Solljus i, reflekteras och sänder ut energi. Det är den grundläggande energibalansräkningen för vår planet. Om jordens moln, hav, istäcken och landytor skickar lika mycket energi tillbaka upp till rymden som solen skiner ner på oss, då upprätthåller vår planet jämvikt.

Men i decennier, det systemet har varit ur balans. Solljus fortsätter att strömma in, och jorden släpper inte tillräckligt, antingen som reflekterad solstrålning eller som emitterad infraröd strålning. Den extra värme som fångas runt vår jordklot – varav cirka 90 % lagras i havet – tillför energi till världsomspännande klimatsystem och manifesterar sig på många sätt:Högre temperaturer, stigande havsnivåer, översvämningar, torka, kraftigare snöstormar och orkaner, och dödligare extrema händelser.

Medan klimatforskare har varnat i ett halvt sekel för att detta var det oundvikliga resultatet av att tillföra för mycket koldioxid till atmosfären, så kallade klimatförnekare har fortsatt att antyda att de observerade förändringarna kan vara en slump – bara naturlig variation.

"Tills nu, forskare har trott att på grund av den korta observationsrekorden, vi kan inte utläsa om ökningen av obalansen beror på människor eller klimatljud, '" sa Shiv Priyam Raghuraman, en doktorand i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper (AOS) vid Princeton. "Vår studie visar att även med den angivna observationsrekorden, det är nästan omöjligt att få en så stor ökning av obalansen bara genom att jorden gör sina egna svängningar och variationer."

Han och hans medförfattare använde satellitobservationer från 2001 till 2020 och fann att jordens "energiobalans" växer. Raghuraman arbetade med David Paynter från Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), ett NOAA-finansierat nationellt laboratorium beläget på Princetons Forrestal Campus, och V. "Ram" Ramaswamy, direktör för GFDL och en föreläsare med graden professor i geovetenskap och AOS vid Princeton University. Deras tidning dyker upp idag i Naturkommunikation .

"Det är exceptionellt osannolikt - mindre än 1% sannolikhet - att denna trend kan förklaras av naturliga variationer i klimatsystemet, sa Raghuraman.

Så vad har orsakat den växande energiobalansen?

"Vi tänker alltid, "Ökande av växthusgaser innebär att mer infraröd värme fångas upp" - den klassiska växthuseffekten blir större, " sade Raghuraman. "Detta är korrekt, men baksidan är att den resulterande varmare planeten nu också utstrålar mer infraröd värme till rymden, så växthusgasens uppvärmningseffekt avbryts. Istället, mycket av obalansökningen kommer från det faktum att vi får samma mängd solljus men reflekterar mindre tillbaka, eftersom ökade växthusgaser orsakar förändringar i molntäcket, färre aerosoler i luften för att reflektera solljus – det vill säga, renare luft över USA och Europa – och havsisen minskar." (Ljusvit havsis reflekterar mycket mer solljus än havsvatten, så när havsisen smälter, Jorden blir mindre reflekterande.)

Dessutom, Princeton- och GFDL-forskarna noterade att haven lagrar 90% av denna överskottsvärme. På grund av detta nära samband mellan den växande energiobalansen och havsuppvärmningen, Jordens energiobalans har viktiga kopplingar till marin hälsa, höjning av havsnivån och uppvärmningen av det globala klimatsystemet. Forskarna hoppas att spårning av de historiska trenderna i denna energiobalans och förståelse av dess komponenter kommer att förbättra modellerna för framtida klimatförändringar som driver policyskapande och begränsningsinsatser.

"Satellitregistret ger tydliga bevis på ett mänskligt påverkat klimatsystem, ", sa de. "Att veta att mänsklig aktivitet är ansvarig för accelerationen av planetens värmeupptag innebär behovet av betydande politiska och samhälleliga åtgärder för att minska antropogena utsläpp av växthusgaser för att stävja ytterligare ökningar av jordens energiobalans."