관측된 기온 상승
이 부분의 본문은 기후의 기후를 측정한 온도 기록 및 과거 2,000년간의 온도 기록입니다.
과거 2,000년간의 온도 기록을 재구성한 그래프입니다. 파랑 선은 나이테, 산호초, 북극 아이스 코어 등 간접적인 데이터를 이용해서 추정한 온도 기록입니다. 빨강 선은 온도계를 통해 직접적으로 관측한 온도 기록입니다.
여러 독립적인 측정 데이터세트에서는 현 지구의 기후가 온난화되고 있음을 보여주고 있습니다. 2011년에서 2020년 사이 10년간은 산업화 이전 기준선인 1850년-1900년 사이 평균 기온보다 평균 1.09 °C (오차 감안 0.95–1.20 °C) 상승하였습니다. 지상 기온은 10년마다 평균 0.2 °C 상승하고 있으며, 2020년 기준 산업화 이전보다 1.2 °C 더 상승한 상태입니다. 1950년대 이후부터 전 세계적으로 추운 날의 수가 더 줄어들고 있으며, 따뜻한 날의 수가 더 늘어나고 있습니다.
18세기에서 19세기 중반 사이에는 순 온난화 현상이 거의 없었습니다. 이 시기의 기후 정보는 나무의 나이테나 아이스 코어 같은 간접 관측 기록을 이용해 추정합니다. 이런 자료를 통해 자연적인 변화 수치가 산업 혁명 초기의 영향을 상쇄시켰다는 것을 알아냈습니다. 온도계를 통한 직접적인 기온 관측 기록은 1850년대 경부터 전 세계에 나오기 시작했습니다. 그 이전 중세 온난기나 소빙기 같은 역사적인 온난화 및 한랭화는 전 세계 다른 지역에서 동시다발적으로 발생하진 않았습니다. 특정한 한정된 지역에서는 기온이 잠깐 20세기 후반 수준으로 상승했을 수도 있었습니다. 선사 시대에도 팔레오세-에오세 최대온난기 같은 전지구적 온난화 현상이 있었긴 했습니다. 하지만 현대에 관측되고 있는 기온 상승과 이산화탄소 농도의 상승은 매우 빠르며 지구 역사상 일어났었던 그 어떤 지구물리학적 기후 급변 사건보다도 그 속도가 빠릅니다.
측정한 기온으로 보이는 온난화의 증거는 광범위한 기타 다른 자료로도 보강됩니다. 일례로 폭우의 빈도와 그 강도가 더 강해지고 많아졌으며, 육지의 얼음과 눈이 녹았으며 대기의 평균 습도도 상승했습니다. 또한 동식물군은 일례로 꽃이 점점 더 이른 봄에 피어나는 현상과 같이, 온난화와 일치하는 경향으로 생태가 변화하고 있습니다. 또 다른 핵심적인 온난화 지표에는 대기 상층부의 한랭화 현상인데, 온실 기체가 지구 표면 근처에 열을 가둬버려 우주로 열이 방사되는 것을 막아 높은 고도에서의 기온이 시간이 지날수록 점차 낮아지고 있습니다.
전 세계의 여러 지역마다 온난화의 진행 속도는 서로 다릅니다. 온난화 진행 속도 차이는 온실 기체가 방출되는 정도의 차이와 관계가 있는 것은 아닙니다. 온실 기체의 효과가 지구 전체에 골고루 퍼질 정도로 충분히 오래 유지되기 때문입니다. 산업화 이전부터 육지의 평균 기온은 지구 전체의 평균 기온보다 거의 2배 빠르게 상승하였습니다. 그 이유로는 바다가 육지보다 열용량이 더 크고 바다에서는 물의 증발로 더 많은 열을 잃기 쉽기 때문입니다. 지구 내 기후계의 열에너지는 1970년대 일시적인 답보 상태 이후로는 꾸준히 늘어났으며, 늘어난 여분의 열에너지 중 약 90% 이상이 바다에 저장되었습니다. 나머지 열에너지는 대기를 데우고 얼음을 녹이며 육지를 덥히는 역할을 하였습니다.
북반구와 북극은 남반구와 남극보다 더 빨리 따뜻해졌습니다. 북반구의 육지 면적이 훨씬 더 넓은 뿐 아니라, 계절의 변화에 따라 덮이는 눈과 해빙도 더 많습니다. 훨씬 더 많은 빛을 반사하는 표면이 있는 얼음이 녹아 더 어두운 흙이 노출되면 반사율이 낮아 더 많은 열을 흡수하기 시작합니다. 눈과 얼음에 쌓이는 검은 탄소도 북극 온난화의 원인이 됩니다. 북극의 기온은 세계에서 가장 빠르게 증가하고 있으며 지구의 다른 지역보다 두 배 이상 빠르게 증가하고 있습니다. 북극의 빙하와 빙상이 녹으면 멕시코 만류의 순환을 약화시키는 등 전 지구적인 해양 순환을 방해시켜 기후를 더욱 변화시킵니다. 이러한 기온 상승은 온실가스 수치와 함께 상승하는 추세는 기후 모델로 예측되었습니다.