La historia de la ciencia del cambio climático se inició a principios del cuando se sospechó por primera vez de las épocas glaciares y otros cambios naturales en el paleoclima, y se identificó el efecto invernadero natural. A finales del , los científicos ya argumentaron que las emisiones humanas del efecto invernadero podrían cambiar el clima, pero los cálculos fueron cuestionados. Muchas otras teorías del cambio climático estaban más avanzadas, involucrando fuerzas que iban desde el vulcanismo hasta la variación solar.
En los años 60 del , el efecto de calentamiento atmosférico producido por el dióxido de carbono era cada vez más convincente, aunque algunos científicos también apuntaron que las actividades humanas, en la forma de aerosoles atmosféricos (por ejemplo la contaminación), podrían también tener un efecto de enfriamiento.
Durante los años 70 del , la opinión de los científicos estaba cada vez más a favor de los puntos de vista del calentamiento. Para los años 90, como resultado de las mejoras de la fidelidad de los modelos informáticos y del trabajo observacional que confirma la teoría de Milankovitch de las épocas glaciares, se llegó al consenso de que el efecto invernadero estuvo involucrado en la mayoría de los cambios climáticos, y de que las emisiones humanas traían serios problemas de calentamiento global. Desde entonces, la mayoría de los trabajos científicos han sido orientados a la producción de informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático.
Cambios regionales, desde la antigüedad hasta el
Desde tiempos antiguos, se sospechaba que el clima de una región podría cambiar a lo largo del curso de los siglos. Por ejemplo, Teofrasto, un pupilo de Aristóteles, dijo cómo el desagüe de los pantanos había hecho a una localidad en particular más susceptible a la congelación y especuló que los suelos se hacían más calientes cuando la deforestación de los bosques los exponía a la luz solar. Los académicos del Renacimiento y de épocas más recientes vieron que la deforestación, la irrigación y el pasto habían alterado los suelos alrededor del Mediterráneo desde tiempos antiguos. Ellos pensaron que era verosímil que estas intervenciones humanas hayan afectado al clima local.
El cambio más llamativo vino en los siglos y , manisfestándose dentro de un solo período de vida: la conversión del Este de Norteamérica de bosques a tierras de cultivo. Para los inicios del muchos creyeron que la transformación estaba alterando el clima de las regiones - probablemente para mejor. Cuando los granjeros tomaron las Grandes Llanuras les habían dicho que "la lluvia sigue al arado". No todos estuvieron de acuerdo. Algunos expertos reportaron que la deforestación no solo causaba que la escorrentía se diera más rápido y causara inundaciones inútiles, pero que reducía la cantidad de lluvia en sí. Algunos profesores europeos, atentos a alguna prueba de que sus naciones eran más sabias que las otras, aclamaron que los Orientales del Antiguo Cercano Oeste habían convertido descuidadamente sus una vez tierras exuberantes en desiertos empobrecidos.
Mientras tanto, agencias nacionales del clima han comenzado a compilar masas de observaciones confiables de temperatura, precipitaciones y similares. Cuando las cifras fueron analizadas mostraron muchas subidas y bajadas, pero un cambio no constante a largo plazo. Para los finales del , la opinión de los científicos había cambiado decisivamente en contra de cualquier creencia de la influencia humana en el clima. Considerando los efectos regionales, pocos imaginaban que los seres humanos podrían afectar el clima del planeta en conjunto.
Cambios del paleoclima y teorías de sus causas en el
miniatura|derecha|Bloque errático, rocas depositadas por glaciares lejos de glaciares existentes, ha llevado a los geólogos a la conclusión de que el clima ha cambiado en el pasado.
Antes del , los científicos no habían sospechado que los climas prehistóricos eran diferentes a los del periodo moderno. A finales del , los geólogos hallaron evidencias de una sucesión de Escala temporal geológica con cambios en el clima. Había varias teorías compitiendo para explicar el origen de estos cambios y James Hutton, cuyas ideas de cambio cíclico por un largo periodo de tiempo fueron posteriormente conocidas como uniformismo, estaba entre aquellos que hallaron signos de actividad glacial pasada en lugares muy calientes para los glaciares en tiempos modernos.
En 1815, Jean-Pierre Perraudin describe por primera vez cómo los glaciares podrían ser responsables de la presencia de rocas gigantes vistas en los valles alpinos. Mientras excursionaba en el Val de Bagnes se dio cuenta de que había rocas gigantes de granito que fueron dispersadas alrededor del estrecho valle. Sabía que sería necesaria una fuerza excepcional mover tales grandes rocas. También observó cómo los glaciares dejaban rayas en el suelo y concluyó que fue el hielo lo que había llevado las rocas hacia lo profundo de los valles.
Su idea fue recibida inicialmente con incredulidad. Jean de Charpentier escribió:"encuentro su hipótesis tan extraordinaria y aun así tan extravagante que considero que no vale la pena examinarla ni incluso considerarla". A pesar del rechazo inicial de Charpentier, Perraudin finalmente convenció a Ignaz Venetz de que podría valer la pena estudiarla. Venetz convenció a Charpentier, quien en cambio convenció al científico influyente Louis Agassiz de que la teoría glacial tenía mérito.
