تاريخ علم تغير المناخ

منذ القدم، كان يُعتقد أن مناخ منطقة ما قد يتغير عبر القرون. فعلى سبيل المثال، ذكر ثيوفراستوس ، تلميذ الفيلسوف اليوناني القديم أرسطو في القرن الرابع قبل الميلاد، كيف أن تجفيف المستنقعات جعل منطقة معينة أكثر عرضة للتجمد، وتكهن بأن الأراضي أصبحت أكثر دفئًا عندما أدى إزالة الغابات إلى تعريضها لأشعة الشمس. وفي القرن الأول قبل الميلاد، كتب الكاتب والمعماري الروماني فيتروفيوس عن المناخ وعلاقته بهندسة المساكن وكيفية اختيار مواقع المدن. ^{[ 9 ] [ 10 ]} ورأى علماء عصر النهضة الأوروبيون ، ومن بعدهم ، أن إزالة الغابات والري والرعي قد غيرت الأراضي المحيطة بالبحر الأبيض المتوسط ​​منذ القدم؛ ورأوا أنه من المعقول أن تكون هذه التدخلات البشرية قد أثرت على الطقس المحلي. ^{[ 11 ] [ 12 ]} في كتابه الذي نُشر عام 1088، روّج العالم والسياسي الصيني شين كو، من أسرة سونغ الشمالية ، لنظرية التغير المناخي التدريجي على مر القرون، وذلك بعد اكتشاف خيزران متحجر قديم محفوظ تحت الأرض في منطقة يانتشو الجافة والقاحلة شمال الصين ، والتي تُعرف اليوم باسم يانآن في مقاطعة شنشي، بعيدًا عن المناطق الأكثر دفئًا ورطوبة في الصين حيث ينمو الخيزران عادةً. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

أحدث تحويل شرق أمريكا الشمالية من غابات إلى أراضٍ زراعية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر تغييرًا واضحًا خلال جيل واحد. منذ أوائل القرن التاسع عشر، اعتقد كثيرون أن هذا التحول كان يُحسّن مناخ المنطقة، وربما نحو الأفضل. عندما استولى المزارعون في أمريكا، الذين لُقّبوا بـ"مُستصلحي الأرض"، على السهول الكبرى ، اعتقدوا أن " المطر يتبع المحراث ". ^{[ 15 ] [ 16 ]} لكن خبراء آخرين خالفوا هذا الرأي، وجادل بعضهم بأن إزالة الغابات تسببت في جريان سريع لمياه الأمطار وفيضانات، بل وربما أدت إلى انخفاض معدل هطول الأمطار. وأشار أكاديميون أوروبيون، مُقترحين أن المناطق المعتدلة التي يسكنها " العرق القوقازي " كانت متفوقة بطبيعتها لانتشار الحضارة، إلى أن سكان الشرق الأدنى القديم قد حوّلوا أراضيهم الخصبة إلى صحاري قاحلة دون اكتراث. ^{[ 17 ]}

في غضون ذلك، بدأت وكالات الأرصاد الجوية الوطنية بجمع كميات هائلة من البيانات الموثوقة حول درجات الحرارة وهطول الأمطار وما شابه. وعند تحليل هذه البيانات، تبين وجود العديد من الارتفاعات والانخفاضات، ولكن دون أي تغيير ثابت طويل الأمد. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر، تحول الرأي العلمي بشكل حاسم ضد أي اعتقاد بتأثير الإنسان على المناخ. ومهما كانت التأثيرات الإقليمية، لم يتخيل أحد تقريبًا أن بإمكان البشر التأثير على مناخ الكوكب ككل. ^{[ 17 ]}

منذ منتصف القرن السابع عشر، سعى علماء الطبيعة إلى التوفيق بين الفلسفة الميكانيكية واللاهوت، في البداية ضمن إطار زمني توراتي . وبحلول أواخر القرن الثامن عشر، ازداد قبول فكرة العصور ما قبل التاريخية. ووجد الجيولوجيون أدلة على تعاقب العصور الجيولوجية مع تغيرات مناخية. وظهرت نظريات متنافسة مختلفة حول هذه التغيرات؛ فقد اقترح بوفون أن الأرض بدأت ككرة متوهجة وكانت تبرد تدريجيًا. وكان جيمس هاتون ، الذي عُرفت أفكاره عن التغير الدوري على مدى فترات زمنية طويلة باسم مبدأ التوحيد ، من بين أولئك الذين وجدوا دلائل على نشاط جليدي سابق في أماكن دافئة جدًا بحيث لا تسمح بوجود الأنهار الجليدية في العصر الحديث. ^{[ 18 ]}

في عام 1815، وصف جان بيير بيرودان لأول مرة كيف يمكن أن تكون الأنهار الجليدية مسؤولة عن الصخور العملاقة التي تُرى في الوديان الجبلية. أثناء تجوله في وادي باين ، لاحظ صخورًا جرانيتية ضخمة متناثرة في أرجاء الوادي الضيق. أدرك أن تحريك مثل هذه الصخور الضخمة يتطلب قوة هائلة. كما لاحظ كيف تركت الأنهار الجليدية خطوطًا على الأرض، واستنتج أن الجليد هو الذي حمل الصخور إلى أسفل الوديان. ^{[ 19 ]}

قوبلت فكرته في البداية بالتشكيك. كتب جان دي شاربنتييه : "وجدت فرضيته غريبة للغاية، بل ومبالغ فيها، لدرجة أنني اعتبرتها غير جديرة بالدراسة أو حتى التفكير فيها". ^{[ 20 ]} على الرغم من رفض شاربنتييه المبدئي، أقنع بيرودان في النهاية إغناز فينيتز بأنها قد تستحق الدراسة. أقنع فينيتز شاربنتييه، الذي بدوره أقنع العالم المؤثر لويس أغاسيز بصحة نظرية العصر الجليدي. ^{[ 19 ]}

طوّر أغاسيز نظريةً أطلق عليها اسم " العصر الجليدي "، وهي الفترة التي غطت فيها الأنهار الجليدية أوروبا وجزءًا كبيرًا من أمريكا الشمالية. في عام 1837، كان أغاسيز أول من اقترح علميًا أن الأرض قد خضعت لعصر جليدي سابق . ^{[ 21 ]} كان ويليام بوكلاند من أبرز المؤيدين في بريطانيا لنظرية جيولوجيا الفيضانات ، التي عُرفت لاحقًا باسم نظرية الكوارث ، والتي فسّرت الصخور المتناثرة وغيرها من "الرواسب الطميية" على أنها بقايا من الطوفان المذكور في الكتاب المقدس . وقد عارض تشارلز لايل هذه النظرية بشدة ، مُقدّمًا نسخةً مُعدّلة من نظرية هاتون، وتخلّى عنها بوكلاند وغيره من الجيولوجيين المؤيدين لنظرية الكوارث تدريجيًا. أقنعت رحلة ميدانية إلى جبال الألب مع أغاسيز في أكتوبر 1838 بوكلاند بأن التضاريس في بريطانيا ناتجة عن التجلد، وقد أيّد كلٌّ من بوكلاند ولايل بشدة نظرية العصر الجليدي التي لاقت قبولًا واسعًا بحلول سبعينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 18 ]}

قبل طرح مفهوم العصور الجليدية، استنتج جوزيف فورييه عام 1824، استنادًا إلى الفيزياء، أن الغلاف الجوي للأرض يُبقي الكوكب أكثر دفئًا مما لو كان في فراغ. أدرك فورييه أن الغلاف الجوي ينقل موجات الضوء المرئي بكفاءة إلى سطح الأرض. تمتص الأرض الضوء المرئي وتُصدر إشعاعًا تحت أحمر استجابةً لذلك، لكن الغلاف الجوي لا ينقل الأشعة تحت الحمراء بكفاءة، مما يؤدي بالتالي إلى ارتفاع درجات حرارة السطح. كما اشتبه في أن الأنشطة البشرية قد تؤثر على توازن الإشعاع ومناخ الأرض، على الرغم من أنه ركز بشكل أساسي على تغيرات استخدام الأراضي . في ورقة بحثية نُشرت عام 1827، ذكر فورييه ^{[ 22 ]}

إن نشأة المجتمعات البشرية وتطورها، بفعل القوى الطبيعية، قادرة على تغيير حالة سطح الأرض وتوزيع المياه وحركة الهواء بشكل ملحوظ، وفي مناطق شاسعة. وتؤدي هذه التأثيرات إلى تباين متوسط ​​درجة الحرارة على مدى قرون عديدة، لأن المعادلات التحليلية تتضمن معاملات تتعلق بحالة سطح الأرض، والتي تؤثر بشكل كبير على درجة الحرارة.

استند عمل فورييه إلى اكتشافات سابقة: ففي عام 1681، لاحظ إدمي ماريوت أن الزجاج، على الرغم من شفافيته لأشعة الشمس، يحجب الحرارة الإشعاعية . ^{[ 23 ] [ 24 ]} وفي حوالي عام 1774، أثبت هوراس بينيديكت دي سوسير أن الأجسام الدافئة غير المضيئة تُصدر حرارة تحت الحمراء ، واستخدم صندوقًا معزولًا مغطى بالزجاج لحصر وقياس الحرارة المنبعثة من ضوء الشمس. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

اقترح الفيزيائي كلود بوييه في عام 1838 أن بخار الماء وثاني أكسيد الكربون قد يحبسان الأشعة تحت الحمراء ويسخنان الغلاف الجوي، ولكن لم يكن هناك حتى الآن دليل تجريبي على امتصاص هذه الغازات للحرارة من الإشعاع الحراري. ^{[ 27 ]}

في عام 1856، درست يونيس نيوتن فوت تأثير أشعة الشمس على الغازات المختلفة ، حيث وصفت تجاربها باستخدام أنابيب زجاجية معرضة لأشعة الشمس. ووجدت أن تأثير الشمس على الهواء المضغوط أكبر منه على الهواء المفرغ من الهواء، وأكبر على الهواء الرطب منه على الهواء الجاف. وأضافت: "ثالثًا، وجدت أن أعلى تأثير لأشعة الشمس يكون على غاز ثاني أكسيد الكربون". وتابعت: "إن وجود هذا الغاز في الغلاف الجوي سيرفع درجة حرارة الأرض؛ وإذا كان الهواء، كما يفترض البعض، قد اختلط به بنسبة أكبر في فترة ما من تاريخ الأرض مقارنةً بالوقت الحاضر، فإن ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن ذلك، بالإضافة إلى زيادة الوزن، كان حتميًا". وقدّم البروفيسور جوزيف هنري بحثها في اجتماع الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في أغسطس 1856، ووصفه الصحفي ديفيد أميس ويلز بأنه مذكرة موجزة ؛ ونُشرت ورقتها البحثية في وقت لاحق من ذلك العام في المجلة الأمريكية للعلوم والفنون . لم يلاحظها إلا القليل، ولم يتم إعادة اكتشافها إلا في القرن الحادي والعشرين، ^{[ 28 ] [ 3 ] [ 29 ] [ 30 ]}

طوّر جون تيندال عمل فورييه خطوةً أخرى عام 1859 عندما بنى جهازًا لدراسة امتصاص الأشعة تحت الحمراء في غازات مختلفة. ووجد أن بخار الماء والهيدروكربونات مثل الميثان (CH4 ₎ وثاني أكسيد الكربون ( CO2 ₎ تحجب الإشعاع بقوة. وأدرك أنه بدون هذه الغازات سيتجمد الكوكب بسرعة. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

اقترح بعض العلماء أن العصور الجليدية وغيرها من التغيرات المناخية الكبرى تعود إلى تغيرات في كمية الغازات المنبعثة من البراكين . لكن هذا لم يكن سوى أحد الأسباب المحتملة العديدة. ومن الاحتمالات الواضحة الأخرى التغيرات الشمسية . كما أن تحولات التيارات المحيطية قد تفسر العديد من التغيرات المناخية. فعلى مدى ملايين السنين، يؤدي ارتفاع وانخفاض السلاسل الجبلية إلى تغيير أنماط كل من الرياح والتيارات المحيطية. أو ربما لم يتغير مناخ قارة ما على الإطلاق، بل أصبح أكثر دفئًا أو برودة بسبب تحرك القطب الشمالي (انتقال القطب الشمالي إلى موقع خط الاستواء السابق أو ما شابه). وقد تعددت النظريات في هذا الشأن.

