Kasvihuonekaasut lämmittävät
Kasvihuoneilmiön mahdollistavat ilmakehän kasvihuonekaasut, joista tärkeimpiä ovat vesihöyry ja hiilidioksidi. Tällä hetkellä ihmiskunta lämmittää nopeasti maapalloa päästämällä ilmakehään lisää kasvihuonekaasuja.
Vesihöyry on tärkein luonnollinen kasvihuonekaasu
Tärkeimmät ilmakehässä luonnostaan esiintyvät kasvihuonekaasut ovat vesihöyry (H2O), hiilidioksidi (CO2), metaani (CH4), dityppioksidi (N2O) ja otsoni (O3). Ilmakehän valtakaasut typpi ja happi eivät aiheuta kasvihuoneilmiötä. Kasvihuonekaasuilla molekyylin rakenne on sellainen, että ne kykenevät imemään lämpösäteilyä tietyillä aallonpituuksilla. Kasvihuonekaasumolekyyli pystyy muuttamaan saamansa energian uudelleen säteilyksi, jolloin osa säteilyn energiasta palaa takaisin maan pintaa lämmittämään ja osa karkaa avaruuteen.
Ilmakehän alimmissa kerroksissa voimakkain kasvihuonekaasu on vesihöyry, joka yksinään selittää luonnollisen kasvihuoneilmiön aiheuttamasta maapallon lämmityksestä yli puolet. Hyvänä kakkosena seuraa hiilidioksidi.
Ihmiskunta tuottaa jatkuvasti lisää kasvihuonekaasuja
Ihmiskunnan päästöt lisäävät ilmakehässä luonnostaan esiintyvien kasvihuonekaasujen määrää koko ajan. Kuvasta nähdään, kuinka hiilidioksidin, metaanin ja dityppioksidin määrät ovat kasvaneet viimeisten parin vuosisadan aikana. Sitä ennen pitoisuudet säilyivät lähes muuttumattomina tuhansia vuosia. Ilmaston lämmetessä myös vesihöyryn määrä ilmakehässä vääjäämättä kasvaa; voidaan siis ajatella, että muitten kasvihuonekaasujen päästöt näin epäsuorasti lisäävät vesihöyryn määrää. Kyseessä on yksi ilmaston lämpenemistä vahvistavista palauteilmiöistä.
Edellä lueteltujen kaasujen lisäksi ihmiset ovat tuottaneet ilmakehään kokonaan uusia, siellä luonnostaan esiintymättömiä kaasuja, esimerkiksi halogenoituja hiilivetyjä.
Kuva. Hiilidioksidin, metaanin ja dityppioksidin eli typpioksiduulin pitoisuuksien vaihtelu ilmakehässä viimeksi kuluneen 10 000 vuoden aikana (isot kuvat) sekä vuodesta 1750 nykypäivään (pienet kuvat). Arvot perustuvat jäätikkökairausten tuloksiin (eriväriset merkit) sekä suoraan ilmakehästä tehtyihin mittauksiin (punaiset käyrät). Hiilidioksidin määrä on ilmaistu tilavuuden miljoonasosina (ppm), muitten kaasujen tilavuuden miljardisosina (ppb). Kunkin kaasun pitoisuuden kasvua vastaava säteilypakote on esitetty isojen kuvien oikean reunan asteikolla. (IPCC, 2007)
Kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvunopeutta on vaikea ennustaa
Kasvihuonekaasujen pitoisuuksien kasvunopeutta ei voida ennustaa kovin pitkälle tulevaisuuteen. Kasvihuonekaasupäästöjen kehitys ja ilmastonmuutoksen hillinnän onnistuminen riippuvat suuresti mm. maailmanlaajuisesta ilmastopolitiikasta, väestönkasvusta sekä paremman teknologian käyttöönotosta ja kehityksestä. Epävarmuutta liittyy myös hiilen kiertokulun muuttumiseen tulevaisuudessa. On kuitenkin luotu vaihtoehtoisia skenaarioita kaasujen pitoisuuden tulevalle kehitykselle (esim. IPCC:n SRES-skenaariot). Näitä käytetään ilmastomallilaskelmien pohjana tulevia ilmastonmuutoksia ennustettaessa.