Agassiz desarrolló una teoría de lo que el llamó "Glaciación" — cuando los glaciares cubrieron Europa y una gran parte de Norteamérica. En 1837 Agassiz fue el primero en proponer científicamente que la Tierra había sido objeto de una glaciación pasada.E.P. Evans: The Authorship of the Glacial Theory, North American review. / Volume 145, Issue 368, July 1887 . Accessed on February 25, 2008. William Buckland había guiado los intentos en Gran Bretaña de adaptar la teoría geológica del catastrofismo para tener en cuenta a las rocas errántes y otro "diluvio" como reliquias del Diluvio Universal. A esto se opuso fuertemente la versión de Charles Lyell del uniformismo de Hutton y fue gradualmente abandonada por Buckland y otros geólogos catastrofistas. Una salida de campo a los Alpes con Agassiz en octubre de 1838 convenció a Buckland de que los rasgos en Gran Bretaña habían sido causados por la glaciación y ambos, él y Lyell, apoyaron fuertemente la teoría de la glaciación, la cual fue ampliamente aceptada en los años 1870.
En el mismo periodo general que los científicos sospecharon por primera vez el cambio climático y la glaciación, Joseph Fourier en 1824, encontró que la atmósfera de la Tierra mantenía al planeta más caliente de lo que sería en el caso de que hubiese un vacío, e hizo los primeros cálculos del efecto del calentamiento. Fourier reconoció que la atmósfera transmitía ondas de luz visible de manera eficiente a la superficie de la tierra. La tierra luego absorbe la luz visible y emite radiación infrarroja como respuesta, pero la atmósfera no transmite la radiación infrarroja de manera eficiente, lo cual por lo tanto incrementa la temperatura de la superficie. Él también cuestionó que las actividades humanas pudieran influenciar en el clima, aunque principalmente se enfocó en los cambios del uso del suelo. En 1827 el documento de Fourier expresó, "La fundación y progreso de las sociedades humanas, la acción de las fuerzas naturales, pueden cambiar notablemente y en regiones vastas el estado de la superficie, la distribución del agua y los grandes movimientos del aire. Tales efectos son capaces de hacer variar, en el curso de muchos siglos, el grado promedio del calor; debido a que las expresiones analíticas contienen coeficientes que se relacionan con el estado de la superficie y el cual influye en gran medida en la temperatura."
"La estadounidense Eunice Newton Foote fue la primera científica en teorizar que incluso aumentos moderados en la concentración de dióxido de carbono (CO₂) atmosférico podrían provocar un calentamiento global significativo", en 1856.Peinado Lorca M. (2 de diciembre de 2019). Eunice Foote, la primera científica (y sufragista) que teorizó sobre el cambio climático. National Geographic España. https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/eunice-foote-primera-cientifica-y-sufragista-que-teorizo-sobre-cambio-climatico_14883#:~:text=La%20estadounidense%20Eunice%20Newton%20Foote,provocar%20un%20calentamiento%20global%20significativo.
John Tyndall fue un paso más allá del trabajo de Fourier en 1864 cuando investigó la absorción de la radiación infrarroja en diferentes gases. Encontró que el vapor de agua, hidrocarburos como el metano (CH4), y el dióxido de carbono (CO2) bloquean fuertemente la radiación. Algunos científicos sugirieron que la glaciación y otros grandes cambios del clima eran debido a los cambios en la cantidad de gases emitidos en el vulcanismo. Pero eso era una de las tantas causas posibles. Otra posibilidad notable era la variación solar. Los cambios en las corrientes oceánicas podrían explicar también muchos cambios climáticos. Por cambios a lo largo de millones de años, la elevación y descenso de las cadenas de montañas podrían cambiar los patrones de los vientos y las corrientes oceánicas. O quizás el clima de un continente no cambiase en absoluto, sino que variase su temperatura debido al desplazamiento polar verdadero (el cambio del Polo Norte hacia donde el Ecuador ha estado o similar). Había multitud de teorías.
Por ejemplo, a mediados del , James Croll publica los cálculos de cómo las fuerzas gravitacionales del sol, la luna y los planetas afectan sutilmente al movimiento y orientación de la Tierra. La inclinación del eje de la Tierra y la forma de su órbita alrededor del sol oscila gradualmente en ciclos que duran decenas de miles de años. Durante algunos periodos el Hemisferio Norte recibiría ligeramente menos luz solar durante el invierno de la que obtendría durante otros siglos. La nieve se acumularía, reflejando la luz del sol y conduciendo hacia una glaciación autosostenible. La mayoría de los científicos, sin embargo, hallaron las ideas de Croll y toda otra teoría del cambio climático poco convincente.
Los primeros cálculos del cambio climático inducido por el hombre, 1896
miniatura|derecha|En 1896 Svante Arrhenius cálculo el efecto de la duplicación del dióxido de carbono atmosférico como resultado de un incremento de la temperatura de superficie de 5-6 grados Celsius.
A finales de los años 1890, el científico estadounidense Samuel Pierpont Langley había intentado determinar la temperatura de la superficie de la Luna midiendo la radiación de infrarrojo que sale de la luna y llega a la tierra. El ángulo de la luna en el cielo cuando un científico tomó una medida determinó cuanto CO2 y vapor de agua la radiación lunar tenía que atravesar para llegar a la superficie de la Tierra, dando como resultado medidas más débiles cuando la Luna estaba baja en el cielo. Este resultado fue poco sorprendente, dado que los científicos conocían el espectro de absorción desde hacía décadas.