على سبيل المثال، في منتصف القرن التاسع عشر، نشر جيمس كرول حساباتٍ توضح كيف تؤثر جاذبية الشمس والقمر والكواكب بشكلٍ طفيف على حركة الأرض واتجاهها. يتذبذب ميل محور الأرض وشكل مدارها حول الشمس بشكلٍ طفيف في دوراتٍ تستمر لعشرات آلاف السنين. خلال بعض الفترات، كان نصف الكرة الشمالي يتلقى كميةً أقل من ضوء الشمس خلال فصل الشتاء مقارنةً بالقرون الأخرى. كان الثلج يتراكم، عاكساً ضوء الشمس ومؤدياً إلى عصر جليدي مستدام. ^{[ 20 ] [ 33 ]} مع ذلك، وجد معظم العلماء أفكار كرول -وجميع نظريات تغير المناخ الأخرى- غير مقنعة.

في عام 1896، قام سفانتي أرهينيوس بحساب تأثير مضاعفة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على أنه زيادة في درجات حرارة السطح بمقدار 5-6 درجات مئوية.

تي سي تشامبرلين

تنسب هذه المقالة التي نُشرت عام 1902 إلى سفانتي أرهينيوس نظرية مفادها أن احتراق الفحم قد يؤدي في النهاية إلى انقراض البشر . ^{[ 34 ]}

تصف هذه المقالة التي نُشرت عام 1912، والتي نُشرت سابقًا في مجلة Popular Mechanics ، بإيجاز ظاهرة الاحتباس الحراري، موضحة كيف يؤدي حرق الفحم إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون الذي يسبب تغير المناخ. ^{[ 35 ]}

بحلول أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر، حاول صموئيل بيربونت لانغلي، بالتعاون مع فرانك دبليو. فيري ^{[ 36 ] ، تحديد درجة حرارة سطح القمر عن طريق قياس الإشعاع تحت الأحمر المنبعث منه والواصل إلى الأرض. [ 37 ]} وقد حددت زاوية القمر في السماء وقت إجراء القياس كمية _ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء التي كان على إشعاع القمر اختراقها للوصول إلى سطح الأرض، مما أدى إلى ضعف القياسات عندما كان القمر منخفضًا في السماء. لم تكن هذه النتيجة مفاجئة، نظرًا لأن العلماء كانوا على دراية بامتصاص الإشعاع تحت الأحمر لعقود.

في عام 1896، استخدم سفانتي أرهينيوس ملاحظات لانغلي حول زيادة امتصاص الأشعة تحت الحمراء عند مرور أشعة القمر عبر الغلاف الجوي بزاوية منخفضة، حيث تصطدم بكمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون ( CO2 ₎ ، لتقدير تأثير التبريد الجوي الناتج عن انخفاض مستقبلي في تركيز _CO2 . أدرك أرهينيوس أن الغلاف الجوي الأكثر برودة سيحتوي على كمية أقل من بخار الماء (وهو غاز دفيئة آخر )، وحسب تأثير التبريد الإضافي. كما أدرك أن هذا التبريد سيزيد من الغطاء الثلجي والجليدي في خطوط العرض العليا، مما يجعل الكوكب يعكس المزيد من ضوء الشمس وبالتالي يبرد أكثر، كما افترض جيمس كرول . إجمالاً، حسب أرهينيوس أن خفض تركيز CO2 إلى _النصف يكفي لإحداث عصر جليدي. كما حسب أن مضاعفة تركيز CO2 _في الغلاف الجوي ستؤدي إلى ارتفاع إجمالي في درجة الحرارة يتراوح بين 5 و6 درجات مئوية. ^{[ 38 ]}

علاوة على ذلك، كان زميل أرهينيوس، أرفيد هوغبوم ، الذي اقتُبس منه مطولًا في دراسة أرهينيوس عام 1896 بعنوان "تأثير حمض الكربونيك في الهواء على درجة حرارة الأرض " ^{[ 39 ]} ، يحاول تحديد كمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من المصادر الطبيعية _لفهم دورة الكربون العالمية . ووجد هوغبوم أن إنتاج الكربون المُقدَّر من المصادر الصناعية في تسعينيات القرن التاسع عشر (وخاصةً حرق الفحم) كان مُقاربًا للمصادر الطبيعية. ^{[ 40 ]} رأى أرهينيوس أن هذا الانبعاث البشري للكربون سيؤدي في النهاية إلى اختلال في توازن الطاقة مع ارتفاع درجة الحرارة . ومع ذلك، نظرًا لانخفاض معدل إنتاج ثاني أكسيد الكربون نسبيًا _في عام 1896، اعتقد أرهينيوس أن الاحترار سيستغرق آلاف السنين، وتوقع أن يكون مفيدًا للبشرية. ^{[ 40 ] [ 41 ]} في عام 1908، نقّح هذا التوقع ليُصبح مئات السنين نظرًا لتزايد معدل استهلاك الوقود باستمرار، وتوقع أن يُفيد هذا البشرية خلال حياته. ^{[ 42 ]}

في عام 1899، طوّر توماس كراودر تشامبرلين بالتفصيل فكرة أن التغيرات المناخية قد تنتج عن تغيرات في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ^{[ 43 ]} كتب تشامبرلين في كتابه الصادر عام 1899 بعنوان " محاولة لصياغة فرضية عمل حول سبب العصور الجليدية على أساس الغلاف الجوي" :

أظهرت دراسات تيندال، وليشر وبريتنر، وكيلر، ورونتجن، وأرهينيوس، أن لثاني أكسيد الكربون وبخار الماء في الغلاف الجوي قدرة ملحوظة على امتصاص أشعة الحرارة والاحتفاظ بها مؤقتًا، بينما يمتلك الأكسجين والنيتروجين والأرجون في الغلاف الجوي هذه القدرة بدرجة ضئيلة فقط. وبالتالي، فإن تأثير ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء يتمثل في تغطية الأرض بغلاف ماص للحرارة.  ويمكن تلخيص النتائج العامة المترتبة على زيادة أو نقصان كمية ثاني أكسيد الكربون والماء في الغلاف الجوي على النحو التالي:

• أ. تؤدي الزيادة، من خلال زيادة امتصاص الطاقة الإشعاعية للشمس ، إلى رفع متوسط ​​درجة الحرارة، بينما يؤدي الانخفاض إلى خفضها. ويُقدّر الدكتور أرهينيوس، استنادًا إلى مناقشة رياضية مُفصّلة لملاحظات البروفيسور لانغلي، أن زيادة ثاني أكسيد الكربون إلى ضعفين أو ثلاثة أضعاف الكمية الحالية سترفع متوسط ​​درجة الحرارة بمقدار 8 أو 9 درجات  مئوية، وستؤدي إلى مناخ معتدل يُشبه المناخ الذي ساد في العصر الثالث الأوسط. من ناحية أخرى، فإن انخفاض كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى ما بين 55 و62% من الكمية الحالية، سيخفض متوسط ​​درجة الحرارة بمقدار 4 أو 5 درجات مئوية، مما سيؤدي إلى تجلد يُضاهي تجلد العصر البليستوسيني.
• ب. من الآثار الأخرى لزيادة ونقصان كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، تساوي درجات حرارة سطح الأرض من جهة، أو تباينها من جهة أخرى. [...] ^{[ 44 ]}

صاغ نيلز غوستاف إيكهولم مصطلح " تأثير الاحتباس الحراري " لوصف هذه الظاهرة عام 1901. ^{[ 45 ]} ومن الأهمية بمكان أن إيكهولم أدرك أن بخار الماء يُضخّم تغير المناخ وليس مُسبباً له، لأن الماء قابل للتكثيف. ^{[ ملاحظة 1 ] [ 46 ]} لذا، تلعب كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي دوراً رئيسياً في تحديد كمية بخار الماء فيه. ^{[ 46 ]}

تعرضت حسابات أرهينيوس للطعن، واندمجت في نقاش أوسع حول ما إذا كانت التغيرات الجوية قد تسببت في العصور الجليدية. وأظهرت المحاولات التجريبية لقياس امتصاص الأشعة تحت الحمراء في المختبر اختلافات طفيفة نتيجة ارتفاع مستويات _ثاني أكسيد الكربون ، كما وجدت تداخلاً كبيراً بين امتصاص _ثاني أكسيد الكربون وامتصاص بخار الماء، مما يشير إلى أن زيادة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لن يكون لها تأثير مناخي يُذكر. وقد تبين لاحقاً أن هذه التجارب المبكرة لم تكن دقيقة بما فيه الكفاية، نظراً لتوافر الأجهزة في ذلك الوقت. كما اعتقد العديد من العلماء أن المحيطات ستمتص بسرعة أي فائض من ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 40 ]}

لم تكن النظريات الأخرى لأسباب تغير المناخ أفضل حالًا. تمثلت التطورات الرئيسية في علم المناخ القديم القائم على الملاحظة ، حيث عمل علماء في مختلف فروع الجيولوجيا على تطوير طرق للكشف عن المناخات القديمة. في عام 1929، وجد ويلموت هـ. برادلي أن الطبقات الطينية السنوية المترسبة في قيعان البحيرات تُظهر دورات مناخية. ولاحظ أندرو إليكوت دوغلاس مؤشرات قوية على تغير المناخ في حلقات الأشجار . فلاحظ أن الحلقات كانت أرق في السنوات الجافة، وأشار إلى تأثيرات مناخية ناتجة عن التغيرات الشمسية، لا سيما فيما يتعلق بندرة البقع الشمسية في القرن السابع عشر ( الحد الأدنى لموندر ) التي لاحظها سابقًا ويليام هيرشل وآخرون. مع ذلك، وجد علماء آخرون أسبابًا وجيهة للتشكيك في قدرة حلقات الأشجار على كشف أي شيء يتجاوز التغيرات الإقليمية العشوائية. ولم تترسخ قيمة حلقات الأشجار لدراسة المناخ بشكل قاطع حتى ستينيات القرن العشرين. ^{[ 47 ] [ 48 ]}

