miniaturadeimagen|Un modelo climático global de reconstrucción de cambio de T.ª durante el , a resultas de cinco factores forzantes estudiados y el monto de cambio de T.ª atribuido a cada uno Las causas del calentamiento global, también llamados forzamientos externos, son los mecanismos dominantes externos al sistema climático —pero no necesariamente externos a la Tierra— que causan el calentamiento global observado en el registro de temperaturas., p.2 Las investigaciones se han centrado en las causas del calentamiento observado desde 1979, período en el que la actividad humana ha tenido un crecimiento más rápido y se han podido realizar mediciones satelitales sobre la alta atmósfera.
Las principales causas antropogénicas del calentamiento global son el incremento de las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero. Las principales causas no antropogénicas son las variaciones en la luminosidad solar, las erupciones volcánicas y las variaciones orbitales de la Tierra alrededor del Sol.Hegerl et al., Chapter 9: Understanding and Attributing Climate Change , Section 9.4.1.5: The Influence of Other Anthropogenic and Natural Forcings , en . «Recent estimates indicate a relatively small combined effect of natural forcings on the global mean temperature evolution of the second half of the 20th century, with a small net cooling from the combined effects of solar and volcanic forcings.» p. 690
La «detección» es el proceso de demostrar que el clima ha cambiado en cierto sentido estadístico definido, sin proporcionar una razón para ese cambio. La detección no implica la atribución del cambio detectado a una causa particular. La «atribución» de las causas del cambio climático es el proceso de establecer las causas más probables para el cambio detectado con un cierto nivel de confianza definido.IPCC, Glossary A-D : «Detection and attribution» , en . Véase también Hegerl et al., Section 9.1.2: What are Climate Change Detection and Attribution? , en . La detección y atribución también se pueden aplicar a cambios observados en los sistemas físicos, ecológicos y sociales.Rosenzweig et al., Chapter 1: Assessment of Observed Changes and Responses in Natural and Managed Systems Section 1.2 Methods of detection and attribution of observed changes , en .
La atribución del calentamiento global a la actividad humana se basa que los cambios observados no son consistentes con la variabilidad natural, las causas naturales (no antropogénicas) conocidas tienen un efecto de enfriamiento en este período, y los patrones de cambio en las causas antropogénicas conocidas son coherentes con los cambios observados en el clima.
Causas antropogénicas
Gases de efecto invernadero
thumb|400px|Emisiones per cápita de gases de efecto invernadero por país incluyendo cambios en el uso de la tierra, 2000
miniaturadeimagen|Esquema del efecto invernadero mostrando los flujos de energía entre el espacio, la atmósfera y la superficie de la tierra. El intercambio de energía se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m²). En esta gráfica la radiación absorbida es igual a la emitida, por lo que la Tierra no se calienta ni se enfría.
miniaturadeimagen|Contribución porcentual de las emisiones acumuladas de CO2 asociadas a la energía entre 1751 y 2012 a lo largo de diferentes regiones.
thumb|Atributos de gases de efecto invernadero antropogénicos, con las emisiones contaminantes de ocho sectores principales de la economía, de los cuales los contribuyentes más importantes son la generación de energía eléctrica (agravado en su % destinado a la industria de armas) (muchas de las cuales queman carbón u otros combustibles fósiles), procesos industriales (como las producciones de aviones supersónicos, cemento como los contribuyentes dominantes), transporte combustibles (generalmente combustible fósil), y productos de la agricultura (principalmente metano de los rumiantes y óxido nitroso por el uso de misiles, lanzaderas espaciales, fertilizantes).
El efecto invernadero es el proceso mediante el cual la absorción y emisión de radiación infrarroja por los gases en la atmósfera de un planeta calientan su atmósfera interna y la superficie.
En la Tierra, las cantidades naturales de gases de efecto invernadero tienen un efecto de calentamiento medio de aproximadamente 33 °C., p. 97 , en : «To emit 240 W m–2, a surface would have to have a temperature of around −19 °C. This is much colder than the conditions that actually exist at the Earth's surface (the global mean surface temperature is about 14 °C). Instead, the necessary −19 °C is found at an altitude about 5 km above the surface.»El efecto invernadero produce un aumento de la temperatura mundial media de alrededor de 33 °C en comparación con las predicciones de cuerpo negro sin el efecto invernadero, no una temperatura superficial media de 33 °C. La temperatura media de la superficie del planeta es de aproximadamente 14 °C. Sin la atmósfera, la temperatura promedio de la Tierra estaría muy por debajo del punto de congelación del agua. Los principales gases de efecto invernadero son el vapor de agua (causante de alrededor de 36-70 % del efecto invernadero); el dióxido de carbono (CO2, 9–26 %), el metano (CH4, 4–9 %) y el ozono (O3, 7.3 %). Las nubes también afectan el balance radiativo a través de los forzamientos de nube similares a los gases de efecto invernadero.
Desde la Revolución Industrial, el ser humano empezó a utilizar combustibles fósiles que la Tierra había acumulado en el subsuelo durante su historia geológica. Esto incrementó la cantidad de gases de efecto invernadero en la atmósfera, conduciendo a un aumento del forzamiento radiativo de CO2, metano, ozono troposférico, CFC y el óxido nitroso. El vapor de agua tiene una muy corta vida atmosférica (cerca de diez días) y está casi en un equilibrio dinámico en la atmósfera, por lo que no es un gas forzante en el contexto del calentamiento global. Además, el protocolo de Kioto lista los hidrofluorocarburos (HFCs), perfluorocarburos (PFCs) y hexafluoruro de azufre (SF6), que son totalmente artificiales (es decir, antropogénicos), como gases que también contribuyen al forzamiento radiativo en la atmósfera.
