Климатската варијабилност ги вклучува сите варијации на климата кои траат подолго од поединечните временски настани, додека терминот климатски промени се однесува само на оние варијации кои опстојуваат подолг временски период, обично со децении или повеќе. Климатските промени може да се однесуваат на кое било време во историјата на Земјата, но терминот сега најчесто се користи за да се опише современата климатска промена, често популарно наречена глобално затоплување. Од Индустриската револуција, климата сè повеќе е под влијание на човечките активности.
Климатскиот систем ја прима речиси целата своја енергија од сонцето и зрачи енергија во вселената. Билансот на влезната и излезната енергија и поминувањето на енергијата низ климатскиот систем е енергетскиот баланс на Земјата. Кога влезната енергија е поголема од излезната енергија, енергетскиот баланс на Земјата е позитивен, а климатскиот систем се загрева. Ако снема повеќе енергија, енергетскиот баланс е негативен, и Земјата доживува ладење.
Енергијата што се движи низ климатскиот систем на Земјата се изразува во временските услови, варирајќи во географски размери и време. Долгорочните просеци и променливоста на времето во еден регион ја сочинуваат климата на регионот. Ваквите промени можат да бидат резултат на „внатрешна варијабилност“, кога природните процеси својствени за различните делови на климатскиот систем ја менуваат дистрибуцијата на енергијата. Примерите вклучуваат варијабилност во океанските басени како што се декадното осцилирање на Тихиот Океан и повеќедекадното осцилирање на Атлантикот. Променливоста на климата може да резултира и од надворешно принудување, кога настаните надвор од компонентите на климатскиот систем предизвикуваат промени во системот. Примерите вклучуваат промени во сончевото производство и вулканизмот.
Променливоста на климата има последици за промените на нивото на морето, растителниот свет и масовното истребување; тоа влијае и врз човечкото општество.
Терминологија Климатска варијабилност е термин за опишување на варијациите во средната состојба и другите карактеристики на климата (како што се шансите или можноста за екстремни временски услови итн.) „на сите просторни и временски размери надвор од оние на поединечни временски настани“. Се чини дека дел од варијабилноста не е предизвикана од познати системи и се јавува во навидум случајни времиња. Таквата варијабилност се нарекува случајна варијабилност или шум. Од друга страна, периодичната варијабилност се јавува релативно редовно и во различни начини на варијабилност или климатски обрасци.
Терминот климатски промени често се користи за да се однесува конкретно на антропогените климатски промени. Антропогените климатски промени се предизвикани од човековата активност, за разлика од промените во климата кои можеби резултирале како дел од природните процеси на Земјата. Глобалното затоплување станало доминантен популарен термин во 1988 година, но во научните списанија глобалното затоплување се однесува на зголемувањето на температурата на површината, додека климатските промени го вклучуваат глобалното затоплување и сè друго што влијае врз зголемувањето на нивото на стакленички гасови.
Поврзан термин, климатски промени, бил предложен од Светската метеоролошка организација (СМО) во 1966 година за да ги опфати сите форми на климатска варијабилност на временски размери подолги од 10 години, без оглед на причината. Во текот на 1970-ти години, терминот климатски промени се фокусирал на антропогени причини, бидејќи станало јасно дека човечките активности имаат потенцијал драстично да ја изменат климата. Климатските промени биле инкорпорирани во насловот на Меѓувладиниот панел за климатски промени (IPCC) и Рамковната конвенција на ОН за климатски промени (UNFCCC). Климатските промени сега се користат и како технички опис на процесот, како и како именка што се користи за опишување на проблемот.
Причини Во најширока скала, брзината со која енергијата стигнува од Сонцето и брзината со која таа се губи во вселената, ја одредуваат рамнотежната температура и климата на Земјата. Оваа енергија се дистрибуира низ целиот свет со ветрови, океански струи, и други механизми за влијание на климата во различни региони.
Факторите кои можат да ја обликуваат климата се нарекуваат климатски форсирања или „принудувачки механизми“. Тие вклучуваат процеси како што се варијации во сончевото зрачење, варијации во орбитата на Земјата, варијации во албедото или рефлексивноста на континентите, атмосферата и океаните, градењето планини, континенталниот нанос и промените во концентрациите на стакленички гасови. Надворешното принудување може да биде или антропогено (на пр. зголемени емисии на стакленички гасови и прашина) или природно (на пр. промени во сончевото производство, орбитата на Земјата, ерупции на вулкани). Постојат различни повратни информации за климатските промени. Исто така, постојат клучни прагови кои кога ќе се надминат може да предизвикаат брзи или неповратни промени.
Некои делови од климатскиот систем, како што се океаните и ледените капи, реагираат побавно на климатските принудувања, додека други реагираат побрзо. Пример за брза промена е атмосферското ладење по вулканска ерупција, кога вулканската пепел ја рефлектира сончевата светлина. Топлинското ширење на океанската вода по атмосферското затоплување е бавна и може да потрае илјадници години. Можна е и комбинација, на пример, ненадејно губење на албедото во Северноледениот Океан како што се топи морскиот мраз, проследено со постепено топлинско ширење на водата.
Променливоста на климата може да се појави и поради внатрешни процеси. Внатрешните неприсилни процеси често вклучуваат промени во распределбата на енергијата во океанот и атмосферата, на пример, промени во термохалинската циркулација .