خلال ثلاثينيات القرن العشرين، كان عالم الفيزياء الفلكية تشارلز غريلي أبوت من أشدّ المدافعين عن الربط بين الشمس والمناخ . وبحلول أوائل عشرينيات القرن نفسه، خلص إلى أن تسمية "الثابت" الشمسي كانت خاطئة، إذ أظهرت ملاحظاته تغيرات كبيرة ربطها بمرور البقع الشمسية على سطح الشمس. وتابع هو وعدد قليل من العلماء الآخرين هذا الموضوع حتى ستينيات القرن العشرين، مقتنعين بأن تغيرات البقع الشمسية سبب رئيسي لتغير المناخ. في المقابل، أبدى علماء آخرون شكوكًا. ^{[ 47 ] [ 48 ]} ومع ذلك، لاقت محاولات ربط الدورة الشمسية بالدورات المناخية رواجًا في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. وأعلن علماء مرموقون عن وجود علاقات أكدوا أنها موثوقة بما يكفي للتنبؤ. ولكن عاجلًا أم آجلًا، فشلت جميع التنبؤات، وفقد الموضوع مصداقيته. ^{[ 49 ]}

في غضون ذلك، قام ميلوتين ميلانكوفيتش ، بالاستناد إلى نظرية جيمس كرول ، بتحسين الحسابات المعقدة للمسافات والزوايا المتغيرة لإشعاع الشمس مع تأثير الشمس والقمر التدريجي على مدار الأرض. وتطابقت بعض الملاحظات للطبقات الطينية التي تغطي قاع البحيرات مع توقعات دورة ميلانكوفيتش التي تستغرق حوالي 21000 عام. ومع ذلك، رفض معظم الجيولوجيين النظرية الفلكية، إذ لم يتمكنوا من مطابقة توقيت ميلانكوفيتش مع التسلسل المقبول، الذي لم يتضمن سوى أربعة عصور جليدية، جميعها أطول بكثير من 21000 عام. ^{[ 50 ]}

في عام 1938، حاول غاي ستيوارت كاليندر إحياء نظرية أرهينيوس حول ظاهرة الاحتباس الحراري. وقدّم كاليندر أدلةً على ارتفاع كلٍّ من درجة الحرارة ومستوى _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي خلال نصف القرن الماضي، وجادل بأن القياسات الطيفية الحديثة أظهرت فعالية هذا الغاز في امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي. ومع ذلك، استمرّ معظم الرأي العلمي في التشكيك في النظرية أو تجاهلها. ^{[ 51 ]}

أظهرت تقنيات التحليل الطيفي المحسّنة في خمسينيات القرن الماضي أن خطوط امتصاص _ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء لا تتداخل تمامًا. كما أدرك علماء المناخ أن كمية بخار الماء في طبقات الجو العليا ضئيلة. وقد بيّن هذان التطوران أن تأثير _ثاني أكسيد الكربون في الاحتباس الحراري لن يتلاشى أمام تأثير بخار الماء. ^{[ 52 ] [ 40 ]}

في عام 1955، أظهر تحليل نظائر الكربون-14 الذي أجراه هانز سويس أن _ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الوقود الأحفوري لا يمتصه المحيط فورًا. وفي عام 1956، نشر جيلبرت بلاس نتائج بحثه الرائد حول العلاقة بين ثاني أكسيد الكربون _في الغلاف الجوي ومتوسط ​​درجة الحرارة العالمية. وأشارت نتائجه إلى أن مضاعفة تركيز _ثاني أكسيد الكربون ستؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الكوكب بمقدار 3.6 درجة مئوية. ^{[ 53 ]} وفي عام 1957، أدى فهم أفضل لكيمياء المحيطات إلى إدراك روجر ريفيل أن الطبقة السطحية للمحيط لديها قدرة محدودة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون، كما تنبأ بارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون، وهو ما أثبته لاحقًا تشارلز ديفيد كيلينج . ^{[ 54 ]} وبحلول أواخر الخمسينيات، ازداد عدد العلماء الذين جادلوا بأن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون قد تُشكل مشكلة، حيث توقع بعضهم في عام 1959 أن يرتفع تركيز _ثاني أكسيد الكربون بنسبة ₂₅ % بحلول عام 2000، مع ما قد يترتب على ذلك من آثار "جذرية" على المناخ. ^{[ 40 ]} 

في الذكرى المئوية لصناعة النفط الأمريكية عام 1959 ، والتي نظمها المعهد الأمريكي للبترول وكلية كولومبيا للدراسات العليا في إدارة الأعمال، قال إدوارد تيلر : "لقد حُسب أن ارتفاع درجة الحرارة بما يعادل زيادة بنسبة 10% في ثاني أكسيد الكربون سيكون كافيًا لإذابة الغطاء الجليدي وإغراق نيويورك...  في الوقت الحالي، ارتفع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بنسبة 2% عن المعدل الطبيعي. وبحلول عام 1970، قد يصل إلى 4%، وبحلول عام 1980 إلى 8%، وبحلول عام 1990 إلى 16% إذا استمررنا في تزايد استخدام الوقود التقليدي بشكل مطرد." ^{[ 55 ]} في عام 1960، أثبت تشارلز ديفيد كيلينج أن مستوى _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كان في ازدياد بالفعل. وتزايد القلق عامًا بعد عام مع ارتفاع " منحنى كيلينج " _لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي .

ظهرت أدلة أخرى على طبيعة تغير المناخ في منتصف ستينيات القرن الماضي من خلال تحليل عينات من أعماق البحار أجراه سيزار إميلياني، وتحليل الشعاب المرجانية القديمة أجراه والاس برويكر وزملاؤه. فبدلاً من أربعة عصور جليدية طويلة ، وجدوا عددًا كبيرًا من العصور الجليدية الأقصر في تسلسل منتظم. وبدا أن توقيت العصور الجليدية يتحدد بالتحولات المدارية الطفيفة لدورات ميلانكوفيتش . وبينما ظل هذا الأمر مثيرًا للجدل، بدأ البعض يشير إلى أن النظام المناخي حساس للتغيرات الطفيفة، ويمكن أن ينقلب بسهولة من حالة مستقرة إلى حالة غير مستقرة . ^{[ 50 ]}

في غضون ذلك، بدأ العلماء باستخدام الحواسيب لتطوير نسخ أكثر تطورًا من حسابات أرهينيوس. في عام 1967، مستفيدين من قدرة الحواسيب الرقمية على دمج منحنيات الامتصاص عدديًا، أجرى سيوكورو مانابي وريتشارد ويذرالد أول حساب تفصيلي لتأثير الاحتباس الحراري مع مراعاة الحمل الحراري ( نموذج مانابي-ويذرالد الإشعاعي-الحملي أحادي البعد ). ^{[ 56 ] [ 57 ]} ووجدا أنه في غياب تأثيرات التغذية الراجعة غير المعروفة، مثل تغيرات السحب، فإن مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون عن مستواه الحالي ستؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة العالمية  بمقدار درجتين مئويتين تقريبًا . لهذا العمل، ولأعمال أخرى ذات صلة، مُنح مانابي جزءًا من جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2021. ^{[ 58 ]}

بحلول ستينيات القرن العشرين، أصبح تلوث الهواء بالجسيمات الدقيقة (الضباب الدخاني) مشكلة محلية خطيرة في العديد من المدن، وبدأ بعض العلماء يتساءلون عما إذا كان تأثير التبريد الناتج عن تلوث الجسيمات الدقيقة سيؤثر على درجات الحرارة العالمية. لم يكن العلماء متأكدين مما إذا كان تأثير التبريد الناتج عن تلوث الجسيمات الدقيقة أو تأثير الاحترار الناتج عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري هو السائد، ولكن بغض النظر عن ذلك، بدأوا يشتبهون في أن الانبعاثات البشرية قد تُحدث اضطرابًا في المناخ في القرن الحادي والعشرين، إن لم يكن قبل ذلك. في كتابه " قنبلة السكان" الصادر عام 1968 ، كتب بول ر. إيرليخ : "يتفاقم تأثير الاحتباس الحراري الآن بسبب الارتفاع الكبير في مستوى ثاني أكسيد الكربون  ... [ويُقابل ذلك] بسحب منخفضة المستوى ناتجة عن آثار الطائرات والغبار والملوثات الأخرى  ... في الوقت الحالي، لا يمكننا التنبؤ بالنتائج المناخية الإجمالية لاستخدامنا الغلاف الجوي كمكب للنفايات." ^{[ 59 ]}

بلغت الجهود المبذولة لإنشاء سجل عالمي لدرجات الحرارة، والتي بدأت عام 1938، ذروتها عام 1963، عندما قدم ج. موراي ميتشل أحد أوائل عمليات إعادة بناء درجات الحرارة الحديثة. شملت دراسته بيانات من أكثر من 200 محطة أرصاد جوية، جمعتها سجلات الطقس العالمية، ^{[ 60 ]} والتي استُخدمت لحساب متوسط ​​درجة الحرارة حسب خطوط العرض. في عرضه، أوضح موراي أن درجات الحرارة العالمية ارتفعت باطراد بدءًا من عام 1880 حتى عام 1940. بعد ذلك، ظهر اتجاه تبريد استمر لعقود. ساهم عمل موراي في القبول العام لاحتمالية وجود اتجاه تبريد عالمي . ^{[ 61 ] [ 62 ]}

في عام 1965، حذر التقرير التاريخي "استعادة جودة بيئتنا" الصادر عن اللجنة الاستشارية العلمية للرئيس الأمريكي ليندون جونسون من الآثار الضارة لانبعاثات الوقود الأحفوري:

قد يكون للجزء المتبقي في الغلاف الجوي تأثير كبير على المناخ؛ فثاني أكسيد الكربون شبه شفاف للضوء المرئي، ولكنه يمتص ويعكس الأشعة تحت الحمراء بقوة، خاصة في الأطوال الموجية من 12 إلى 18 ميكرون؛ وبالتالي، فإن زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن تعمل، تمامًا مثل الزجاج في الدفيئة، على رفع درجة حرارة الهواء السفلي. ^{[ 43 ]}

استخدمت اللجنة بيانات إعادة بناء درجات الحرارة العالمية وبيانات ثاني أكسيد الكربون التي جمعها تشارلز ديفيد كيلينغ وزملاؤه، والتي توفرت مؤخرًا، للتوصل إلى استنتاجاتها. وأعلنت أن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو نتيجة مباشرة لحرق الوقود الأحفوري. وخلصت اللجنة إلى أن الأنشطة البشرية واسعة النطاق بما يكفي لإحداث تأثير عالمي كبير، يتجاوز نطاق المنطقة التي تُمارس فيها هذه الأنشطة. وكتبت اللجنة: "يجري الإنسان، دون أن يدري، تجربة جيوفيزيائية هائلة". ^{[ 62 ]}

