காலநிலை மாற்றம் பொதுவாக மேம்பட்ட கணினி மாதிரிகளால் செய்யப்பட்ட ஒரு பயங்கரமான கணிப்பு என சித்தரிக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், காலநிலை மாற்றத்திற்கான அறிவியல் அடிப்படையானது மிகவும் பரந்த அளவில் தொடர்கிறது, உண்மையில், மாதிரிகள் அதன் ஒரு பகுதி மட்டுமே (இருப்பினும், அவை வியக்கத்தக்க வகையில் துல்லியமானவை.) புவி வெப்பமடைதல் முதன்மையாக பசுமை இல்ல வாயு உமிழ்வு அதிகரிப்பால் ஏற்படுகிறது. வளிமண்டலத்தில் உள்ள மற்ற மாசுபடுத்திகள். இயற்கையால் கையாளக்கூடியதை விட வெப்பநிலையில் திடீர் உயர்வு சில பகுதிகளில் பேரழிவை ஏற்படுத்தும்; மற்றவற்றில் இது மழைப்பொழிவு அதிகரிப்பதைக் குறிக்கும். தீவிர வானிலை நிகழ்வுகள் புவி வெப்பமடைதல், இடம்பெயர்வு மற்றும் அதிக வறுமையின் அபாயத்தை அதிகரிக்கும்.
அரை நூற்றாண்டுக்கும் மேலாக பருவநிலை மாற்றம் நமது உலகில் என்ன விளைவை ஏற்படுத்தும் என்று விஞ்ஞானிகள் விவாதித்து வருகின்றனர். காலநிலை மாற்றத்திற்கான அரசுகளுக்கிடையேயான குழு (IPCC) 1988 முதல் மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட கார்பன் உமிழ்வுகளின் அளவை மதிப்பீடு செய்ய கூடியது. குழு அதன் மதிப்பீடுகளைச் செயல்படுத்துவதில் ஏற்பட்ட முன்னேற்றத்தை விவரிக்கும் வழக்கமான அறிக்கைகளை வழங்குகிறது. மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட கிரீன்ஹவுஸ் வாயுக்கள் காலநிலை மாற்றத்திற்கான முதன்மைக் காரணம் என்று பெரும்பாலான விஞ்ஞானிகள் ஒப்புக்கொண்டாலும், காலநிலை மாற்றத்தின் விளைவுகள் எவ்வளவு வேகமாகவும் தீவிரமாகவும் ஏற்படும் என்பதில் கருத்து வேறுபாடு இன்னும் உள்ளது. காலநிலை மாற்றத்தை எவ்வாறு கண்காணிப்பது மற்றும் அளவிடுவது என்பதில் சில கருத்து வேறுபாடுகள் உள்ளன.
IPCC இன் மூன்றாவது அறிக்கையின் முக்கிய கண்டுபிடிப்புகளில் ஒன்று, காலநிலை மாற்றத்திற்கான முதன்மைக் காரணம் பசுமை இல்ல வாயுக்கள் ஆகும். அறிக்கையை தயாரிப்பதில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பூமியின் வெப்பநிலையை கருத்தில் கொண்டனர். தொழில்துறை புரட்சியின் தொடக்கத்தில் இருந்து வெப்பநிலை சீராக உயர்ந்துள்ளது, இது சமீபத்திய காலநிலை மாற்றத்திற்கு என்ன காரணமாக இருக்கலாம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஊகிக்க வைக்கிறது. குழுவில் உள்ள நிபுணர்களின் கூற்றுப்படி, சமீபத்திய காலநிலை மாற்றத்திற்கு பெரும்பாலும் கிரீன்ஹவுஸ் வாயுக்கள் தான் காரணம். காரணங்கள் தொடர்பான பல கோட்பாடுகள் இருந்தாலும், புதைபடிவ எரிபொருட்களை எரிப்பதால் ஏற்படும் வளிமண்டல கார்பன் டை ஆக்சைடு அதிகரிப்பதே இறுதியான தீர்மானிக்கும் காரணியாகும்.
கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வுகள் காலநிலை மாற்றத்திற்கு ஒரு முக்கிய காரணம் என்று குழுவின் கண்டுபிடிப்புக்குப் பின்னால் உள்ள மற்றொரு காரணம் பூமியின் வளிமண்டலத்தின் கலவையுடன் தொடர்புடையது. பூமியின் வெப்பநிலை அதிகரித்ததால், பூமியின் சூழல் மாற்றங்களுக்கு உட்பட்டது, அது வெப்பமடைந்து குளிர்ச்சியடைகிறது. புவியியலாளர்கள் பூமியின் சூழலில் ஏற்பட்ட மாற்றம், பனிப்பாறை குளிர்ச்சி என்று அழைக்கப்படுவது, கிரகத்தின் காலநிலை அமைப்பின் தொடக்கத்தை ஏற்படுத்தியது என்று நம்புகின்றனர். அதே காலகட்டத்தில், பூமியின் பனிப்பாறைகள் மற்றும் பெருங்கடல்கள் கூடுதல் தண்ணீரை எடுத்துக்கொண்டு விரிவடைந்தது, இது பூமியை நிலையானதாக வைத்திருக்க உதவியது. ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளில், பூமி படிப்படியாக வெப்பமடைந்தது மற்றும் ஆர்க்டிக் நிலப்பகுதிகள் வெப்பமண்டல மழைக்காடாக மாறியது.
இன்று, தொழில்துறை புரட்சியின் தொடக்கம் மற்றும் புதிய தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியின் காரணமாக, விஞ்ஞானிகள் பூமியின் காலநிலை அமைப்பை முன்பை விட மிக விரிவாகக் கவனிக்க முடிகிறது. உலகெங்கிலும் உள்ள வானிலை நிலையங்களில் இருந்து தரவுகளை இணைப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் கடந்த அரை நூற்றாண்டில் உலகளாவிய வெப்பநிலையின் சாதனையை உருவாக்க முடிந்தது. இந்த பதிவுகள் காலப்போக்கில், குறிப்பாக கடந்த 15 ஆண்டுகளில் உலகளாவிய வெப்பநிலையில் நிலையான அதிகரிப்பு காட்டுகின்றன. உலகம் முழுவதும் அசாதாரணமான வெப்பமான நாட்களின் எண்ணிக்கையில் சிறிய அதிகரிப்பையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். பெரும்பாலான காலநிலை மாற்ற விஞ்ஞானிகள் வெப்பமயமாதலுக்கு கிரீன்ஹவுஸ் வாயுக்களே காரணம் என்று கூறினாலும், வழக்கத்திற்கு மாறான வெப்பமான நாட்களின் பதிவு எண்ணிக்கையை விளக்குவது அவ்வளவு எளிதானது அல்ல.
ஒரு சாத்தியமான விளக்கம் என்னவென்றால், மனிதனால் ஏற்படும் வெப்பமயமாதல் கடல்களின் காரத்தன்மையை அதிகரிக்கச் செய்தது, இது புவி வெப்பமடைதலை ஏற்படுத்தியது. மற்றொரு சாத்தியம் என்னவென்றால், இயற்கையான காலநிலை மாறுபாடு பெருங்கடல்கள் அதிக அமிலத்தன்மையை ஏற்படுத்தியது, இது கடல் நீரில் அமில அளவுகளை அதிகரிக்க வழிவகுத்தது. எந்த விளக்கம் இறுதியில் சரியானதாக இருந்தாலும், ஒன்று தெளிவாக உள்ளது: மனிதனால் ஏற்படும் காலநிலை மாற்றம் கிரகத்தில் மனித வாழ்வின் இருப்புக்கு கடுமையான ஆபத்தை ஏற்படுத்துகிறது. வளிமண்டல நிலைகளில் விரைவான மாற்றங்கள், குறிப்பாக சில இயற்கை காலநிலை மாறுபாடுகளின் குறைவு, பூமியின் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் பேரழிவு விளைவுகளை ஏற்படுத்தலாம் மற்றும் பல வகையான உயிரினங்களின் அழிவுக்கு வழிவகுக்கும். அறிவியல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சிக் கூட்டணியின் (SEEA) உருவாக்கம், சுற்றுச்சூழலில் மனித நடவடிக்கைகளின் தாக்கத்தை ஆராயும் விஞ்ஞானிகளிடையே அதிக ஒத்துழைப்பை ஏற்படுத்தியது.
