El efecto invernadero en el pasado

Variaciones en la concentración de dióxido de carbono.

La atmósfera influye fundamentalmente en el clima; si no existiese, la temperatura en la Tierra sería de –20 °C, pero la atmósfera se comporta de manera diferente según la longitud de onda de la radiación. El Sol por su alta temperatura emite radiación a un máximo de 0,48 micrómetros (Ley de Wien) y la atmósfera deja pasar la radiación. La Tierra tiene una temperatura mucho menor, y reemite la radiación absorbida a una longitud mucho más larga, infrarroja de unos 10 a 15 micrómetros, a la que la atmósfera ya no es transparente. El CO₂, que ha superado en la atmósfera, desde febrero de 2015, la proporción de 400 ppm, absorbe dicha radiación –deben tenerse en cuenta las variaciones estacionales, de modo que, en mayo 2015 se alcanzará el máximo, el cual, en mayo de 2014, superó las 401,5, mientras que, en septiembre 2014, tuvo su mínimo algo superior a 395 (siempre en ppm, según mediciones en Mauna Loa para el hemisferio norte)–.⁸ También lo hace y en mayor medida el vapor de agua. El resultado es que la atmósfera se calienta y devuelve a la Tierra parte de esa energía por lo que la temperatura superficial es de unos 15 °C, y dista mucho del valor de equilibrio sin atmósfera. A este fenómeno se le llama el efecto invernadero y el CO₂ y el H₂O son los gases responsables de ello. Gracias al efecto invernadero podemos vivir.

Véase también: Equilibrio térmico de la Tierra

La concentración en el pasado de CO₂ y otros importantes gases invernadero como el metano se ha podido medir a partir de las burbujas atrapadas en el hielo y en muestras de sedimentos marinos observando que ha fluctuado a lo largo de las eras. Se desconocen las causas exactas por las cuales se producirían estas disminuciones y aumentos aunque hay varias hipótesis en estudio. El balance es complejo ya que si bien se conocen los fenómenos que capturan CO₂ y los que lo emiten la interacción entre estos y el balance final es difícilmente calculable.
Se conocen bastantes casos en los que el CO₂ ha jugado un papel importante en la historia del clima. Por ejemplo en el proterozoico una bajada importante en los niveles de CO₂ atmosférico condujo a los llamados episodios Tierra bola de nieve. Así mismo aumentos importantes en el CO₂ condujeron en el periodo de la extinción masiva del Pérmico-Triásico a un calentamiento excesivo del agua marina lo que llevó a la emisión del metano atrapado en los depósitos de hidratos de metano que se hallan en los fondos marinos lo que aceleró el proceso de calentamiento hasta el límite y condujo a la Tierra a la peor extinción en masa que ha padecido.