في عام 1966 ، حذر غلين تي سيبورغ ، الحائز على جائزة نوبل ورئيس لجنة الطاقة الذرية الأمريكية، من أزمة المناخ قائلاً: "بالمعدل الذي نضيف به ثاني أكسيد الكربون إلى غلافنا الجوي حاليًا (ستة مليارات طن سنويًا)، ففي غضون العقود القليلة القادمة، قد يتغير التوازن الحراري للغلاف الجوي بما يكفي لإحداث تغييرات ملحوظة في المناخ - تغييرات قد لا نملك أي وسيلة للسيطرة عليها حتى لو حققنا بحلول ذلك الوقت تقدمًا كبيرًا في برامجنا لتعديل الطقس ." ^{[ 63 ]}

مذكرة عام 1969 إلى جون إيرليشمان ، مستشار البيت الأبيض في عهد ريتشارد نيكسون

   يُشبه ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لوحًا زجاجيًا في دفيئة. عادةً ما يكون تركيز _ثاني أكسيد الكربون في دورة مستقرة، لكن الإنسان بدأ مؤخرًا في إحداث عدم استقرار من خلال حرق الوقود الأحفوري. ... بات من المتفق عليه الآن بشكل قاطع أن تركيز _ثاني أكسيد الكربون سيرتفع بنسبة 25% بحلول عام 2000. قد يؤدي ذلك إلى زيادة متوسط ​​درجة الحرارة قرب سطح الأرض بمقدار 3.9  درجة  مئوية. وهذا بدوره قد يرفع مستوى سطح البحر بمقدار 3 أمتار. وداعًا نيويورك. وداعًا واشنطن أيضًا. لا توجد لدينا بيانات عن سياتل.

— دانيال باتريك موينيهان ، 17 سبتمبر 1969 ^{[ 64 ]}

مدير الشؤون الحضرية في البيت الأبيض يناقش ظاهرة الاحتباس الحراري ويحث على بناء نظام مراقبة

(انقر { } لعرض المذكرة)

أشارت دراسة أجراها معهد ستانفورد للأبحاث لصالح المعهد الأمريكي للبترول عام 1968 إلى ما يلي: ^{[ 65 ]}

إذا ارتفعت درجة حرارة الأرض بشكل ملحوظ، فمن المتوقع حدوث عدد من الظواهر، بما في ذلك ذوبان الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي ، وارتفاع مستوى سطح البحر، وارتفاع درجة حرارة المحيطات، وزيادة عملية التمثيل الضوئي.  ... ويشير ريفيل إلى أن الإنسان يخوض الآن تجربة جيوفيزيائية واسعة النطاق مع بيئته، أي الأرض. ومن شبه المؤكد حدوث تغيرات كبيرة في درجات الحرارة بحلول عام 2000، وقد تُؤدي هذه التغيرات إلى تغيرات مناخية.

في عام 1969، كان حلف شمال الأطلسي (الناتو) أول منظمة مرشحة للتعامل مع تغير المناخ على المستوى الدولي. وخُطط حينها لإنشاء مركز أبحاث ومبادرات للمنظمة في المجال المدني، يتناول قضايا بيئية ^{[ 66 ]} مثل الأمطار الحمضية والاحتباس الحراري . لم يلقَ اقتراح الرئيس الأمريكي ريتشارد نيكسون نجاحًا كبيرًا لدى إدارة المستشار الألماني كيسينجر . إلا أن هذه القضايا والتحضيرات التي قامت بها السلطات الألمانية بشأن مقترح الناتو اكتسبت زخمًا دوليًا (انظر على سبيل المثال مؤتمر ستوكهولم للأمم المتحدة المعني بالبيئة البشرية عام 1970)، حيث بدأت حكومة ويلي برانت بتطبيقها في المجال المدني. ^{[ 66 ]}

في عام 1969 أيضًا، نشر ميخائيل بوديكو نظريةً حول تأثير التغذية الراجعة بين الجليد والبياض ، وهو عنصر أساسي لما يُعرف اليوم بتضخيم القطب الشمالي . ^{[ 67 ]} وفي العام نفسه، نشر ويليام د. سيلرز نموذجًا مشابهًا . ^{[ 68 ]} وقد حظيت كلتا الدراستين باهتمام كبير، إذ أشارتا إلى إمكانية حدوث تغذية راجعة إيجابية متسارعة ضمن نظام المناخ العالمي. ^{[ 69 ]}

في عام ١٩٦٩، حاول دانيال باتريك موينيهان، مدير الشؤون الحضرية في البيت الأبيض، في مذكرةٍ لفت انتباه مكتب الرئيس الأمريكي نيكسون إلى خطورة ظاهرة الاحتباس الحراري المتوقعة. ^{[ ٦٤ ]} ومع ذلك، لم يُتخذ أي إجراء، حتى بعد مبادرةٍ أطلقها مكتب العلوم والتكنولوجيا في ٢٠ ديسمبر ١٩٧١ بعنوان "تحديد التغير المناخي الناجم عن الإنسان والطبيعة". ^{[ ٧٠ ]} في هذه المبادرة، أوصى مستشارو نيكسون العلميون بإنشاء شبكةٍ دوليةٍ لرصد اتجاهات المناخ وتأثير الإنسان عليها. ^{[ ٧١ ]}

في أوائل سبعينيات القرن العشرين، شجعت الأدلة على ازدياد الهباء الجوي عالميًا، وظهور انخفاض في درجات الحرارة العالمية، ريد برايسون وآخرين على التحذير من احتمال حدوث تبريد حاد. وأدت التساؤلات والمخاوف التي طرحها برايسون وآخرون إلى موجة جديدة من الأبحاث حول عوامل هذا التبريد العالمي. ^{[ 62 ]} في الوقت نفسه، أشارت الأدلة الجديدة إلى أن توقيت العصور الجليدية يتحدد بدورات مدارية يمكن التنبؤ بها، مما يوحي بأن المناخ سيبرد تدريجيًا على مدى آلاف السنين. وخلصت عدة لجان علمية في تلك الفترة إلى ضرورة إجراء المزيد من الأبحاث لتحديد ما إذا كان الاحترار أو التبريد هو الأرجح، مما يشير إلى أن التوجه في الأدبيات العلمية لم يكن قد وصل بعد إلى إجماع. ^{[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ]} ومع ذلك، بالنسبة للقرن التالي، وجدت دراسة استقصائية للأدبيات العلمية من عام 1965 إلى عام 1979 سبع مقالات تتنبأ بالتبريد وأربعًا وأربعين مقالة تتنبأ بالاحترار (لم تقدم العديد من المقالات الأخرى حول المناخ أي تنبؤات)؛ وقد تم الاستشهاد بمقالات الاحترار بشكل متكرر في الأدبيات العلمية اللاحقة. ^{[ 62 ]} حظيت الأبحاث المتعلقة بالاحترار والغازات الدفيئة باهتمام أكبر، حيث تنبأت دراساتٌ بالاحترار أكثر بست مرات تقريبًا من تلك التي تنبأت بالتبريد، مما يشير إلى أن قلق العلماء كان منصبًا بشكل كبير على الاحترار مع تحويل انتباههم نحو ظاهرة الاحتباس الحراري. ^{[ 62 ]}

نشر جون سوير دراسة بعنوان "ثاني أكسيد الكربون من صنع الإنسان وتأثير الاحتباس الحراري" عام 1972. ^{[ 76 ]} وقد لخص فيها المعرفة العلمية السائدة آنذاك، ونسبة انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون، وهو أحد غازات الاحتباس الحراري، إلى الأنشطة البشرية، وتوزيعه، وارتفاعه المتسارع، وهي نتائج لا تزال قائمة حتى اليوم. كما تنبأ بدقة بمعدل الاحتباس الحراري العالمي للفترة بين عامي 1972 و2000. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

وبالتالي، فإن الزيادة المتوقعة بنسبة 25% في ثاني أكسيد الكربون _بحلول نهاية القرن تعادل زيادة قدرها 0.6  درجة مئوية في درجة حرارة الأرض، وهي نسبة أكبر قليلاً من التغيرات المناخية التي شهدتها القرون الأخيرة . - جون سوير، 1972

أظهرت أولى سجلات الأقمار الصناعية التي جُمعت في أوائل سبعينيات القرن الماضي ازدياد الغطاء الثلجي والجليدي فوق نصف الكرة الشمالي، مما دفع إلى مزيد من البحث في إمكانية حدوث تبريد عالمي. ^{[ 62 ]} قام ج. موراي ميتشل بتحديث إعادة بناء درجة الحرارة العالمية في عام 1972، والتي استمرت في إظهار التبريد. ^{[ 62 ] [ 79 ]} ومع ذلك، قرر العلماء أن التبريد الذي لاحظه ميتشل لم يكن ظاهرة عالمية. كانت المتوسطات العالمية تتغير، ويرجع ذلك جزئيًا إلى حد كبير إلى فصول الشتاء القاسية بشكل غير عادي التي شهدتها آسيا وبعض أجزاء أمريكا الشمالية في عامي 1972 و1973، لكن هذه التغييرات كانت محصورة في الغالب في نصف الكرة الشمالي. في نصف الكرة الجنوبي، لوحظ اتجاه معاكس. ومع ذلك، دفعت فصول الشتاء القاسية قضية التبريد العالمي إلى دائرة الضوء العام. ^{[ 62 ]}

بالغت وسائل الإعلام الرئيسية آنذاك في تضخيم تحذيرات الأقلية التي توقعت انخفاضًا وشيكًا في درجات الحرارة. فعلى سبيل المثال، نشرت مجلة نيوزويك عام 1975 مقالًا بعنوان "العالم البارد" حذرت فيه من "علامات تنذر بتغير أنماط الطقس على الأرض". ^{[ 80 ]} استند المقال إلى دراسات توثق ازدياد الثلوج والجليد في مناطق من نصف الكرة الشمالي، وإلى مخاوف وادعاءات ريد برايسون بأن التبريد العالمي الناتج عن الهباء الجوي سيطغى على ظاهرة الاحتباس الحراري الناجمة عن ثاني أكسيد الكربون. ^{[ 62 ]} وتابع المقال بالقول إن الأدلة على التبريد العالمي كانت قوية لدرجة أن خبراء الأرصاد الجوية "يجدون صعوبة في مواكبتها". ^{[ 80 ]} وفي 23 أكتوبر/تشرين الأول 2006، أصدرت نيوزويك بيانًا محدثًا يفيد بأنها كانت "مخطئة بشكل فادح بشأن المستقبل القريب". ^{[ 81 ]} ومع ذلك، كان لهذا المقال وغيره من المقالات المماثلة آثار طويلة الأمد على نظرة الجمهور لعلم المناخ. ^{[ 62 ]}

