에어로졸과 구름
연무질(에어로졸) 형태의 대기 오염은 인간의 건강에도 큰 영향을 끼칠 뿐 아니라 기후에도 큰 영향을 미칩니다. 1961년부터 1990년까지 지구 표면에 도달하는 햇빛의 양이 점차 감소하는 현상이 관측되었는데 이를 대중들은 지구음암화라고 불렀으며 그 원인은 바이오 연료와 화석 연료의 연소 과정에서 발생한 에어로졸이 지구 대기에 영향을 줘서 발생했던 것으로 알려져 있습니다. 전 세계적으로 에어로졸의 농도는 1990년 이후부터 꾸준히 감소하였으며 이는 에어로졸이 더 이상 온실 기체의 온난화 효과를 저지하지 못한다는 뜻입니다.
에어로졸은 지구 대기 중에서 산란시키고 태양 복사를 흡수합니다. 또한 지구의 복사열 수지에도 영향을 미칩니다. 황산 에어로졸은 구름 응집핵 역할을 하여 더 작고 더 많은 물방울을 지닌 구름으로 변화합니다. 이런 에어로졸 구름은 더 크고 더 적은 물방울을 지닌 구름보다 태양 복사의 반사율이 더 높습니다. 또한 구름에 들어오는 햇빛을 더 많이 반사되게 만드는 빗방울의 성장도 감소시킵니다. 에어로졸의 간접적인 영향은 각각의 요소가 서로 다른 영향을 주기 때문에 복사 강제력에 있어 가장 큰 불확실성을 만듭니다.
에어로졸은 보통 햇빛을 반사시켜 지구 온난화의 영향을 제한시키지만 눈이나 얼음 위에 떨어지는 그을음과 같은 블랙 카본은 지구 온난화에 영향을 줍니다. 블랙 카본은 땅의 햇빛 흡수량을 늘리고 눈과 얼음을 녹여 해수면 상승을 이끕니다. 북극에 새롭게 쌓인 블랙 카본 퇴적물을 제한하면 2050년까지 기온 상승을 0.2 °C 낮출 수 있습니다.
토지 이용 변화
인간은 보통 더 많은 농경지를 확보하기 위해 지구 토지를 변화시킵니다. 현재 지구 토지 영역의 34%가 농경지이며 26%는 숲, 30%는 사람이 살 수 없는 빙하나 사막 같은 지형입니다. 산림의 넓이는 계속 줄어들고 있는데 이 과정에서 일어나는 토지 이용 변화로 지구 온난화가 가속화되고 있습니다. 탈산림화로 나무가 벌채될 때 나무 안에 있던 이산화탄소가 방출되고 그 나무가 미래에 더 많은 이산화탄소를 흡수할 수 있는 기회를 빼앗습니다. 산림 벌 체가 일어나는 주요 원인으로는 고기 및 팜유와 같은 작물 생산을 위한 농지로의 영구 토지 이용 변화가 27%, 임업, 수산업 가공품 생산을 위한 벌목이 26%, 화전농업과 같은 단기간 이동경작이 24%, 산불이 23%입니다.
토지 이용 변화는 온실 기체 배출에만 영향을 주는 것이 아닙니다. 그 지역의 식생 유형이 지역의 평균 기온에도 영향을 줍니다. 즉 식생 유형은 얼마나 많은 햇빛이 다시 우주로 반사되는지(반사율), 얼마나 많은 열이 증발로 손실되는지에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 어두운 숲이 초원으로 변하면 표면이 더 밝아져 반사율이 증가해 햇빛이 더 많이 반사됩니다. 또한 탈산림화는 구름에 영향을 미치는 화학적인 화합물 방출 조성을 변형하고 바람 패턴을 변화시켜 기온에 영향을 줄 수 있습니다. 열대 지방과 온대 지방에서는 모든 요소를 합친 순효화가 온난화를 가속시키는 반면, 극지방에 가까운 고위도에서는 숲이 눈밭으로 바뀌면 반사율이 증가해 냉각 효과가 발생합니다. 전 세계적으로 총영향은 지구 표면 반사율의 증가로 아주 미약한 냉각 효과가 발생한 것으로 추정됩니다.
태양과 화산 활동
물리적 기후 모델에서는 태양 활동과 화산 활동의 변화만으로는 최근 수십년 간 관측된 급격한 온난화를 재연할 수 없습니다. 태양은 지구에 들어오는 에너지원이기 때문에 지구로 내리쬐는 햇빛의 변화는 기후계에 직접적인 영향을 가져옵니다. 인공위성을 통해 태양의 복사조도 수치를 측정하고 있으며, 간접 관측 기록까지 합치면 1600년도부터 현재까지 태양 활동의 변화를 추적할 수 있습니다. 지구로 들어오는 총 태양 에너지는 증가 추세가 없습니다. 지구 온난화를 일으키는 것이 온실 기체라는 또 다른 강력한 증거로는 대기 하부(대류권)는 기온이 점점 증가하지만 대기 상부(성층권)는 기온이 점점 하강하고 있다는 관측 결과입니다. 만약 태양 활동 때문에 지구 온난화가 발생한 것이라면 대기 상부와 하부 모두 기온이 증가해야 합니다.
거대한 화산 분화는 산업화 이전까지 가장 거대했던 자연적인 기후 변동 요인입니다. 분화가 매우 강해서 대기 성층권에 이산화 황이 흩뿌려진다면 수년간 에어로졸이 햇빛을 차단할 수 있습니다. 온도는 약 두 배 정도 영향을 받습니다. 산업화 이후 화산 활동은 지구 기온의 향방에 거의 무시할 수 있을 정도로 영향을 주지 못합니다. 현재의 화산성 이산화 탄소 배출량은 인간이 배출하는 이산화 탄소 배출량의 1% 미만입니다.
