Sugárzási kényszer: azt írja le, hogy valamilyen gáz jelenléte a légkörben mennyire módosítja a Föld energiamérlegét. Ez a tényező 2,8 W/m2-rel növekedett a referencia értékhez képest (az IPCC jelentések az 1850-től 1900-ig terjedő időszak átlagát tekintik alapnak az összehasonlításokhoz), ami döntő mértékben az ember műve, nélküle nem következett volna be ez a változás.
(Megérteni kicsit ennek a mennyiségnek a nagyságrendjét, elárulom, hogy a Napból érkező sugárzás a légkör külső szélén a földrajzi hosszúság függvényében 550 és 1200 W/m2 között van. Ezt a legérzékletesebben úgy lehet lefordítani hétköznapi tapasztalatokra, hogy ha megpróbálunk visszaemlékezni arra, hogy egy 100 Wattos izzó mekkora hőt termelt, de akinek az már nagyon régen volt, az vehet egy vasalót is példának, amelynek a teljesítménye 2000 W körül van általában. Akármivel példálózunk is, az jön ki, hogy a 2,8 W/m2 tulajdonképpen nem egy nagy szám, viszont egy olyan hatalmas természeti rendszer esetében mind a Föld, meg egy olyan érzékeny civilizáció esetében, mint a miénk, azért éppen elég sok bajt tud csinálni.)
Ha a Föld légkörében nem lenne sugárzást módosító összetevő, a Napból érkező UV, látható fény és kis mértékben infravörös tartományba eső sugárzással egyenértékű infravörös sugárzás hagyná el a Földet, a sugárzó földfelszín átlag hőmérséklete a Planck törvény értelmében a mostaninál körülbelül 33 fokkal alacsonyabb lenne. (A napból érkező sugárzást mondjuk rövid hullámúnak, míg a Föld esetében hosszhullámú sugárzásról beszélünk, előbbinek a 4 mikronnál rövidebb, utóbbinak a 4 mikronnál hosszabb sugárzást szokták tekinteni. Ezek a fogalmak nem tévesztendők össze a rádiózásban használt megnevezésekkel, mert azok 10 méteres hullámhossztól kezdődnek és terjednek felfelé, FM, AM és hosszú hullámú rádiózás, az egész más.) A melegebb hőmérséklet a levegőben lévő üvegházhatású gázok és az aerosolok együttes hatásának köszönhető. A Föld átlag hőmérséklete jelenleg 14 és 15 fok között van, és az alábbi ábra a szezonalitást mutatja:
A negyedik IPCC jelentésben szerepelt az a diagram, amelyik részletesen mutatja a sugárzási kényszer összetevőinek változását 1850-hez képest:
A negyedik jelentésben 1,6 W/m2 szerepelt, az ötödikben 2,3 W/m2, most pedig 2,8 W/m2-nél tartunk. A sugárzási kényszer és a Föld átlag hőmérséklete közti kapcsolat pontos leírása nem egyszerű, de az egyértelmű, hogy több sugárzásra a Föld egésze (földfelszín, óceánok, légkör) melegedéssel válaszol. Ez a melegedés látható az alábbi diagramon:
Megjegyzendő, hogy a Föld pályaelemeiben megfigyelhető változások is befolyásolják, hogy a Földet mekkora sugárzás éri, és így azok is befolyásolják a Föld hőmérsékletét, de ezek egyrészt sokkal hosszabb távú hatások, másrészt pont egy olyan korban vagyunk, amikor az ember nélkül kismértékű lehűlés következne be, tehát a megfigyeltnél tulajdonképpen még egy kicsit nagyobb is az ember hatása a Föld hőmérsékletére.
A két legfontosabb üvegházhatású gáz kibocsájtását mutatja az alábbi ábra:
Ennek a kibocsájtásnak a következtében, az üvegházhatású gázok légköri koncentrációja fokozatosan növekszik.
A vizsgált időszak alatt a CO2 koncentrációja a másfélszeresére növekedett, miközben a metán koncentrációja több, mint megduplázódott. A CO2-vel kapcsolatban ki kell emelni, hogy a növekedés fele az utolsó 30 évre esett.
Látható, hogy a metánból kevesebb, mint kétszázad annyi van a légkörben, mint CO2-ből, N2O-ból pedig kevesebb, mint ezred annyi, viszont ez még nem mond el mindent, mert az utóbbi két gázból a kevesebb is sokkal jobban melegít. A hatásuk összemérhetősége végett találták ki a GWP (global warming potential)-t, amely azt mondja meg, hogy az adott gáz üvegházhatása egy adott időszakot figyelembe véve hányszorosa a CO2 üvegházhatásának. A GWP azért függ a figyelembe vett időtávtól, mert a különböző gázok átlagos légköri tartózkodási ideje más és más.
Összességében elmondható az, ami már Radiative forcing components ábráról is leolvasható, hogy mesterséges üvegházhatás körülbelül kétharmadáról a CO2, míg a maradék kábé 80%-áról a metán tehet.
Hogy a két és a másfél fokos melegedési cél eléréséhez milyen mértékben kéne csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsájtását, azt a következő ábrák jól szemléltetik.
A fenti grafikonoknál talán kicsit könnyebb elképzelni, hogy mit engedhetünk meg magunknak, ha bevezetjük a carbon budget fogalmát. A karbon budget azt mondja meg, hogy mennyi CO2-t engedhetünk még a légkörbe, ha szeretnénk a légkör átlaghőmérsékletét bizonyos valószínűséggel egy bizonyos küszöbérték alatt tartani.
A táblázatot úgy kell olvasni, hogy ha a föld átlag hőmérsékletének emelkedését szeretnénk 83% valószínűséggel az 1,5 fokos határérték alatt tartani, akkor még 300 Gigatonna CO2-t küldhetünk a légkörbe, ami egyébként elég kicsi szám, főleg, ha figyelembe vesszük, hogy az azóta eltelt három évben is küldtünk körülbelül 120-at.