أدت التغطية الإعلامية التي بشرت بقدوم عصر جليدي جديد إلى اعتقاد العلماء بأن هذا هو الرأي السائد بينهم، رغم عدم انعكاس ذلك في الأدبيات العلمية. ومع اتضاح تأييد الرأي العلمي لظاهرة الاحتباس الحراري، بدأ الجمهور بالتشكيك في مصداقية العلم. ^{[ 62 ]} وقد أطلق برايان والش، الكاتب في مجلة تايم ، على الحجة القائلة بأن العلماء كانوا مخطئين بشأن التبريد العالمي، وبالتالي قد يكونون مخطئين بشأن الاحتباس الحراري، اسم "مغالطة العصر الجليدي" . ^{[ 83 ]}

في التقريرين الأولين لنادي روما عامي 1972 ^{[ 84 ]} و1974 ^{[ 85 ]} ، ذُكرت التغيرات المناخية الناتجة عن الأنشطة البشرية، لا سيما زيادة _ثاني أكسيد الكربون والحرارة المهدرة . وفي هذا الصدد، كتب جون هولدرين في دراسة ^{[ 86 ]} وردت في التقرير الأول: "إن التلوث الحراري العالمي ليس التهديد البيئي المباشر الذي نواجهه، ولكنه قد يصبح الأكثر حتمية إذا حالفنا الحظ وتجنبنا كل التهديدات الأخرى". وتُظهر تقديرات بسيطة على نطاق عالمي ^{[ 87 ]} ، جرى تحديثها مؤخرًا ^{[ 88 ]} وتأكيدها بنماذج حسابية أكثر دقة ^{[ 89 ] [ 90 ]،} مساهمات ملحوظة من الحرارة المهدرة في ظاهرة الاحتباس الحراري بعد عام 2100، إذا لم تنخفض معدلات نموها بشكل كبير (إلى أقل من متوسط ​​2% سنويًا الذي حدث منذ عام 1973).

تراكمت الأدلة على ظاهرة الاحتباس الحراري. وبحلول عام 1975، طور مانابي وويذرالد نموذجًا مناخيًا عالميًا ثلاثي الأبعاد قدم تمثيلًا دقيقًا تقريبًا للمناخ الحالي. وأدى مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون _في الغلاف الجوي للنموذج  إلى ارتفاع درجة الحرارة العالمية بنحو درجتين مئويتين. ^{[ 91 ]} وقد أعطت أنواع أخرى من النماذج الحاسوبية نتائج مماثلة: إذ كان من المستحيل إنشاء نموذج يُحاكي المناخ الفعلي دون أن يؤدي ازدياد تركيز _ثاني أكسيد الكربون إلى ارتفاع درجة الحرارة .

في سياق منفصل، أظهر تحليلٌ لعيناتٍ من أعماق البحار، نُشر عام ١٩٧٦ من قِبل نيكولاس شاكلتون وزملاؤه، أن التأثير المهيمن على توقيت العصر الجليدي ناتجٌ عن تغيرٍ مداريٍّ في مدار ميلانكوفيتش مدته ١٠٠ ألف عام. كان هذا غير متوقع، نظرًا لأن التغير في ضوء الشمس خلال تلك الدورة كان طفيفًا. أكدت النتيجة أن النظام المناخي مدفوعٌ بآليات التغذية الراجعة، وبالتالي فهو شديد التأثر بالتغيرات الطفيفة في الظروف. ^{[ ٢٠ ]}

حذّرت مذكرةٌ صدرت عام ١٩٧٧ (انظر مربع الاقتباس) من كبير مستشاري الرئيس كارتر العلميين، فرانك بريس، من احتمال حدوث تغير مناخي كارثي. ^{[ ٨٢ ]} ومع ذلك، بدت قضايا أخرى - مثل الأضرار الصحية المعروفة للملوثات، وتجنب الاعتماد على الطاقة من دول أخرى - أكثر إلحاحًا وضرورة ملحة. ^{[ ٨٢ ]} وأشار وزير الطاقة جيمس شليزنجر إلى أن "الآثار السياسية لهذه القضية لا تزال غير مؤكدة بما يكفي لتبرير تدخل الرئيس ومبادراته السياسية"، وبدأت صناعة الوقود الأحفوري في بثّ الشكوك حول علم المناخ. ^{[ ٨٢ ]}

خلص مؤتمر المناخ العالمي لعام 1979 (12 إلى 23 فبراير) الذي عقدته المنظمة العالمية للأرصاد الجوية إلى أنه "يبدو من المعقول أن زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن تساهم في ارتفاع تدريجي في درجة حرارة الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، وخاصة في خطوط العرض العليا.  ... من المحتمل أن تكون بعض التأثيرات على نطاق إقليمي وعالمي قابلة للرصد قبل نهاية هذا القرن، وأن تصبح ذات أهمية قبل منتصف القرن القادم." ^{[ 92 ]}

في يوليو 1979، نشر المجلس الوطني للبحوث في الولايات المتحدة تقريرًا، ^{[ 93 ]} خلص فيه (جزئيًا):

عند افتراض مضاعفة تركيز _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتحقيق التوازن الحراري الإحصائي، تتوقع النماذج الأكثر واقعية ارتفاعًا في درجة حرارة سطح الأرض يتراوح بين درجتين مئويتين  و3.5  درجة مئوية، مع زيادات أكبر في خطوط العرض العليا. ... لقد حاولنا، ولكننا لم نتمكن من إيجاد أي تأثيرات فيزيائية تم إغفالها أو التقليل من شأنها، والتي من شأنها أن تقلل من الاحترار العالمي المُقدَّر حاليًا نتيجة مضاعفة تركيز _ثاني  أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى مستويات ضئيلة أو أن تعكسه تمامًا.

قبل أسبوع واحد من مغادرة الرئيس كارتر منصبه، أصدر مجلس البيت الأبيض المعني بجودة البيئة تقارير تضمنت اقتراحًا للحد من متوسط ​​درجة الحرارة العالمية إلى درجتين مئويتين فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية، وهو  أحد الأهداف المتفق عليها في اتفاقية باريس للمناخ لعام 2015. ^{[ 94 ]}

بحلول أوائل ثمانينيات القرن العشرين، توقف الاتجاه الطفيف نحو التبريد الذي شهده العالم بين عامي 1945 و1975. وانخفض تلوث الهباء الجوي في العديد من المناطق نتيجة للتشريعات البيئية والتغيرات في استخدام الوقود، وأصبح من الواضح أن تأثير التبريد الناتج عن الهباء الجوي لن يزداد بشكل كبير في ظل الارتفاع التدريجي لمستويات ثاني أكسيد الكربون.

نشر هانسن وآخرون دراسة عام 1981 بعنوان " تأثير زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على المناخ" ، ولاحظوا ما يلي:

يُظهر البحث أن الاحترار الناتج عن ثاني أكسيد الكربون البشري المنشأ سيتجاوز مستوى الضوضاء في التقلبات المناخية الطبيعية بحلول نهاية القرن، مع وجود احتمال كبير لحدوث ارتفاع في درجات الحرارة خلال ثمانينيات القرن الماضي. وتشمل التأثيرات المحتملة على المناخ في القرن الحادي والعشرين ظهور مناطق معرضة للجفاف في أمريكا الشمالية وآسيا الوسطى نتيجة لتغير المناطق المناخية ، وتآكل الغطاء الجليدي في غرب القارة القطبية الجنوبية وما يتبعه من ارتفاع عالمي في مستوى سطح البحر، وانفتاح الممر الشمالي الغربي الأسطوري . ^{[ 95 ]}

في عام ١٩٨٢، كشفت عينات جليدية من غرينلاند ، حُفرت بواسطة هانز أوشغر وويلي دانسغارد وزملاؤهما، عن تقلبات حادة في درجات الحرارة خلال قرن من الزمان في الماضي البعيد. ^{[ ٩٦ ]} وكان أبرز هذه التغيرات في سجلهم هو التذبذب المناخي العنيف الذي شهده العصر الجليدي الأصغر، والذي تجلى في تغيرات أنواع حبوب اللقاح في قيعان البحيرات في جميع أنحاء أوروبا. ومن الواضح أن تغيرات مناخية جذرية كانت ممكنة خلال جيل واحد.

في عام 1973، تكهن جيمس لوفلوك بأن مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) قد يكون لها تأثير في ظاهرة الاحتباس الحراري. وفي عام 1975، وجد ف. راماناثان أن جزيء الكلوروفلوروكربون قد يكون أكثر فعالية بعشرة آلاف مرة في امتصاص الأشعة تحت الحمراء من جزيء ثاني أكسيد الكربون، مما يجعل مركبات الكلوروفلوروكربون ذات أهمية محتملة على الرغم من تركيزاتها المنخفضة جدًا في الغلاف الجوي. وبينما ركزت معظم الدراسات المبكرة على مركبات الكلوروفلوروكربون على دورها في استنفاد طبقة الأوزون ، أظهر راماناثان وآخرون بحلول عام 1985 أن مركبات الكلوروفلوروكربون، إلى جانب الميثان وغازات أخرى ضئيلة ، قد يكون لها تأثير مناخي يكاد يضاهي تأثير زيادة _ثاني أكسيد الكربون . بعبارة أخرى، سيحدث الاحتباس الحراري أسرع بمرتين مما كان متوقعًا. ^{[ 97 ]}

في عام 1985، خلص مؤتمر مشترك بين برنامج الأمم المتحدة للبيئة والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية والمجلس الدولي للعلوم حول "تقييم دور ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة في تغيرات المناخ والآثار المرتبطة بها" إلى أنه "من المتوقع" أن تتسبب غازات الدفيئة في ارتفاع كبير في درجات الحرارة خلال القرن القادم، وأن بعض الاحترار أمر لا مفر منه. ^{[ 98 ]}

في غضون ذلك، أظهرت عينات الجليد التي حفرها فريق فرنسي سوفيتي في محطة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية أن تركيز _ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة قد شهدا تقلبات حادة خلال العصور الجليدية الماضية. وقد أكد هذا العلاقة بين _ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة بشكل مستقل تمامًا عن نماذج المناخ الحاسوبية ، مما عزز بقوة الإجماع العلمي الناشئ. كما أشارت النتائج إلى وجود تأثيرات بيولوجية وجيوكيميائية قوية. ^{[ 99 ]}

في يناير 1986، ^{[ 100 ]} نشرت الجمعية الفيزيائية الألمانية تحذيراً من كارثة مناخية وشيكة ^{[ 101 ]}

في يونيو/حزيران 1988، قدّم جيمس إي. هانسن أحد أوائل التقييمات التي أشارت إلى أن الاحتباس الحراري الناتج عن النشاط البشري قد أثّر بالفعل بشكل ملموس على المناخ العالمي. ^{[ 102 ]} بعد ذلك بوقت قصير، عُقد " مؤتمر عالمي حول تغير الغلاف الجوي: الآثار المترتبة على الأمن العالمي " في تورنتو، وجمع مئات العلماء وغيرهم . وخلصوا إلى أن التغيرات في الغلاف الجوي الناتجة عن التلوث البشري "تمثل تهديدًا كبيرًا للأمن الدولي، ولها بالفعل عواقب وخيمة على أجزاء كثيرة من العالم"، وأعلنوا أنه بحلول عام 2005، سيكون من الحكمة أن يخفض العالم انبعاثاته بنحو 20% عن مستوى عام 1988. ^{[ 103 ]}

شهدت ثمانينيات القرن العشرين إنجازات هامة فيما يتعلق بالتحديات البيئية العالمية. فقد تم التخفيف من استنزاف طبقة الأوزون من خلال اتفاقية فيينا (1985) وبروتوكول مونتريال (1987). أما الأمطار الحمضية، فقد تم تنظيمها بشكل رئيسي على المستويين الوطني والإقليمي.

