گرم شدن کلی کره زمین، به معنای افزایش میانگین دمای سطح زیر زمین است. از اواخر سالهای1800، میانگین دمای کلی 0/4تا0/8درجه سانتیگراد افزایش یافته است. بسیاری از کارشناسان پیش بینی کرده اند که میانگین دمای زمین در سال 1/4،2100تا5/8 درجه سانتی گراد افزایش خواهد یافت. این مقدار افزایش، بیشترین مقداری است که ظرف هزار سال اخیر، برای زمین پیش آمده است.
دانشمندان نگران این مشکل هستند که انسانها و اکوسیستم های طبیعی نتوانند خود را با این تغییرات سریع آب و هوایی وفق دهند. اکوسیستم شامل ارگانیزمهای زنده و محیط فیزیکی در یک محدوده مشخص است. این گرم شدن عموعی می تواند منتج به ضررهای فراوانی شود، به همین دلیل کشورهایی در سراسر جهان، به منظور کنترل این بحران، قراردادی را به نام پروتوکل کیوتو(1) طرح کرده اند.

دلایل افزایش دمای سطح زمین
کارشناسان هواشناسی گرم شدن هوا را از سالهای 1800، آنالیز کرده اند. اغلب آنها به این نتیجه رسیده اند که فعالیت های انسانی عامل اصلی این گرم شدن هوا است. فعالیت های انسانی با افزایش خاصیت گلخانه ای زمین در گرم شدن زمین دخالت دارد. اثرگلخانه ای، سطح زمین را در فرایند پیچیده ای که با همراهی نور خورشید، گازها و ذرات موجود در اتمسفر صورت می گیرد گرم می کند. گازهایی که گرما را در اتمسفر زمین نگه می دارند یا اصطلاحاً به دام می اندازند، گازهای گلخانه ای نامیده می شوند.
اصلی ترین فعالیت انسانی که منجر به گرمای زمین می شود سوزاندن سوختهای فسیلی (زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی)و از بین بردن جنگلها است. بیشتر سوخت فسیلی در اتومبیلها، کارخانه ها و نیروگاه ها به مصرف می رسد. سوزاندن این سوختها گاز دی اکسیدکربن با علامت اختصاریCO2تولید می کند. CO2از گازهای گلخانه ای است که روند فرار گرما از جو به فضا را بسیار کند می کند. درختان و دیگر گیاهان در روند فتوسنتز گاز CO2را از هوا جذب می کنند. با از بین بردن گیاهان میزان گازCO2در هوا افزایش می یابد. تجزیه شدن گیاهان نیز منجر به افزایش این گاز می شود.
گروه کمی از دانشمندان معتقدند که افزایش گازهای گلخانه ای عامل اصلی این افزایش دما نیست بلکه افزایش انرژی تأیید شده از خورشید عامل اصلی می باشد. اما بیشتر کارشناسان هواشناسی تأثیر این عامل را در روند افزایش دمای عمومی کره زمین بسیار ناچیز می دانند.

عواقب افزایش دما
ادامه این افزایش دما آثار مخرب زیادی در بر دارد. ممکن است گیاهان و جانوران دریازی به مخاطره جدی بیفتند. زیستگاههای گیاهان و حیوانات دچار تغییرات اساسی می شوند. الگوهای آب و هوا دستخوش تغییرات می شوند و نتیجه آن وقوع سیل و خشکسالی و توفانهای شدید و مخرب خواهد بود. افزایش دما با ذوب نمودن یخهای قطبی، باعث بالا آمدن سطح آب دریاها می شود. در مناطق خاصی از زمین بیماری های انسانی گسترش می یابد و محصولات کشاورزی نابود می شوند.

تأثیر گرما بر آبها
در هنگام گرم شدن هوا، دمای آب اقیانوسها نیز افزایش می یابد و منجر به بروز مشکلاتی در اکوسیستم اقیانوسها می شود. برای مثال گرم شدن آبها ممکن است باعث بروز پدیده ای به نام سفیدی مرجانهای دریایی شوند. وقتی که آب گرم می شود و مرجانها ماده ای را که عامل رنگ و تغذیه آنها است از درون خود خارج می کنند. در این حالت رنگ مرجانها سفید می شود و چنانچه دمای آب به وضع طبیعی برنگردد می میرند. گرمای افزوده همچنین منجر به وقوع بیماریهایی می شود که بر جانوران دریایی تأثیرگذار است.

تغییر شکل زیستگاههای طبیعی
ممکن است در محل های طبیعی مسکونی حیوانات و گیاهان تغییرات شدیدی روی دهد. بسیاری از گونه های زیستی مشکلات زیادی برای ادامه حیات در شرایط جدید خواهند داشت. برای مثال بسیاری از گیاهان گلدار، بدون طی کردن زمستان سرد، شکوفه نخواهند زد.

تأثیرگرما بر آب و هوا
تکرار وقوع شرایط بحرانی آب و هوا منجر به خسارت زیادی می شود. تغییرات الگوی بارش باعث افزایش سیلابها و خشکسالی در نواحی مختلف می شود. طوفانها و تند بادها، بیشتر و قدرتمندتر به وقوع خواهند پیوست.

بالا آمدن سطح آب
ادامه گرم شدن هوا، در طی چند قرن، مقادیر زیادی از یخ هایی که صفحه آنتار کیتارا پوشانده اند ذوب می کند. در نتیجه سطح آبها در کل زمین بالا تر می آید. بسیاری از مناطق ساحلی ممکن است دچار سیل زدگی، فرسایش، از بین رفتن زمینهای خشک و ورود آب دریاها به آبهای شیرین شوند. بالا آمدن آب دریاها ممکن است منجر به غرق شدن شهرها، جزایر کوچک و دیگر مناطق زیستی شود.