விஞ்ஞானிகள் தற்போது ஆய்வு செய்யும் இயற்கை காலநிலை மாற்றத்தின் வகைக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு வெப்ப அலைகளால் பயிர் தோல்விகள் அதிகரிப்பதாகும். தீவிர வெப்ப அலைகள் மற்றும் அதிகரித்து வரும் பயிர் தோல்விகளுக்கு இடையே ஒரு வலுவான தொடர்பு உள்ளது, மேலும் பயிர் தோல்விகள் நேரடியாக காலநிலை மாற்றத்தை ஏற்படுத்தாது என்றாலும், ஒருங்கிணைந்த விளைவு விவசாயிகளுக்கு பேரழிவை ஏற்படுத்தும். கடந்த மூன்று தசாப்தங்களாக ஏற்பட்ட எல் நினோ நிகழ்வுக்கும் உலகளாவிய காலநிலை மாற்றத்திற்கும் இடையிலான உறவைப் படிப்பதன் மூலம் வெப்ப அலைகளுக்கு பயிர்களின் சகிப்புத்தன்மையை எவ்வாறு அதிகரிப்பது என்பதில் விஞ்ஞானிகள் கவனம் செலுத்துகின்றனர். இந்த பகுதியில் விவசாய ஆராய்ச்சியை அதிகரிக்கவும், சூறாவளி மற்றும் வெள்ளம் போன்ற இயற்கை பேரழிவுகளால் ஏற்படும் சேதங்களைக் குறைக்கவும் SEEA முயற்சிகளை மேற்கொண்டு வருகிறது.
புவி வெப்பமடைதல் முதலில் நினைத்ததை விட குறைந்த வேகத்தில் நிகழ்ந்திருக்கலாம், ஆனால் உண்மை என்னவென்றால், பூமியின் காலநிலையில் ஏற்கனவே பல கடுமையான மாற்றங்களை ஏற்படுத்தியுள்ளது. புவி வெப்பமடைதல் தற்போது நடந்து கொண்டிருக்கும் விகிதத்தில் தொடர்ந்தால், பூமி மனித நாகரிகத்தின் உயிர்வாழ்வை அச்சுறுத்தும் தீவிர வானிலையை அனுபவிக்கும். காலநிலை மாற்றத்தின் கடுமையான விளைவுகளிலிருந்து பூமியைக் காப்பாற்றுவதற்காக, உலகளவில் வளர்ந்து வரும் எரிசக்தி தேவையை பூர்த்தி செய்ய மிகவும் திறமையான ஆற்றல் மாற்றுகளை உருவாக்கும் பணியில் விஞ்ஞானிகள் ஈடுபட்டுள்ளனர். மாற்று எரிசக்தி ஆராய்ச்சியின் முன்னேற்றங்கள் பூமியை மேலும் அழிவிலிருந்து பாதுகாப்பதை எளிதாக்குகின்றன, தீங்கு விளைவிக்கும் பசுமை இல்ல வாயு உமிழ்வுகளை வளிமண்டலத்திற்கு அனுப்புவதைத் தடுக்கும் குறிக்கோளுடன். புவி வெப்பமடைதல் மிகப் பெரிய அச்சுறுத்தலாக மாறியுள்ள நிலையில், பூமியை மேலும் அழிவுகள் மற்றும் மாற்றங்களிலிருந்து காப்பாற்ற நடவடிக்கை எடுக்க வேண்டிய நேரம் இது.