في عام 1988، أنشأت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بدعم من برنامج الأمم المتحدة للبيئة. وتواصل الهيئة عملها حتى يومنا هذا، وتصدر سلسلة من تقارير التقييم والتقارير التكميلية التي تصف حالة الفهم العلمي وقت إعداد كل تقرير. وتُلخص التطورات العلمية خلال هذه الفترة مرة كل خمس إلى ست سنوات تقريبًا في تقارير التقييم الصادرة عن الهيئة، والتي نُشرت في الأعوام 1990 ( التقرير التقييمي الأول )، و1995 ( التقرير التقييمي الثاني )، و2001 ( التقرير التقييمي الثالث )، و2007 ( التقرير التقييمي الرابع )، و2013/2014 ( التقرير التقييمي الخامس )، و2021 ( التقرير التقييمي السادس ) ^{[ 108 ]} . وكان تقرير عام 2001 أول تقرير يُشير بشكل قاطع إلى أن الزيادة الملحوظة في درجة الحرارة العالمية "من المرجح" أن تكون ناجمة عن الأنشطة البشرية. تأثر الاستنتاج بشكل خاص بما يُعرف برسم "عصا الهوكي" البياني الذي يُظهر ارتفاعًا تاريخيًا حادًا في درجات الحرارة بالتزامن مع ارتفاع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، وبملاحظات التغيرات في المحتوى الحراري للمحيطات التي تطابقت "بصمتها" مع النمط الذي حسبته النماذج الحاسوبية لتأثير الاحتباس الحراري. وبحلول وقت صدور تقرير عام 2021، كان لدى العلماء أدلة إضافية كثيرة. والأهم من ذلك، أنه أمكن مطابقة قياسات درجات الحرارة القديمة من عصور مختلفة في الماضي البعيد، وسجل تغير درجات الحرارة منذ منتصف القرن التاسع عشر، مع قياسات مستويات _ثاني أكسيد الكربون لتوفير تأكيد مستقل لحسابات نماذج الحواسيب العملاقة .

اعتمدت هذه التطورات بشكلٍ حاسم على أقمار الأرصاد الجوية ، وغيرها من الأقمار الصناعية ، وبرامج الرصد العالمية الضخمة. ومنذ تسعينيات القرن الماضي، توسعت الأبحاث المتعلقة بتغير المناخ، تاريخيًا وحديثًا، بشكلٍ سريع. وتولى البرنامج العالمي لأبحاث المناخ (الذي تأسس عام ١٩٨٠) التنسيق الدولي، واتجه بشكل متزايد نحو تقديم مدخلات لتقارير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. ومكّنت شبكات القياس، مثل النظام العالمي لرصد المحيطات ، والنظام المتكامل لرصد الكربون ، ونظام رصد الأرض التابع لناسا، من رصد أسباب وآثار التغيرات المناخية الجارية. كما اتسع نطاق البحث، ليربط بين العديد من المجالات، مثل علوم الأرض ، والعلوم السلوكية ، والاقتصاد، والأمن .

لطالما كان أحد الأسئلة ذات الأهمية التاريخية في أبحاث تغير المناخ هو الأهمية النسبية للنشاط البشري والأسباب الطبيعية خلال فترة التسجيلات الآلية . في التقرير التقييمي الثاني لعام 1995 ، أدلت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بتصريحٍ واسع الانتشار مفاده أن "مجمل الأدلة يشير إلى وجود تأثير بشري واضح على المناخ العالمي". يشير مصطلح "مجمل الأدلة" إلى معيار الإثبات القانوني العام (الإنجليزي) المطلوب في المحاكم المدنية، وليس الجنائية، وهو معيار ليس بمستوى "ما وراء الشك المعقول". في عام 2001، حسّن التقرير التقييمي الثالث هذا التصريح، قائلاً: "هناك أدلة جديدة وأقوى على أن معظم الاحترار الملحوظ خلال الخمسين عامًا الماضية يُعزى إلى الأنشطة البشرية". ^{[ 109 ]} وقد عزز التقرير التقييمي الرابع لعام 2007 هذا الاستنتاج.

• "إن ظاهرة الاحتباس الحراري الناتجة عن الأنشطة البشرية واسعة الانتشار ويمكن رصدها في قياسات درجات الحرارة التي تُجرى على سطح الأرض، وفي الغلاف الجوي الحر، وفي المحيطات. وقد استمرت الأدلة على تأثير العوامل الخارجية، سواء كانت بشرية أو طبيعية، على النظام المناخي في التراكم منذ التقرير الثالث للآثار المناخية." ^{[ 110 ]}

وتشمل النتائج الأخرى للتقرير التقييمي الرابع للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ما يلي:

• من المستبعد للغاية (أقل من 5%) ^{[ 111 ]} أن يُفسَّر نمط الاحترار العالمي خلال نصف القرن الماضي دون وجود عوامل خارجية مؤثرة (أي أنه لا يتوافق مع كونه نتيجة للتقلبات الداخلية)، ومن المستبعد جدًا ^{[ 111 ]} أن يكون ناتجًا عن أسباب طبيعية خارجية معروفة فقط. حدث الاحترار في كل من المحيط والغلاف الجوي، وتزامن مع وقت كان من المرجح أن تؤدي فيه عوامل التأثير الخارجية الطبيعية إلى التبريد. ^{[ 112 ]}
• "من التقديرات الجديدة للتأثير البشري المشترك الناتج عن غازات الاحتباس الحراري والهباء الجوي وتغيرات سطح الأرض ، فمن المرجح للغاية (>95٪) ^{[ 111 ]} أن الأنشطة البشرية قد مارست تأثيرًا صافيًا كبيرًا على المناخ منذ عام 1750." ^{[ 113 ]}
• "من المؤكد تقريبًا ^{[ 111 ]} أن الهباء الجوي الناتج عن الأنشطة البشرية ينتج عنه تأثير إشعاعي سلبي صافٍ (تأثير تبريد) بمقدار أكبر في نصف الكرة الشمالي مقارنة بنصف الكرة الجنوبي ." ^{[ 113 ]}

بعض نتائج الدراسات العلمية حول هذه المسألة مدرجة أدناه:

• في عام 1996، كتب بنجامين د. سانتر وزملاؤه في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature بعنوان "بحث عن تأثيرات بشرية على البنية الحرارية للغلاف الجوي" : "تتشابه الأنماط المكانية المرصودة لتغير درجة الحرارة في الغلاف الجوي الحر من عام 1963 إلى عام 1987 مع تلك التي تنبأت بها أحدث نماذج المناخ التي تتضمن توليفات مختلفة من التغيرات في ثاني أكسيد الكربون، وهباء الكبريتات الناتج عن الأنشطة البشرية، وتركيزات الأوزون في طبقة الستراتوسفير. وتزداد درجة تشابه الأنماط بين النماذج والملاحظات خلال هذه الفترة. ومن المرجح أن يكون هذا الاتجاه ناتجًا جزئيًا عن الأنشطة البشرية، على الرغم من بقاء العديد من الشكوك، لا سيما فيما يتعلق بتقديرات التباين الطبيعي." ^{[ 114 ]}
• جاء في ورقة بحثية نُشرت عام ٢٠٠٢ في مجلة البحوث الجيوفيزيائية : "تشير تحليلاتنا إلى أن الاحترار الذي شهده مطلع القرن العشرين يُمكن تفسيره على أفضل وجه بمزيج من الاحترار الناتج عن زيادة غازات الاحتباس الحراري والعوامل الطبيعية، وبعض التبريد الناتج عن عوامل بشرية أخرى، ومساهمة كبيرة، وإن لم تكن مستبعدة، من التقلبات الداخلية. وفي النصف الثاني من القرن، وجدنا أن الاحترار كان ناتجًا في معظمه عن تغيرات في غازات الاحتباس الحراري، مع تعويض تغيرات في الكبريتات، وربما الهباء الجوي البركاني، لحوالي ثلث هذا الاحترار." ^{[ ١١٥ ] [ ١١٦ ]}
• خلصت مراجعة أجرتها المجموعة الدولية المخصصة للكشف عن الظواهر المناخية ونسبتها عام 2005 ^{[ 117 ]} إلى أن "العوامل الطبيعية، مثل التغيرات الشمسية والنشاط البركاني، مسؤولة جزئيًا على أقصى تقدير عن التغيرات الكبيرة في درجات الحرارة التي لوحظت خلال القرن الماضي، وأن جزءًا كبيرًا من الاحترار خلال الخمسين عامًا الماضية يُعزى إلى زيادة غازات الاحتباس الحراري. وبالتالي، يدعم البحث الحديث ويعزز استنتاج التقرير التقييمي الثالث للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ بأن "معظم الاحترار العالمي خلال الخمسين عامًا الماضية يُعزى على الأرجح إلى زيادة غازات الاحتباس الحراري".
• يقول بارنيت وزملاؤه (2005) إن ارتفاع درجة حرارة المحيطات الملحوظ "لا يمكن تفسيره بالتقلبات المناخية الداخلية الطبيعية أو التأثيرات الشمسية والبركانية، ولكنه يُحاكى جيدًا بواسطة نموذجين مناخيين مُتأثرين بالأنشطة البشرية "، ويخلصون إلى أنه "من أصل بشري، وهو استنتاج ثابت بغض النظر عن اختلافات العينات الرصدية والنماذج". ^{[ 118 ]}
• حلّت ورقتان بحثيتان نُشرتا في مجلة ساينس في أغسطس 2005 ^{[ 119 ] [ 120 ]} مشكلة اتجاهات درجة حرارة التروبوسفير ، التي كانت واضحة وقت صدور تقرير تقييم الغلاف الجوي (TAR ). احتوت نسخة جامعة ألاباما في هنتسفيل (UAH) من السجل على أخطاء، وهناك أدلة على وجود اتجاهات تبريد زائفة في سجل الراديو سوند، لا سيما في المناطق الاستوائية. انظر قياسات درجة الحرارة عبر الأقمار الصناعية لمزيد من التفاصيل؛ وتقرير برنامج مراقبة تغير المناخ الأمريكي (CCSP) لعام 2006. ^{[ 121 ]}