تهدید سلامت انسانها
بیماریهای گرمسیری نظیر مالاریا و تب دنگ(2)به مناطق زیادی شیوع پیدا می کند. ادامه یافتن گرما و شدت یافتن آن می تواند عامل مرگ و میرهای زیاد و بیماریهای گوناگون شود. سیل و قحطی، گرسنگی و سوء تغذیه را افزایش خواهد داد.

خنک کردن زمین
کارشناسان هواشناسی در حال حاضر مشغول مطالعه برای کنترل محدود کردن افزایش دمای کره زمین می باشد. دو روش کلیدی به این منظور وجود دارد: اول محدود کردن تولیدگازCO2و دوم تصفیه هوا.

محدود کردن انتشارگازCO2
دو تکنیک تأثیرگذار برای محدود کردن تولید CO2وجود دارد: اول جایگزین کردن منابع دیگر انرژی به جای سوختهای فسیلی و دوم استفاده بهتر از سوختهای فسیلی.
منابع انرژی جایگزین سوخت فسیلیCO2تولید نمی کنند. این منابع شامل باد، نورخورشید، انرژی هسته ای و حرارت زیر زمین می باشند. دستگاههایی به نام توربین بادی می توانند انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند و نیروگاه های زمین حرارتی می توانند از گرمای موجود در لایه های زیرین خاک انرژی الکتریکی به دست آورند.
استفاده از این منابع هزینه های بیشتری را نسبت به سوختهای فسیلی در بر دارند. با این حال پیشرفت تحقیقات درباره استفاده از آنها می تواند منجر به کاهش هزینه های آنها نیز شود.
تصفیه هوا به دو شکل صورت پذیراست: اول، انبارهای زیر زمین یا زیر آب. دوم، ذخیره سازی در گیاهان زنده.
با تزریق و ورود CO2تولید شده در صنعت به زیر زمین یا اقیانوس می توان این گاز را ذخیره کرد. مناسبترین مکان در اعماق زمین برای انجام این کار، انبارهای طبیعی نفت و گازی است که بیشتر ذخایر آنها استخراج شده است. با ورود این گاز به این گونه انبارهای طبیعی، استخراج بازمانده ذخایر آنها بسیار آسان تر می شود. سود ناشی از تسهیل بهره برداری، هزینه های این دو روش تصفیه را جبران می نماید. رسوبات عمیق نمک و زغال سنگ نیز مکان مناسبی برای انجام ذخیره سازی CO2می باشند.
اقیانوسها می توانند CO2بیشتری ذخیره کنند اما دانشمندان هنوز موفق به تخمین آثار محیطی این ذخیره سازی نشده اند.

ذخیره سازی در گیاهان
گیاهان سبز به هنگام رشد CO2موجود در جو را جذب می کنند. آنها کربن موجود در CO2را با هیدروژن ترکیب کرده، قند ساده تولید می کنند و آنرا در بافت خود ذخیره می نمایند. پس از مرگ گیاه، با تجزیه آن، گاز CO2از آن متساطع می شود. اکوسیستمهایی با زندگی گیاهی غنی، می توانندCO2 بیشتری را در خود حبس نمایند.

پروتوکل کیوتو
در سال 1997، نمایندگان 160کشور جهان در کیوتوی ژاپن گرد هم آمدند و قراری به نام پروتوکل کیوتو را تنظیم کردند. این قرارداد برای کاستن انتشار گازهای گلخانه ای است. از سال 2008 تا 2012، سی و هشت کشور صنعتی ناچار به کاستن انتشار گاز CO2و پنج کشور دیگر ناچار به کاستن انتشار گازهای گلخانه ای خواهند بود. این کشور باید 1990مرکز انتشار خود را کنترل نموده و سالانه 95درصد از میزان انتشار آنها را کاهش دهند. این قرارداد شامل حال کشورهای در حال توسعه نمی باشد اما کشورهای صنعتی را تشویق می کند که داوطلبانه با کشورهای در حال توسعه برای کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای همکاری کنند.

بررسی گرم شدن
پیش از استفاده از وسایل گرماسنج، دانشمندان بر اساس نشانه های فراوانی افزایش دمای کره زمین را مورد بررسی قرار داده بودند. نشانه ها حاکی از این بود که افزایش دما از سالهای 1900، در هزار سال اخیر بی سابقه بوده است.
در سال2001، هیئتی با مسئولیت کنترل تغییرات آب و هوا به نام IPCC(3)که از طرف سازمان ملل پشتیانی می شدند، نتایج بررسی های به اثبات رسیده در خصوص گرم شدن زمین را منتشر کردند. کارشناسان هواشناسی مشغول بررسی عوامل طبیعی و دخالتهای انسان در گرم شدن زمین ظرف100سال اخیر شدند. هیئتIPCCهمچنین نتیجه پیش بینی های دمای هوا تا سال 2100 را اعلام نمود.
در هر حال بررسی ها نشان می دهند که راه حل فوری برای این مسئله وجود ندارد. حتی اگر تمام منابع انتشار گاز CO2را ناگهان حذف کنیم، روند گرم شدن هوا به دلیل وجود گازهای گلخانه ای که در حال حاضر وارد جو شده اند تا سال 2100ادامه خواهند داشت.