これは、温室効果および地球規模の気候変動の概念の基礎となる科学的概念に関する2部構成の「Explained」の1つ目です。
地球温暖化や温室効果について語られるとき、そのプロセスを説明する主な基礎となる科学的概念は、放射強制力です。 最近、流出した電子メールや気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の報告書の出典が不十分であるとして、さまざまな論争が起こっていますが、放射強制力の基本概念は、地球温暖化やIPCCに対する見解がどうであろうと、科学者全員が同意しているものなのです。 その数値の実際の値を決定する際に、意見の相違が生じます。
放射強制力の概念はかなり単純です。 地球表面の半分を常に照らしている太陽光という形で、エネルギーは常に大気中に流れ込んでいます。 この太陽光の一部（約30％）は宇宙へ反射され、残りは地球に吸収される。 そして、冷たい環境にある暖かい物体（宇宙は非常に寒い場所です）と同じように、一部のエネルギーは目に見えない赤外線として常に宇宙へ放射されています。 流入するエネルギーから流出するエネルギーを引いて、その数値がゼロ以外の場合は、何らかの温暖化（数値がマイナスの場合は冷却）が起こっているはずです。 それは、すべてが平衡状態にあることを意味し、小さなランダムな変動以外には何も変化しないのです。 しかし、そのやかんの下に火をつけると、突然、放射されるエネルギーよりも水に流れ込むエネルギーの方が多くなり、水が熱くなり始めるのです。
地球の気候システムにおいて、この不均衡を最も意味ある形で測定できるのは、対流圏（大気の最も低い層）と成層圏（非常に薄い上層）の境界であることが判明したのです。 気象や気候に関する実用的な目的では、この境界が大気の頂点となる。
コンセプトは単純ですが、現在の地球のこの数値の実際の値を把握するために必要な分析は、はるかに複雑で困難です。 多くの異なる要因がこのバランス感覚に影響を与え、それぞれに不確実性のレベルがあり、正確に測定することが困難なのです。 例えば、温室効果ガスには同じ赤外線を吸収・放出するものがあるため、それぞれの放射強制力を合計しても、温暖化効果は小さくなります。 東京電力の大気科学教授であり、マサチューセッツ工科大学の地球変動科学研究センターのディレクターであるロナルド・プリンは、IPCCの第4次評価報告書の同章の主執筆者の一人であった。 放射強制力は、「過去、世界の平均気温が大幅に上昇したり下降したりしていなかった時代には、非常に小さかったのです」と彼は説明する。 便宜上、ほとんどの研究者は世界の工業化が始まる前の「基準」年、通常は1750年か1850年をゼロ点として選び、その基準との関係で放射強制力を計算する。 IPCCでは1750年を基準年としており、それ以降のさまざまな放射強制力の変化をカウントしています。
したがって、表面1平方メートルあたりのワット数で測定される放射強制力は、最近の人間活動（大気中に追加された温室効果ガスだけでなく、表面の反射率を変える森林破壊の影響など）が地球の気候変動に与えている影響を直接示す指標となるのです。 しかし、この数値には、その間に変化した可能性のある自然の影響も含まれています。たとえば、太陽の出力の変化（これはわずかに温暖化効果をもたらしました）、火山から大気中に噴出された粒子（これは一般に非常に短時間の冷却効果、つまり負の強制力を生み出します）。
放射強制力に影響を与えるすべての要因には不確実性がありますが、圧倒的に不確実性を左右する要素があります：大気中のエーロゾル（小さな空気中の粒子）の影響です。 それは、これらの効果が非常に複雑で、矛盾していることが多いからです。 例えば、明るいエアロゾル（石炭燃焼による硫酸塩など）は冷却のメカニズムであり、暗いエアロゾル（ディーゼル車の排気ガスによる黒色炭素など）は温暖化につながる。 また、硫酸塩エアロゾルを雲に添加すると、液滴は小さくなりますが量が増えるので、雲の反射率が上がり、地球が冷却されます。
「温室効果ガスの強制力の誤差は非常に小さいです」とプリンは言います。 「放射強制力の定義における最大の不確定要素は、エアロゾルに由来します」
では、これらすべての要因とその誤差の範囲を考えると、答えは何なのでしょうか？ IPCC AR4によると、現在の放射強制力のレベルは1平方メートルあたり1.6ワットです（0.6から2.4までの不確実性の範囲）。 これは、地球の総面積を考慮し、それを掛け合わせるまでは、大したことではないと思われるかもしれないとPrinは言います。