طُوِّرَ علم إسناد الأحداث المتطرفة (EEA)، المعروف أيضًا باسم علم الإسناد، في العقود الأولى من القرن الحادي والعشرين. ^{[ 6 ]} يستخدم هذا العلم نماذج المناخ لتحديد وقياس دور تغير المناخ الناتج عن النشاط البشري في تواتر وشدة ومدة وتأثيرات أحداث جوية متطرفة فردية محددة . ^{[ 7 ] [ 8 ]} تُمكِّن نتائج دراسات الإسناد العلماء والصحفيين من الإدلاء بتصريحات مثل: "زاد احتمال حدوث هذا الحدث الجوي بمقدار n مرة على الأقل بسبب تغير المناخ الناتج عن النشاط البشري" أو "أصبحت هذه الموجة الحارة أشد حرارة بمقدار m درجة مما كانت ستكون عليه في عالم خالٍ من الاحتباس الحراري" أو "كان هذا الحدث مستحيلاً فعليًا لولا تغير المناخ". ^{[ 125 ]}

يستخدم نهج شائع في وكالة البيئة الأوروبية محاكاة النماذج لمقارنة الأحداث في عالمين: عالم أول ذو انبعاثات غازات دفيئة ناتجة عن النشاط البشري، وعالم ثانٍ خالٍ من هذه الانبعاثات، ونسب الاختلافات إلى التأثير البشري. ^{[ 126 ]} وقد أتاحت القدرة الحاسوبية المتزايدة في العقد الأول من الألفية الثانية إمكانية محاكاة الطقس مرارًا وتكرارًا، كما مكّنت الإنجازات المفاهيمية في أوائل ومنتصف العقد الثاني من الألفية الثانية ^{[ 123 ]} علم الإسناد من رصد آثار تغير المناخ على بعض الأحداث بدرجة عالية من الثقة. ^{[ 6 ]} ويستخدم العلماء أساليب خضعت بالفعل لمراجعة الأقران ، مما يسمح بنشر دراسات "الإسناد السريع" ضمن إطار زمني " للدورة الإخبارية ". ^{[ 123 ]}

توصلت الدراسات المبكرة لجوزيف فورييه إلى أن ارتفاع درجة حرارة البيوت الزجاجية يعود أساساً إلى احتجاز الإشعاع. وهذا يُشابه احتجاز الإشعاع في الغلاف الجوي، مما أدى إلى ظهور مصطلح " تأثير الاحتباس الحراري ". ^{[ 139 ]}

أدت تجربة أجراها البروفيسور آر دبليو وود عام 1909 إلى رفضه لنظرية احتجاز الإشعاع، مدعيًا أن الدفيئة تُسخّن فقط بسبب منع الحمل الحراري . ^{[ 140 ]} أصبحت هذه النظرية رأيًا شائعًا في الأوساط العلمية. ^{[ 141 ] [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]}

علاوة على ذلك، استُخدمت نظرية وود لرفض هذا القياس، وللتشكيك في وجود ظاهرة الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي. ^{[ 145 ] [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]} وقد فندت التجارب نظرية وود، إذ أكدت أن احتجاز الإشعاع هو السبب الرئيسي للتسخين في البيوت الزجاجية. ومن ثم، فإن القياس صحيح. ^{[ 149 ] [ 150 ] [ 151 ]}

وقد جرت محاولات لإثارة جدل عام حول دقة سجلات درجات الحرارة المسجلة بالأجهزة، وذلك استناداً إلى تأثير الجزر الحرارية الحضرية ، وجودة شبكة محطات الرصد السطحية، والادعاءات بوجود تعديلات غير مبررة على سجلات درجات الحرارة. ^{[ 152 ] [ 153 ]}

لا تتوزع محطات الأرصاد الجوية المستخدمة لحساب سجلات درجات الحرارة العالمية بالتساوي على سطح الأرض، وقد تغير توزيعها بمرور الوقت. كان عدد محطات الأرصاد الجوية قليلاً في خمسينيات القرن التاسع عشر، ولم يصل العدد إلى أكثر من 3000 محطة حاليًا إلا في الفترة ما بين عامي 1951 و1990 ^{[ 154 ] .}

أقرّ التقرير التقييمي الثالث للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ لعام 2001 بأن ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية تُعدّ تأثيرًا محليًا هامًا ، ولكنه استشهد بتحليلات للبيانات التاريخية تُشير إلى أن تأثير هذه الظاهرة على اتجاه درجة الحرارة العالمية لا يتجاوز 0.05  درجة مئوية (0.09  درجة فهرنهايت) حتى عام 1990. ^{[ 155 ]} ولم يجد بيترسون (2003) أي فرق بين الاحترار الملحوظ في المناطق الحضرية والريفية. ^{[ 156 ]}

وجد باركر (2006) أنه لا يوجد فرق في الاحترار بين الليالي الهادئة والعاصفة. وبما أن تأثير الجزر الحرارية الحضرية يكون أقوى في الليالي الهادئة وضعيفًا أو معدومًا في الليالي العاصفة، فقد اعتُبر ذلك دليلًا على أن اتجاهات درجة الحرارة العالمية لا تتأثر بشكل كبير بالتأثيرات الحضرية. ^{[ 157 ]} نشر بيلكي وماتسوي ورقة بحثية تُخالف استنتاجات باركر. ^{[ 158 ]}

في عام 2005، انتقد روجر أ. بيلكي وستيفن ماكنتاير سجلات درجات الحرارة الأمريكية المسجلة بالأجهزة والتعديلات التي أُجريت عليها، كما انتقد بيلكي وآخرون سوء اختيار مواقع عدد من محطات الأرصاد الجوية في الولايات المتحدة. ^{[ 159 ] [ 160 ]} وفي دراسة أُجريت عام 2010، تم فحص مواقع محطات قياس درجات الحرارة، ووجد أن المحطات التي كانت مواقعها سيئة أظهرت انحيازًا طفيفًا نحو البرودة بدلًا من الانحياز نحو الدفء الذي افترضه المنكرون. ^{[ 161 ] [ 162 ]}

أجرى فريق بيركلي المعني بدرجة حرارة سطح الأرض تقييمًا مستقلًا لسجلات درجات حرارة اليابسة، تناول فيه القضايا التي أثارها المنكرون، مثل ظاهرة الجزر الحرارية الحضرية، وضعف جودة محطات الرصد، وخطر تحيز اختيار البيانات. وأظهرت النتائج الأولية، التي نُشرت في أكتوبر 2011، أن هذه العوامل لم تؤثر على النتائج التي توصلت إليها الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، ومركز هادلي بالتعاون مع وحدة أبحاث المناخ ( HadCRUT )، ومعهد جودارد لدراسات الفضاء التابع لناسا (GISS) في دراسات سابقة. كما أكد الفريق أن سطح الأرض قد ارتفعت حرارته بمقدار 0.911 درجة مئوية خلال الخمسين عامًا الماضية  ، وأن نتائجهم تتطابق إلى حد كبير مع نتائج تلك الدراسات السابقة. ^{[ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]}

تتوقع نماذج الدوران العام والاعتبارات الفيزيائية الأساسية أن ترتفع درجة حرارة طبقة التروبوسفير في المناطق الاستوائية بوتيرة أسرع من درجة حرارة سطح الأرض. وأشار تقرير صدر عام 2006 لبرنامج علوم تغير المناخ الأمريكي إلى أن النماذج والملاحظات اتفقت على هذا التضخيم على النطاقات الزمنية الشهرية وبين السنوات، ولكن ليس على النطاقات الزمنية العقدية في معظم مجموعات البيانات المرصودة. وقد ساهمت تقنيات القياس والتحليل المحسّنة في حلّ هذا التباين: حيث تُظهر درجات حرارة سطح الأرض المصححة بواسطة العوامات والأقمار الصناعية انخفاضًا طفيفًا، بينما تُظهر قياسات الأقمار الصناعية والراديو سوند المصححة لطبقة التروبوسفير الاستوائية ارتفاعًا طفيفًا. ^{[ 167 ]} وتُظهر قياسات درجة حرارة الأقمار الصناعية أن درجات حرارة التروبوسفير ترتفع "بمعدلات مماثلة لمعدلات ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض"، مما دفع الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) إلى استنتاج في عام 2007 أن هذا التباين قد تم حله. ^{[ 168 ]}

زعم بعض منكري تغير المناخ أن التغيرات الشمسية تُسهم بشكل كبير في ظاهرة الاحتباس الحراري الملحوظة، مما يُقلل من أهمية الأسباب البشرية. إلا أن هذا الزعم لا يحظى بتأييد الإجماع العلمي بشأن تغير المناخ . ويرفض العلماء فكرة أن الاحترار المُسجل في متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض منذ حوالي عام 1850 ناتج عن التغيرات الشمسية، إذ يقولون: "لا يُمكن عزو الارتفاع السريع الملحوظ في متوسط ​​درجات الحرارة العالمية بعد عام 1985 إلى التغيرات الشمسية، أياً كانت الآلية المُستخدمة ومهما بلغت درجة تضخيم هذه التغيرات." ^{[ 222 ]}

يُجمع الخبراء على أن الإشعاع الشمسي ربما يكون قد ازداد بمقدار 0.12  واط/م² ^منذ عام 1750، مقارنةً بـ 1.6  واط/م² ^{للتأثير} البشري الصافي. ^{[ 223 ] : 3} وقد خلص التقرير التقييمي الثالث للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، الصادر عام 2001، إلى أن "التغير المُجتمع في التأثير الإشعاعي للعاملين الطبيعيين الرئيسيين (التغير الشمسي والهباء الجوي البركاني) يُقدّر بأنه سلبي خلال العقدين الماضيين، وربما خلال العقود الأربعة الماضية". ^{[ 224 ]}

تشير العديد من الدراسات إلى أن مستوى النشاط الشمسي الأخير كان مرتفعًا تاريخيًا، وفقًا لنشاط البقع الشمسية وعوامل أخرى. يُعرف هذا بـ" الحد الأقصى الحديث ". قد يؤثر النشاط الشمسي على المناخ إما من خلال تغيرات في إشعاع الشمس، أو، على نحو أكثر ترجيحًا، من خلال تأثير غير مباشر على كمية تكوّن السحب . يقترح سولانكي وزملاؤه أن النشاط الشمسي خلال الستين إلى السبعين عامًا الماضية قد يكون في أعلى مستوياته منذ 8000 عام، ومع ذلك، فقد ذكروا أن "تقلبات النشاط الشمسي من غير المرجح أن تكون السبب الرئيسي للاحترار الشديد خلال العقود الثلاثة الماضية"، وخلصوا إلى أن "30% على الأكثر من الاحترار الشديد منذ عام 1970 يمكن أن يكون ذا منشأ شمسي". ^{[ 225 ]} على الرغم من أن نموذج الحد الأقصى الحديث مقبول على نطاق واسع، ^{[ 226 ]} إلا أن معدل تكراره لا يزال محل تساؤل، ^{[ 227 ]} و"تشير عمليات إعادة بناء النشاط الشمسي إلى أن جزءًا ضئيلًا فقط من الاحترار العالمي الأخير يمكن تفسيره بتقلبات الشمس". ^{[ 228 ]}

