El tiempo y el clima están relacionados, aunque difieren en términos de escala de tiempo y previsibilidad. El tiempo se refiere al estado de la atmósfera en un momento y lugar específicos, mientras que el clima abarca las condiciones climáticas “promedio” durante un tiempo mucho más largo. En términos de previsibilidad, las previsiones meteorológicas se limitan a días, pero el clima se puede modelar y predecir en períodos sustanciales, como años o incluso décadas.
El sistema climático de la Tierra consiste en varios subsistemas más pequeños e interactuantes. La atmósfera es una envoltura de gases que rodea la Tierra. La hidrosfera consiste en toda el agua encima, o debajo de la superficie de la Tierra. Los océanos cubren más de dos tercios de la superficie de la Tierra. El hielo, incluyendo el hielo marino, los glaciares, las capas de hielo y la nieve, comprende la criosfera, que también forma parte de la hidrosfera. La geoesfera, o litosfera, consiste en la corteza terrestre. Finalmente, la biosfera incluye todos los ecosistemas de la Tierra, incluidos todos los organismos vivos y sus interacciones con la atmósfera, la hidrosfera, la criosfera y la litosfera. Estos subsistemas intercambian energía, agua e impulso. La fuente de energía que impulsa todas estas interacciones complejas es la radiación del sol.
El sistema climático es alimentado por la radiación del sol; sin embargo, la radiación solar ni siquiera proporciona suficiente energía para mantener la Tierra por encima de las temperaturas de congelación. La temperatura de la Tierra, que tiene un impacto significativo en el clima, depende de la amplificación de la energía térmica a partir de la radiación solar. La superficie de la Tierra absorbe aproximadamente el 49% de la radiación solar, y el 20% es absorbida por la atmósfera. Esta radiación calienta el planeta, lo que a su vez hace que la Tierra radie energía de vuelta al espacio. Por lo tanto, la temperatura final del planeta está determinada por el equilibrio entre la energía que es absorbida y perdida.
En comparación con los patrones revelados por los datos históricos, el clima de la Tierra está cambiando rápidamente. Si bien estos cambios son demasiado pequeños para notarlos día a día, la acumulación de estos cambios minúsculos podría tener efectos devastadores en la sociedad. Las industrias agrícola y de producción de alimentos son particularmente vulnerables al cambio climático, y se han creado varios modelos para predecir los posibles efectos del cambio climático. Si bien los efectos del cambio climático en la producción de alimentos varían según los cultivos y la región, un modelo predice que es probable que Asia meridional y el sur de Africa sufran impactos negativos en varios cultivos que son importantes para las poblaciones grandes que padecen inseguridad alimentaria.
