Vissa människor hävdar att oro för global uppvärmning är ett modernt fenomen. Och att forskare och miljöaktivister uppfann dessa bekymmer för att öka medvetenheten om ökande växthusgaser från förbränning av fossila bränslen.

Varför är vi plötsligt så oroliga för koldioxid (CO2) när det för bara några decennier sedan talades om en ny istid?

I samma andetag, de kan också ifrågasätta hur förändringar i mängden CO2 i atmosfären verkligen kan förändra jordens klimat.

Atmosfären innehåller trots allt relativt lite CO2 jämfört med andra gaser. Till exempel, det finns mycket mer vattenånga, som också är en viktig växthusgas. Så, hur kan en liten mängd CO2 vara så viktig?

Låt oss ta en titt på dessa frågor.

Växthuseffekten upptäcktes för mer än 100 år sedan

1896, den världsberömde svenske vetenskapsmannen och Nobelpristagaren Svante Arrhenius (1859-1927), beskrivit hur CO2 påverkar klimatet. Han föreslog att ökade utsläpp av CO2 från förbränning av fossila bränslen kan leda till en global uppvärmning – den så kallade växthuseffekten.

Under de följande decennierna, forskningen om växthusgaser fortsatte. Men det var inte förrän 1938 som Guy Callendar först visade hur jordens temperatur redan ökade.

Callendar föddes 1898, bara två år efter att Arrhenius för första gången publicerade sitt arbete om CO2. Han var ingenjör till sitt yrke men han var också fascinerad av atmosfären, och han ägnade sin fritid åt att studera det. Han mätte koncentrationen av gaser, atmosfärens struktur, hur atmosfäriska strömmar rörde sig runt planeten, och påverkan av solens strålar på olika breddgrader.

Och det var detta arbete som ledde fram till världens första klimatmodell.

Hans modell var mycket primitiv i jämförelse med de väletablerade modellerna som används för att förutsäga väder och klimat av meteorologer och klimatforskare idag. Men det utgjorde grunden på vilken alla moderna studier av klimatvetenskap sedan dess har utvecklats.

Hans arbete kulminerade i denna studie från 1938, som visade att människor redan hade släppt ut tillräckligt med CO2 i atmosfären för att öka medeltemperaturen på jorden och att jorden reagerade:Under de senaste 50 åren, medeltemperaturen hade verkligen ökat enligt Arrhenius föreslagna växthuseffekt.

Callendars hypotes blir accepterad teori

Callendars hypotes togs inte särskilt seriöst av vissa andra forskare till en början:han var inte en meteorolog och vid denna tidpunkt fanns det helt enkelt inte tillräckligt med data för att testa denna hypotes. Men han fortsatte, oförskräckt.

Han samlade massor av ny data, och när han dog 1964 hade hans arbete fått bred vetenskaplig acceptans.

Efter en kongressförhandling i den amerikanska senaten 1988, växthusgasernas roll, och i synnerhet koldioxidutsläpp, att driva den globala temperaturen var allmänt erkänd, och antalet motståndare till teorin minskade.

Varför är CO2 en så viktig växthusgas?

Mellan istider, Jordens atmosfär innehåller vanligtvis cirka 0,03 procent CO2. I dag, det är runt 0,04 procent, eller 410 delar per miljon som det ofta kallas. Men detta är fortfarande ett oändligt litet antal.

Så hur kan CO2 ha en så stor inverkan på klimatet?

Ljuset som sänds ut av solen innehåller ett brett spektrum av ljus:ultraviolett, infraröd, mikrovågor, radiovågor, synligt ljus, och så vidare. Ungefär hälften av ljuset som når jorden reflekteras antingen av moln eller absorberas av atmosfären.

Resten når jordens yta och absorberas av landet, hav, och växter, värma upp ytan. När jorden blir varm, den avger infrarött ljus (värme), som reflekteras tillbaka till jorden, fångad i atmosfären. Detta är växthuseffekten i ett nötskal.

Växthuseffekten uppstår eftersom jordens atmosfär håller kvar en del av den värme som annars skulle gå förlorad i rymden. Utan växthusgaser som CO2, atmosfären kunde inte hålla fast vid detta, och jorden skulle snabbt förvandlas till en frusen sfär.

Koldioxid:En växthusgas i en liga för sig

Den nuvarande sammansättningen av växthusgaser (CO2, men även metan, vattenånga, och några andra) håller jordens medeltemperatur på en bekväm 15 grader celsius. Utan dem skulle det vara väldigt kyligt ca. -18 grader.

Växthuseffekten fungerar som en termostat, men idag är det på en knivkant, hålla världen varm men inte för varm.

Över 95 procent av jordens atmosfär består av kväve och syre, ingen av dem kan absorbera infrarött ljus och är mycket dåliga växthusgaser. En annan viktig komponent i atmosfären är vattenånga, som är en mycket effektiv växthusgas och absorberar det mesta av det infraröda ljus som reflekteras från jordens yta.

Vattenånga spelar en stor roll för att hålla jorden tillräckligt varm för att vi ska kunna leva här. Men som tur är, den suger inte upp all infraröd strålning och en del av den glider genom och ut i rymden.

Om detta inte var fallet, och det absorberade all infraröd strålning, jorden skulle snabbt bli för varm för att försörja liv. Men Callendar upptäckte att CO2 stänger dessa "hål" och fångar upp en stor del av den infraröda strålning som vattenånga släpper ut.

Så, ju mer CO2 det finns i atmosfären, desto fler av dessa luckor stängs. Och även om CO2 utgör en så liten del av hela atmosfären, den har en otroligt viktig roll för hur den reglerar värme och, därför, klimatet. Dessutom, CO2 varar länge i atmosfären jämfört med många andra växthusgaser, vilket gör det ännu mer potent.

Är den globala uppvärmningen en ny vurm?

Forskning om växthusgaser och deras inverkan på vårt klimat är ingen ny vurm. Den har rötter som sträcker sig tillbaka till upptäckterna av kvantmekaniken och atomens struktur.

Precis som alla andra vetenskapsgrenar, hypoteser har gradvis utvecklats och förfinats i takt med att ny data och kunskap blir tillgänglig. Och en mer detaljerad förståelse för hur klimatet fungerar och vad det påverkar, har framträtt.

Den senaste forskningen visar att den globala uppvärmningen som skapats av människan redan inträffade under första hälften av 1800-talet, vilket är mycket tidigare än Callender hade trott.

Detta betyder inte att Callendar hade fel, bara att han inte hade tillgång till så många typer av data som vi har idag.

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av ScienceNordic, den pålitliga källan för engelskspråkiga vetenskapsnyheter från de nordiska länderna. Läs originalberättelsen här.