Когда один из выдающихся ученых-климотологов Соединенных Штатов Джеймс Хансен (James Hansen) из NASA (Национальное агентство по аэронавтике и космическому пространству), заявил в 1988 г. Конгрессу, что "с высокой степенью достоверности потепление (увеличение средней глобальной температуры приблизительно на 0,50 С в этом столетии) можно связать с антропогенным парниковым эффектом", он вызвал бурю критики. "Наступило время прекратить так много болтать попусту и признать, что доказательства того, что парниковый эффект ощущается уже сейчас, являются довольно убедительными." ["It is time to stop waffling so much and say the evidence is pretty strong that the greenhouse effect is here"] сказал он в интервью одному из журналиcтов New York Times. Таким образом, показания Хансена произвели необычайный политический эффект и заставили многих ученых и политиков в мире обратить большее внимание на данную проблему. Многие климатологи не были согласны с ним в то время и считали, что недавние жаркие годы были нормальным отклонением от среднего. Однако данные, подтверждающие мнение Хансена, продолжают накапливаться. И в 1989 году А. Стронг (A. Strong) из Национального управления по исследованиям атмосферы и океана доложил: "Измерения температуры океанической поверхности, произведенные спутником в период 1982-1988 г.г.,... показывают, что мировой океан постепенно, но заметно нагревается примерно на 0,10 С в год". Позже некоторые ученые согласились с Хансеном в том, что физические проявления антропогенного парникового эффекта уже не вызывают соменений. Ричард Хоутон (Richard Houghton) и Джордж Вудуэлл (George Woodwell) утверждали: "Жара и засуха, которые затронули Северную Америку и другие регионы Земли в последние годы, согласуются с предсказаниями возможности глобального потепления. Имеются и другие признаки нарастающего потепления". Они ссылались на сообщения об увеличении расстояния до зоны вечной мерзлоты в Аляске и Канадской Арктике, о возрастании средней температуры озер в Канаде, об уменьшении годовой максимальной протяженности ледникового покрова в Антарктиде и Арктике, а также об убывании количества айсбергов в Европе и других районах. Необычные климатические явления в последние годы - ураган Хьюго, наводнения в Африке и в Юго-Восточной Азии, бури в Европе - породили предположение, что это "сигнал" нарастающего парникового эффекта. По словам бывшего директора Национального центра атмосферных исследований США доктора Уолтера Робертса [Источник: Robert, Walter Orr, "It is Time to Prepare for Global Climate Changes", Conservation Foundation Letter, April 1983.], "Пыльный котел в США в середине 1930-х годов был величайшим климатическим бедствием в истории нашего государства... Однако он может показаться детской забавой по сравнению с пыльным котлом 2040-х годов. В результате потепления... естественные осадки могут сократиться на 40%, летом станет жарче, испарение с поверхности земли увеличится, почвы пересохнут, а ветра поднимут их к небесам..."

В декабре 1988 года, пересмотрев стратегию по политике климатических изменений, Генеральная Ассамблея ООН одобрила создание Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change). И в 1989 году на ежегодной встрече, главы семи крупных демократических держав признали необходимость принятия всемирной конвенции по глобальным климатическим изменениям в целях уменьшения выбросов антропогенных парниковых газов. Люди тысячелетиями стремились воздействовать на окружающую среду. А сейчас мы внезапно оказались на пороге крупнейшего изменения климата, вызванного деятельностью человека. К сожалению, эти изменения климата являются незапланированными, возможно неуправляемыми и могут привести к катастрофическим последствиям. Климат на Земле определяется сложными взаимодействиями между атмосферой, мировым океаном, ледяными шапками на полюсах, животными, растениями и осадочными породами. Ученые говорят о "климатической системе" имея в виду все природные факторы, взаимодействие которых формирует климат. В состав её входит, по крайне мере, четыре основных компонента: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера. Когда климатическая система находится в равновесии, как это было до технической революции, поглощенная солнечная радиация уравновешивается поверхностным излучением Земли и атмосферы. Антропогенные факторы, вызывающие аккумуляцию солнечной энергии, влияют на тепловой баланс, тем самым изменяя климат. К факторам, активно влияющим на баланс солнечной энергии, относятся техногенные газы, которые мы называем парниковыми. Парниковые газы - это газы, создающие в атмосфере экран, задерживающий инфракрасное излучение, которые в результате нагревают поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Эти газы присутствовали в атмосфере в незначительном количестве почти на всем протяжении истории Земли. Наиболее значительным природным парниковым газом, благодаря своему обилию, являются пары воды. Следующий в этом ряду парниковый газ - двуокись углерода (CO2) - попадает в атмосферу как естественным, так и искусственным путем. На протяжении всей истории Земли он поступал в атмосферу в результате вулканической деятельности и его баланс поддерживался биотой за счет естественного круговорота в природе. В отсутствие CO2 температура поверхности Земли была бы примерно на 33 градуса по Цельсию ниже, чем в настоящее время, что создало бы крайне неблагоприятные условия для жизни животных и растений. Известно, как менялся химический состав атмосферы за последние 160 тыс. лет. Эти сведения были получены на основе анализа пузырьков воздуха в ледниковых кернах, извлеченных с глубины до 2 км на станции "Восток" в Антарктиде и в Гренландии. Было обнаружено, что в теплые периоды концентрация СО2 и СН4 были примерно в 1,5 раз выше, чем в холодные ледниковые периоды. Эти результаты подтверждают высказанное в 1861 г. Дж. Тиндалем предположение о том, что историю изменения климата Земли можно объяснить изменениями концентрации углекислого газа в атмосфере.