Внатрешна варијабилност мини|Постои сезонска варијабилност во тоа како новите рекорди за високи температури ги надминале новите рекорди на ниски температури. (change "202310" in URL to see years other than 2023, and months other than 10=October) Климатските промени поради внатрешната варијабилност понекогаш се случуваат во циклуси или осцилации. За други видови природни климатски промени, не можеме да предвидиме кога тоа ќе се случи; промената се нарекува случајна или стохастичка. Од климатски аспект, времето може да се смета за случајно. Ако има мали облаци во одредена година, постои енергетски дисбаланс и дополнителна топлина може да се апсорбира од океаните. Поради климатската инерција, овој сигнал може да се „зачува“ во океанот и да се изрази како варијабилност на подолги временски размери од оригиналните временски нарушувања. Ако временските нарушувања се сосема случајни, кои се појавуваат како бел шум, инерцијата на ледниците или океаните може да го трансформира тоа во климатски промени каде што подолготрајните осцилации се исто така поголеми осцилации, феномен наречен црвен шум. Многу климатски промени имаат случаен аспект и цикличен аспект. Ова однесување е наречено стохастичка резонанца. Половина од Нобеловата награда за физика за 2021 година била доделена за ова дело на Клаус Хаселман заедно со Сјукуро Манабе за поврзана работа на климатско моделирање. Додека Џорџо Паризи кој со соработниците го вовел концептот на стохастичка резонанца, бил награден со другата половина, но главно за работа на теоретска физика.
Променливост на океанската атмосфера Океанот и атмосферата можат да работат заедно за спонтано да генерираат внатрешна климатска варијабилност која може да трае со години до децении. Овие варијации можат да влијаат врз глобалната просечна температура на површината со прераспределување на топлината помеѓу длабокиот океан и атмосферата и/или со менување на дистрибуцијата на облак/водена пареа/морски мраз што може да влијае врз вкупниот енергетски баланс на Земјата.
Осцилации и циклуси мини| Обоените ленти покажуваат како годините на Ел Нињо (црвено, регионално затоплување) и годините Ла Ниња (сино, регионално ладење) се поврзани со целокупното глобално затоплување. Ел Нињо - Јужна осцилација е поврзана со варијабилноста на долгорочното зголемување на просечната температура на глобално ниво. Климатска осцилација или климатски циклус е секоја повторлива циклична осцилација во рамките на глобалната или регионалната клима. Тие се квазипериодични (не се совршено периодични), така што Фурјеовата анализа на податоците нема остри врвови во спектарот. Пронајдени или претпоставени се многу осцилации на различни временски размери.
Менување на океанската струја десно|мини| Шема на модерна термохалинска циркулација. Пред десетици милиони години, движењето на континенталните плочи формирало празнина без земја околу Антарктикот, овозможувајќи формирање на западни ветрови, кои ги држат топлите води подалеку од Антарктикот. Океанските аспекти на климатската варијабилност можат да генерираат варијабилност на стогодишни временски размери поради тоа што океанот има стотици пати поголема маса отколку во атмосферата, а со тоа и многу висока топлинска инерција. На пример, измените на океанските процеси како што е термохалинската циркулација, играат клучна улога во прераспределбата на топлината во светските океани.
Океанските струи носат многу енергија од топлите тропски региони до постудените поларни региони. Промените што се случуваат околу последното ледено доба (во техничка смисла, последното глацијално) покажуваат дека циркулацијата може да се промени ненадејно и суштински, што ќе доведе до глобални климатски промени, иако вкупното количество на енергија што доаѓа во климатскиот систем не се менува многу. Овие големи промени можеби дошле од таканаречените настани на Хајнрих каде што внатрешната нестабилност на ледените плочи предизвикала ослободување на огромни ледени плочи во океанот. Кога ледената покривка се топи, добиената вода има многу малку сол и студ, што предизвикува промени во циркулацијата.
Жив свет Живиот свет влијае врз климата преку нејзината улога во циклусите на јаглеродот и водата и преку такви механизми како што се албедото, евапотранспирацијата, формирањето облаци и атмосферските влијанија. Примери за тоа како живиот свет можел да влијае врз климата во минатото вклучуваат:
глацијација пред 2,3 милијарди години предизвикана од еволуцијата на кислородната фотосинтеза, која ја осиромашила атмосферата на стакленичкиот гас јаглерод диоксид, и вовела слободен кислород уште една глацијација пред 300 милиони години, воведена со долгорочно закопување на отпадоци од васкуларни копнени растенија отпорни на распаѓање завршување на палеоценско-еоценскиот топлински максимум пред 55 милиони години со процутот на морскиот фитопланктон пресврт на глобалното затоплување пред 49 милиони години со 800.000 години цветање на арктичката азола глобалното ладење во текот на изминатите 40 милиони години поттикнато од проширувањето на екосистемите за пасење трева.
Надворешно форсирање на климата
Стакленички гасови десно|мини|Концентрациите CO2 во последните 800.000 години, измерени од ледените јадра (сино/зелено) и директно (црно). Додека стакленичките гасови ослободени од биосферата често се гледаат како повратни информации или внатрешен климатски процес, стакленички гасови што се испуштаат од вулканите обично од климатолозите се класифицирани како надворешни. Гасовите на стаклена градина, како што се CO2, метанот и азотен оксид, го загреваат климатскиот систем со заробување на инфрацрвената светлина. Вулканите се исто така дел од продолжениот јаглероден циклус.