La energía solar no es el único determinante de la temperatura atmosférica. Como se ha señalado anteriormente, la superficie de la Tierra, tras absorber la radiación solar en la región visible, emite radiación infrarroja hacia el espacio. Varios gases atmosféricos absorben esta radiación térmica y la irradian en todas las direcciones. En el gráfico se dibujan líneas que conectan puntos de igual temperatura (como las curvas de nivel en un mapa), expresadas en grados C. La figura 2 corresponde a los meses de diciembre a febrero, que son invierno en el hemisferio norte y verano en el sur. Como cabría esperar, la temperatura más cálida se encuentra en la superficie, cerca del ecuador, y desciende a medida que se viaja hacia uno u otro polo y/o se aumenta la altitud. Sin embargo, sorprendentemente, el punto más frío de la baja atmósfera se encuentra en la tropopausa sobre el ecuador, que es más fría que incluso sobre las regiones polares. Ilustración de Hans & Cassidy. Cortesía de Gale Group.El gráfico de temperatura (Figura 3) para los meses de junio a agosto (invierno del hemisferio sur, verano del norte) muestra que la temperatura ecuatorial no cambia mucho con las estaciones. Las latitudes medias y altas han experimentado muchos más cambios, ya que los contornos de temperatura se han desplazado hacia el norte. La tropopausa sobre el ecuador sigue siendo extremadamente fría, sólo superada por la estratosfera sobre la Antártida. Ilustración de Hans & Cassidy. Cortesía de Gale Group.
incluso hacia la superficie. Estos llamados gases de efecto invernadero atrapan así la radiación infrarroja dentro de la atmósfera, aumentando su temperatura. Los gases de efecto invernadero más importantes son el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4). Se calcula que la temperatura de la superficie de la Tierra sería, por término medio, unos 32 °C más fría en ausencia de los gases de efecto invernadero. Dado que esta temperatura está muy por debajo del punto de congelación del agua, es evidente que el planeta sería mucho menos hospitalario para la vida en ausencia del efecto invernadero.
Aunque los gases de efecto invernadero son esenciales para mantener la vida en el planeta, más no es necesariamente mejor. Desde el comienzo de la revolución industrial a mediados del siglo XIX, los seres humanos han liberado cantidades crecientes de dióxido de carbono a la atmósfera mediante la quema de combustibles fósiles. El nivel de dióxido de carbono medido en la atmósfera remota ha mostrado un aumento continuo desde que se empezaron a llevar registros en 1958. Si este aumento se traduce en un incremento similar de la temperatura atmosférica, los resultados serían realmente nefastos: derretimiento de los casquetes polares e hinchazón de los mares, lo que provocaría que las ciudades costeras quedaran cubiertas por el océano; cambios radicales en el clima, que condenarían a las plantas y los animales que no pudieran adaptarse con la suficiente rapidez; y cambios imprevisibles en los patrones del viento y el clima, que plantearían importantes retos para la agricultura. El problema de la previsión de los cambios que puede provocar el aumento de los gases de efecto invernadero es que el clima de la Tierra es un sistema muy complicado e interconectado. La interacción entre la atmósfera, los océanos, los continentes y los casquetes polares no se comprende del todo. Aunque se sabe que parte del dióxido de carbono emitido es absorbido por los océanos y acaba depositándose en forma de roca carbonatada (como la caliza), no sabemos si se trata de un proceso constante o si puede seguir el ritmo de nuestras constantes emisiones. Los modelos informáticos diseñados para imitar el clima de la Tierra deben hacer muchas aproximaciones. No obstante, los cálculos de estos modelos, que no son perfectos, sugieren que una duplicación de los niveles de dióxido de carbono supondría un aumento de las temperaturas medias de la superficie del hemisferio norte de entre 4 y 6ºC. Aunque esto no parezca mucho, hay que tener en cuenta que durante la última edad de hielo, cuando grandes capas de hielo cubrían gran parte del hemisferio norte, la temperatura media de la Tierra era sólo de 5°C (41°F) por debajo de los niveles actuales.