تم حساب دور النشاط الشمسي في تغير المناخ على مدى فترات زمنية أطول باستخدام بيانات "بديلة"، مثل حلقات الأشجار . ^{[ 229 ]} تشير النماذج إلى أن التأثيرات الشمسية والبركانية يمكن أن تفسر فترات الدفء والبرودة النسبية بين عامي 1000 و1900 ميلادي  ، ولكن التأثيرات البشرية ضرورية لإعادة إنتاج الاحترار الذي شهده أواخر القرن العشرين. ^{[ 230 ]}

ثمة دليل آخر ينفي أن تكون الشمس سبباً في تغير المناخ الأخير، ويأتي من النظر في كيفية تغير درجات الحرارة في مستويات مختلفة من الغلاف الجوي للأرض. ^{[ 231 ]}

ردّت وكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA، 2009) على تعليقات الجمهور بشأن أسباب تغير المناخ. ^{[ 232 ]} جادل عدد من المعلقين بأن تغير المناخ الأخير قد يُعزى إلى تغيرات في الإشعاع الشمسي. ووفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية (2009)، فإن هذا التفسير لا تدعمه غالبية الدراسات العلمية . وبالاستناد إلى دراسة الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC، 2007)، أشارت وكالة حماية البيئة الأمريكية إلى انخفاض مساهمة الإشعاع الشمسي في التأثير الإشعاعي منذ بداية الثورة الصناعية عام 1750. وخلال هذه الفترة (من 1750 إلى 2005)، ^{[ 233 ]} قُدّرت مساهمة الإشعاع الشمسي في التأثير الإشعاعي بنسبة 5% من قيمة التأثير الإشعاعي المُجمّع الناتج عن زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز في الغلاف الجوي (انظر الرسم البياني المقابل).

درس علماء المناخ دور الشمس في تغير المناخ الأخير. فمنذ عام ١٩٧٨، تُقاس كمية الإشعاع الشمسي بواسطة الأقمار الصناعية ^{[ ٢٣٤ ] : بدقة} أعلى بكثير مما كان ممكنًا سابقًا من سطح الأرض. وتشير هذه القياسات إلى أن إجمالي الإشعاع الشمسي لم يزد منذ عام ١٩٧٨، لذا لا يمكن عزو الاحترار خلال الثلاثين عامًا الماضية مباشرةً إلى زيادة إجمالي الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض (انظر الرسم البياني أعلاه، على اليسار). وفي العقود الثلاثة التي تلت عام ١٩٧٨، ربما كان لتفاعل النشاط الشمسي والبركاني تأثير تبريد طفيف على المناخ. ^{[ ٢٣٥ ]}

استُخدمت نماذج المناخ لدراسة دور الشمس في تغير المناخ الأخير. ^{[ 236 ]} تعجز هذه النماذج عن محاكاة الاحترار السريع الذي لوحظ في العقود الأخيرة عندما تأخذ في الحسبان فقط التغيرات في إجمالي الإشعاع الشمسي والنشاط البركاني. ومع ذلك، تستطيع النماذج محاكاة التغيرات الملحوظة في درجات الحرارة خلال القرن العشرين عندما تُضمّن جميع العوامل الخارجية الأكثر أهمية، بما في ذلك التأثيرات البشرية والطبيعية. وكما ذُكر سابقًا، خلص هيجيرل وآخرون (2007) إلى أن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري "ربما" كانت السبب الرئيسي لمعظم الاحترار العالمي الملحوظ منذ منتصف القرن العشرين. وفي هذا الاستنتاج، أخذ هيجيرل وآخرون (2007) في الاعتبار احتمال أن تكون نماذج المناخ قد قللت من تقدير تأثير الإشعاع الشمسي. ^{[ 237 ]}

تُظهر النماذج والملاحظات (انظر الشكل أعلاه، في المنتصف) أن غازات الاحتباس الحراري تُؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الطبقة السفلى من الغلاف الجوي عند السطح (المعروفة باسم التروبوسفير ) ، بينما تُؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الطبقة العليا من الغلاف الجوي (المعروفة باسم الستراتوسفير ). ^{[ 238 ]} كما أدى استنزاف طبقة الأوزون بواسطة المبردات الكيميائية إلى تأثير تبريد في الستراتوسفير. إذا كانت الشمس مسؤولة عن الاحترار الملحوظ، لكان من المتوقع ارتفاع درجة حرارة التروبوسفير عند السطح وارتفاع درجة حرارة قمة الستراتوسفير، حيث أن زيادة النشاط الشمسي من شأنها أن تُجدد الأوزون وأكاسيد النيتروجين . ^{[ 239 ]} يتميز الستراتوسفير بتدرج حراري معاكس للتروبوسفير، فبينما تنخفض درجة حرارة التروبوسفير مع الارتفاع، ترتفع درجة حرارة الستراتوسفير مع الارتفاع. تُعد خلايا هادلي الآلية التي يتم من خلالها نقل الأوزون المتولد عند خط الاستواء في المناطق الاستوائية (أعلى منطقة إشعاع فوق بنفسجي في الستراتوسفير) باتجاه القطبين. تشير نماذج المناخ العالمية إلى أن تغير المناخ قد يؤدي إلى توسيع خلايا هادلي ودفع التيار النفاث شمالاً، مما يؤدي إلى توسيع المنطقة المدارية وظهور ظروف أكثر دفئاً وجفافاً في تلك المناطق بشكل عام. ^{[ 240 ]}

لا تدعم الدراسات المنشورة الرأي القائل بأن الأشعة الكونية قد تكون الآلية التي تؤثر بها التغيرات في النشاط الشمسي على المناخ. ^{[ 246 ]} ويذكر سولومون وآخرون (2007) ^{[ 247 ]} ما يلي:

[...] لا يبدو أن السلاسل الزمنية للأشعة الكونية تتوافق مع إجمالي الغطاء السحابي العالمي بعد عام 1991، أو مع الغطاء السحابي العالمي منخفض المستوى بعد عام 1994. إلى جانب عدم وجود آلية فيزيائية مثبتة، واحتمالية وجود عوامل سببية أخرى تؤثر على تغيرات الغطاء السحابي، فإن هذا يجعل العلاقة بين التغيرات التي تُحدثها الأشعة الكونية المجرية في الهباء الجوي وتكوين السحب مثيرة للجدل.

لم تجد دراسات أجريت عامي 2007 و2008 أي علاقة بين الاحترار في العقود الأخيرة والأشعة الكونية. ^{[ 248 ] [ 249 ]} استخدم بيرس وآدامز (2009) ^{[ 250 ]} نموذجًا لمحاكاة تأثير الأشعة الكونية على خصائص السحب. وخلصا إلى أن التأثير المفترض للأشعة الكونية كان ضئيلاً جدًا بحيث لا يُفسر تغير المناخ الأخير. ^{[ 250 ]} وأشار مؤلفو تلك الدراسة إلى أن نتائجهم لا تستبعد وجود صلة محتملة بين الأشعة الكونية وتغير المناخ، وأوصوا بإجراء المزيد من البحوث. ^{[ 251 ]}

وجد إرليكين وآخرون (2009) ^{[ 252 ]} أن الأدلة تشير إلى أن الروابط بين التغيرات الشمسية والمناخ من المرجح أن تكون ناتجة عن التغيرات المباشرة في الإشعاع الشمسي أكثر من الأشعة الكونية، وخلصوا إلى ما يلي: "وبالتالي، في ظل افتراضاتنا، يجب أن يكون تأثير تغير النشاط الشمسي، سواءً من خلال الإشعاع الشمسي المباشر أو من خلال تغير معدلات الأشعة الكونية، أقل من 0.07 درجة مئوية منذ عام 1956، أي أقل من 14% من الاحترار العالمي المرصود". وقد استعرض كارزلو (2009) ^{[ 253 ]} وبيتتوك (2009) ^{[ 254 ]} الأدبيات الحديثة والتاريخية في هذا المجال، ولا يزالان يجدان أن العلاقة بين الأشعة الكونية والمناخ ضعيفة، مع تشجيعهما على مواصلة البحث.

اقترح هنريك سفينسمارك أن النشاط المغناطيسي للشمس يحرف الأشعة الكونية ، وأن هذا قد يؤثر على تكوين نوى تكثيف السحب ، وبالتالي يكون له تأثير على المناخ. ^{[ 255 ]}

في عام 2011، درس برنامج الأمم المتحدة للبيئة تطورات الانبعاثات العالمية حتى عام 2020 تبعًا لقرارات سياسية مختلفة. ^{[ 256 ] : 7} وقد جمع البرنامج 55 عالمًا وخبيرًا من 28 مجموعة علمية في 15 دولة. وأشارت التوقعات، بافتراض عدم بذل جهود جديدة لخفض الانبعاثات أو استنادًا إلى الاتجاه الافتراضي "للوضع الراهن" ، ^{[ 257 ]} إلى أن الانبعاثات العالمية في عام 2020 ستبلغ 56 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون. مكافئ ₂ (جي طن من ثاني أكسيد الكربون)₂ -eq)، بنطاق يتراوح بين 55-59 جيجا طنمن ثاني أكسيد الكربون₂ -معادلة ^{[ 256 ] : 12}باعتماد خط أساس مختلف حيث تم الوفاء بالتعهدات لاتفاقيةكوبنهاغنفي أكثر صورها طموحًا، فإن الانبعاثات العالمية المتوقعة بحلول عام 2020 ستظل تصل إلى 50 جيجا طنمن ثاني أكسيد الكربون_2. ^{[ 258 ]} استمراراً للاتجاه الحالي، ولا سيما في حالة الشكل ذيالطموح المنخفض، يُتوقع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 3درجاتمئوية بحلول نهاية القرن، وهو ما يُقدر أن يُؤدي إلى عواقب بيئية واقتصادية واجتماعية وخيمة. ^{[ 259 ]}

كما تناول التقرير تأثير السياسات التي طرحتها أطراف اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ على الانبعاثات. وبافتراض أن الجهود الأكثر صرامة للحد من الانبعاثات ستؤدي إلى انبعاثات عالمية متوقعة في عام 2020 تتراوح بين 49 و52  جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون.₂ مكافئ، معمتوسط​​قدره 51 جيجا طنمن ثاني أكسيد الكربون_2- معادلة ^{[ 256 ] : 12}بافتراض أن الجهود الأقل صرامة للحد من الانبعاثات ستؤدي إلى انبعاثات عالمية متوقعة في عام 2020 تتراوح بين 53 و57 جيجا طنمن ثاني أكسيد الكربون₂ مكافئ، مع تقدير متوسط ​​قدره 55 جيجا طنمن ثاني أكسيد الكربون₂ - معادلة ^{[ 256 ] : 12}