Механизм парникового эффекта (Источник: Climate Vitae Graphics).

Солнечная радиация достигает Земли, часть ее отражается. Большая часть проникает сквозь атмосферу и нагревает поверхность Земли. Землей испускается невидимое инфракрасное (ИК) излучение , в результате чего Земля охлаждается. Однако часть этого ИК-излучения поглощается парниковыми газами в атмосфере и таким образом удерживает тепло. 

Увеличение содержания двуокиси углерода в атмосфере происходит не только естественным путем, а также в результате человеческой деятельности, главным образом за счет сжигания ископаемого топлива и сокращения лесных массивов. Следовательно, необходимо делать различия между естественным парниковым эффектом и созданным человеком (или антропогенным) усиленным парниковым эффектом (или глобальным потеплением). Естественный парниковый эффект поддерживает атмосферу Земли в состоянии теплового баланса, благоприятного для существования животных и растений. Биота же и является естественным регулятором температуры, поскольку может испускать или поглощать СО2 благодаря сложному механизму обратных связей, который формировался и "настраивался" в течение миллионов лет. Антропогенный парниковый эффект, наоборот, нарушает сложившийся тепловой баланс в системе атмосфера-гидросфера-литосфера, и может привести поэтому к катастрафическому повышению температуры Земли. Причиной антропогенного парникового эффекта является увеличение содержания в атмосфере углекислого газа . Это приведет к потеплению климата, а значит, к увеличению таяния ледников и повышению уровня моря, а также к резкому изменению погодных условий во всем мире.

Парниковый эффект. Автомобиль или парник нагреваются на солнце, так как световая энергия, проникающая внутрь через стекло, поглощается и превращается в тепловую, не проходящее через стекло (см рис. 2). Когда тепло таким образом улавливается, температура поднимается. Аналогично нагревается атмосфера Земли: свет сквозь нее проникает, а инфракрасное излучение поглощается парниковыми газами, которые играют роль "одеяла" удерживающего тепло. К примеру, температура и климат, к которому мы привыкли, обеспечиваются концентрацией углекислого газа в атмосфере на уровне 0,03%. Увеличивая эту концентрацию, - мы увеличиваем тенденцию к потеплению климата. Таким образом, чем выше концентрация парниковых газов, тем чувствительнее парниковый эффект.

 
Парниковый эффект.

Парниковые газы составляют около 0,1% всей атмосферы, основные составляющие которой являются азот - 78% и кислород - 21%. Основными парниковыми газами, усиливающие антропогенные изменения в атмосфере, являются двуокись углерода (CO2), метан (CH4), закись азота (N2O), хлорфторуглероды (ХФУ). Леса на нашей планете, занимающие около 28 процентов суши, и мировой океан, занимающий 70 процентов всей поверхности Земли, могут влиять на глобальный углеродный цикл , содержание СО2 в атмосфере и климат. По мере роста леса поглощают углекислый газ из атмосферы и накапливают его в фитомассе и лесном гумусе. По оценкам Всемирного фонда живой природы (World Wildlife Fund) на леса приходится 80 процентов углерода, содержащегося в растительности, и 40 процентов - от общего содержания в почве. Ученые оценивают, что каждый год 1.6±1.0 млрд т выбросов углерода в атмосферу не поглощаются за счет уничтожения лесов и изменения способов землепользования. В мировом океане концентрация углекислого газа на глубине в несколько раз выше, чем у поверхности. Это связано с тем, что запас растворенного в воде неорганического углерода в виде бикарбонатных ионов, находящихся в равновесии с СО2, почти на два порядка больше, чем в атмосфере. Если жизнь в океане прекратится, концентрация неорганического углерода на глубине и у поверхности уравняются, и это приведет к многократному увеличению концентрации СО2 в атмосфере. Следовательно, биота океана регулирует атмосферную концентрацию СО2 и тем самым сохраняет приземную температуру в оптимальных для жизни пределах. Ряд ученых-климатологов полагают, что мировой океан имеет огромный потенциал поглощения СО2, при повышении температуры воды способность поглощения углерода океаном увеличивается. Таким образом, мы можем предположить, что мировой океан возможно сыграет стабилизирующую роль в балансе углекислого газа при глобальном потеплении.