De acuerdo con un estudio publicado en 2026, las concentraciones de CO2 y metano han aumentado en un 52 % y 166 % respectivamente desde el período preindustrial. Estos niveles son mucho más altos que en cualquier otro tiempo durante los últimos ochocientos mil años, período hasta donde se tienen datos fiables extraídos de núcleos de hielo. Evidencia geológica menos directa indica que valores de CO2 mayores a este fueron vistos por última vez hace aproximadamente 20 millones de años.
La quema de combustibles fósiles ha producido alrededor de las tres cuartas partes del aumento en el CO2 por actividad humana en los últimos 20 años. El resto de este aumento se debe principalmente a los cambios en el uso del suelo, especialmente la deforestación.IPCC, Summary for Policymakers , Concentrations of atmospheric greenhouse gases... , p. 7 , en . Estimaciones de las emisiones globales de CO2 en 2011 por el uso de combustibles fósiles, incluido la producción de cemento y el gas residual, fue de 34800 millones de toneladas (9.5 ± 0.5 PgC), un incremento del 54 % respecto a las emisiones de 1990. El mayor contribuyente fue la quema de carbón (43 %), seguido por el petróleo (34 %), el gas (18 %), el cemento (4.9 %) y el gas residual (0.7 %).
En mayo de 2013, se informó que las mediciones de CO2 tomadas en el principal estándar de referencia del mundo (ubicado en Mauna Loa) superaron las 400 ppm. Las concentraciones mensuales del CO2 global excedieron las 400 ppm en marzo de 2015, probablemente por primera vez en varios millones de años.}En 2023, un grupo de científicos publicó un estudio en la revista Science que demuestra que es probable que los niveles de CO2 no hayan sido tan altos como los actuales en 14 millones de años. Cerca de la mitad del CO2 proveniente de la quema de combustibles fósiles no es absorbido ni por la vegetación ni los océanos y permanece en la atmósfera.}}
Durante las últimas tres décadas del siglo XX, el crecimiento del producto interno bruto per cápita y el crecimiento poblacional fueron los principales impulsores del aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero.Rogner, H.-H., et al., Chap. 1, Introduction , Section 1.3.1.2: Intensities , en . Las emisiones de CO2 siguen aumentando debido a la quema de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo. Las emisiones pueden ser atribuidas a las diferentes regiones. La atribución de emisiones por el cambio de uso del suelo posee una incertidumbre considerable.Banuri et al., Chapter 3: Equity and Social Considerations, Section 3.3.3: Patterns of greenhouse gas emissions, and Box 3.1, pp. 92-93 , en .
Se han proyectado escenarios de emisiones, estimaciones de los cambios en los niveles futuros de emisiones de gases de efecto invernadero, que dependen de evoluciones económicas, sociológicas, tecnológicas y naturales inciertas.Fisher et al., Chapter 3: Issues related to mitigation in the long-term context , Section 3.1: Emissions scenarios: Issues related to mitigation in the long term context , en . En la mayoría de los escenarios, las emisiones siguen aumentando durante el presente siglo, mientras que en unos pocos las emisiones se reducen.Morita, Chapter 2: Greenhouse Gas Emission Mitigation Scenarios and Implications , Section 2.5.1.4: Emissions and Other Results of the SRES Scenarios , en .Rogner et al., Ch. 1: Introduction , Figure 1.7 , en . Las reservas de combustibles fósiles son abundantes y no van a limitar las emisiones de carbono en el siglo XXI.IPCC, Summary for Policymakers , Introduction, paragraph 6 , en . Se han utilizado los escenarios de emisiones, junto con el modelado del ciclo del carbono, para producir estimaciones de cómo las concentraciones atmosféricas de gases de efecto invernadero podrían cambiar en el futuro. Usando los seis escenarios SRES del IPCC, los modelos sugieren que para 2100 la concentración atmosférica de CO2 podría llegar entre 541 y 970 ppm.Prentence et al., Chapter 3: The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide Executive Summary , en . Esto es un 90-250 % mayor a la concentración en el año 1750.
Los medios de comunicación populares y el público a menudo confunden el calentamiento global con el agotamiento del ozono, es decir, la destrucción del ozono estratosférico por clorofluorocarburos.Newell, P. J., 2000: Climate for change: non-state actors and the global politics of greenhouse. Cambridge University Press, ISBN 0-521-63250-1. Aunque hay unas pocas áreas de vinculación, la relación entre los dos no es fuerte. La reducción del ozono estratosférico ha tenido una ligera influencia hacia el enfriamiento en las temperaturas superficiales, mientras que el aumento del ozono troposférico ha tenido un efecto de calentamiento algo mayor.
Uso de tierras
El cambio climático es atribuido al uso de la tierra por dos razones principales. Mientras el 66 % de las emisiones antropogénicas de CO2 en los últimos 250 años resultan del quemado de combustibles fósiles, 33 % por cambios en el uso de la tierra, primariamente deforestación. La deforestación reduce tanto la cantidad de CO2 absorbido por las regiones deforestadas y lanza gases de invernadero directamente, junto con aerosoles, a través de la quema de biomasa que frecuentemente los acompaña. La segunda razón del cambio climático ha sido atribuido al uso de las tierras sobre el albedo terrestre que se altera frecuentemente por el uso, que acompaña a los forzantes radiativos. Este es un efecto más significativo localmente que globalmente.