La Terra riceve energia dal Sole, principalmente sotto forma di luce, parte della quale viene assorbita e riscalda il pianeta, inducendolo a irradiare energia sotto forma di calore, o radiazione infrarossa, e determinando un equilibrio tra energia in entrata e in uscita. Vari fattori influenzano la quantità di luce solare assorbita e la velocità con cui l’energia viene irradiata dalla Terra. Quando questi fattori rimangono costanti per un periodo, ci si può aspettare che i flussi di energia si stabilizzino in equilibrio a una particolare temperatura media annuale, con la stessa quantità di energia in uscita come in entrata. Se uno qualsiasi di questi fattori cambia, potrebbe risultare in un mancata corrispondenza tra energia in entrata e in uscita, che porta a un aumento o una diminuzione generale delle temperature medie globali. Una definizione generale di forzante radiativo è il grado di variazione, positivo o negativo, di questo equilibrio, ed è normalmente espresso in Watt per metro quadrato (W/m2).
Nel contesto del cambiamento climatico, una definizione più specifica di forzante radiativo — concordata dall’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) — è la misura in cui un fattore altera il bilancio energetico nella troposfera, il livello più basso dell’atmosfera, dove si svolge quasi tutto il nostro tempo. Secondo l’IPCC, utilizzando il 1750 come data di riferimento rappresentativa dei tempi preindustriali, il valore complessivo del forzante radiativo è stato stimato pari a +1.6 W/m2 nel 2007. I fattori che influenzano il bilancio energetico possono essere naturali o causati dall’uomo. I fattori naturali includono le variazioni nella produzione di energia del Sole e la polvere nell’atmosfera prodotta dalle eruzioni vulcaniche. Tuttavia, sono i fattori di origine antropica a destare maggiore preoccupazione: c’è un ampio consenso sul fatto che le attività umane stiano contribuendo al forcing radiativo positivo, portando a un aumento globale delle temperature.
La combustione di combustibili fossili dalla rivoluzione industriale ha aumentato la quantità di alcuni gas, in particolare l’anidride carbonica (CO2) e gli aerosol, come fumo e particelle di fuliggine, nell’atmosfera. Gli effetti della CO2 sono ben conosciuti. È essenzialmente trasparente alla luce solare, ma assorbe gli infrarossi, in modo che mentre consente l’ingresso dell’energia solare, ostacola la radiazione di calore verso l’esterno, con conseguente forzatura radiativa positiva. Si stima che i livelli di CO2 nell’atmosfera siano aumentati da circa 270 parti per milione (ppm) in epoca preindustriale a quasi 390 ppm nel 2010.
Il forzante radiativo dell’aerosol è più difficile da quantificare, poiché i diversi aerosol variano nella loro trasparenza, riflettività e assorbimento rispetto alla luce e al calore. Come regola generale, le particelle di fuliggine e fumo tenderanno ad assorbire il calore e contribuiranno al forzante radiativo positivo, mentre gli aerosol più riflettenti come i solfati, che risultano dalla combustione di combustibili contenenti zolfo, potrebbero avere un effetto negativo. Le stime degli effetti degli aerosol sono complicate dal fatto che potrebbero anche ridurre la quantità di luce solare che raggiunge la superficie.