기후변화는 기후시스템에 의해 대기, 물, 빙하, 토지, 생물들이 상호작용하거나 그 요소들이 변하여 발생한다. 기후시스템 변화 요인으로는 성층권의 에어로졸 증가, 태양활동의 변화, 태양과 지구의 천문학적인 상대위치변화 등이 있다.
그러나 우리가 주의 깊게 봐야 할 것은 인위적으로 발생한 원인들이다. 특히 산업혁명 초기인 18세기 중엽부터 사용량이 증가한 화석연료는 기후변화를 유발시키는 원인 중에서 가장 큰 비중을 차지한다. 인류는 나무를 연료로 사용하여 왔지만, 산업혁명과 대량소비, 대량생산의 과정을 거치면서 주연료는 석탄으로 바뀌었고 70년대 이후 다시 석유와 천연가스로 대체되어 왔다. 주 에너지원이 화석연료로 바뀌며 이 연료들이 발생하는 이산화탄소의 양 역시 크게 늘었다.
<위 표는 세계에서 배출하는 온실가스의 비율을 나타낸 것으로, 세계평균으로 봤을 때 온실가스 당 CO₂비율은 약 76%인데 한국은 약 90%로 특히 CO₂의 비율이 높은 편이다. 자료: UNFCCC>
<위 그래프는 온도와 기후변화의 차이를 나타내는 그래프로써 지난 40만 년의 지구의 역사를 보면 CO₂량이 증가하면 온도 역시 오르는 것으로 알려지고 있다. 자료: UNEP>
화석연료를 사용할 때 발생하는 이산화탄소의 대기 구성비율은 1%도 채 안 되지만. 기후변화에 거의 70% 정도의 영향을 미친다. 이산화탄소는 대기 중에서 동식물의 호흡 등을 통해 자연적으로 발생하기도 하지만 이산화탄소 배출량의 80-85%는 화석연료의 사용, 15-20%는 삼림훼손으로 인한 토지이용의 변화가 원인인 것으로 알려져 있다. 대기 중 이산화탄소 농도는 인구증가에 의해 에너지사용이 늘어나면서 산업화 초기의 280ppm에서 385ppm으로 급격히 늘어났고 이로 인해 지구의 온도는 약 0.6℃ 상승하였다. 인간의 체온은 36.5℃이지만 2℃가 올라서 38℃만 되도 몸이 떨리고 4℃가 올라서 40℃가 되면 생명이 위태로운 점을 감안한다면 0.6℃라고 무시할 수는 없다. 더욱 문제는 이런 상황이 지속된다면 40~50년 이내에 450ppm에 도달할 것이며 온도는 약 1.4~5.8℃ 증가한다는 것이다. 지금보다 4℃가 낮았을 때 빙하기가 찾아왔다는 점을 감안한다면 앞으로 일어날 기후변화는 인간사회에 급격한 변화를 일으킬 것이다.
인구증가로 급격히 진행된 토지의 난개발 역시 이산화탄소 배출량을 증가시키는 원인 중 하나이다. 토지를 마음대로 개발하게 되면 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는 삼림이 급격히 줄어 대기 중 이산화탄소의 양이 늘어나며 토지의 본기능을 할 수 없어 기후시스템을 교란시킨다.
