce rokov.¹⁷⁵ Odhaduje sa, že tieto emisie môžu predĺžiť súčasnú dobu medziľadovú až o 100 000 rokov.¹⁷⁶ Zvyšovanie hladiny morí bude pokračovať po mnoho storočí, pričom sa odhaduje, že po 2 000 rokoch stúpne o 2,3 metra na každý stupeň Celzia oteplenia.¹⁷⁷¹⁷⁸

Nedávne otepľovanie vyhnalo mnoho suchozemských a sladkovodných druhov smerom k pólom a do vyšších nadmorských výšok.¹⁷⁹ Vyššia hladina CO₂ v atmosfére a dlhšie vegetačné obdobie viedli ku globálnemu ozeleneniu. Vlny horúčav a sucha však v niektorých regiónoch znížili produktivitu ekosystémov. Budúca rovnováha týchto protichodných vplyvov je nejasná.¹⁸⁰ Zmena klímy prispela k rozšíreniu suchších klimatických zón, napríklad k rozšíreniu púští v subtrópoch.¹⁸¹¹⁸² Rozsah a rýchlosť globálneho otepľovania zvyšuje pravdepodobnosť náhlych zmien v ekosystémoch.¹⁸³ Celkovo sa očakáva, že zmena klímy povedie k vyhynutiu mnohých druhov.¹⁸⁴

Oceány sa ohrievajú pomalšie ako pevnina, ale rastliny a živočíchy v oceánoch migrujú smerom k chladnejším pólom rýchlejšie ako druhy na pevnine.¹⁸⁵¹⁸⁶ Rovnako ako na pevnine, sa v oceánoch v dôsledku zmeny klímy častejšie objavujú vlny horúčav, ktoré poškodzujú celý rad organizmov, ako sú koraly, riasy a morské vtáky.¹⁸⁷ Okysľovanie oceánov sťažuje organizmom, ako sú lastúrniky, svijonožce a koraly, tvorbu schránok a kostier; vlny horúčav vybielili koralové útesy.¹⁸⁸ Škodlivé kvitnutie rias posilnené zmenou klímy a eutrofizáciou znižujú hladinu kyslíka vo vode, narúšajú potravinové reťazce a spôsobujú veľké straty morských živočíchov.¹⁸⁹ Pobrežné ekosystémy sú vystavené zvláštnemu stresu. Takmer polovica svetových mokradí zmizla v dôsledku zmeny klímy a ďalších ľudských vplyvov.¹⁹⁰