Efekat staklene bašte je prirodni proces zagrevanja planete u kojem toplotno zračenje iz atmosfere zagreva površinu planete do temperature iznad one koju bi planeta imala bez atmosfere.
Ovaj koncept prvi je sastavio francuski fizičar Edm Mariot (Edme Mariott) 1681. godine kada je primetio da svetlost i toplota sa Sunca lako prolaze kroz staklo, ali da toplota koja potiče od sveće i drugih izvora ne prolazi.
Francuski matematičar i fizičar Žozef Furije (Jozeph Fourier) 1824. godine je proširio ovaj koncept obajsnivši da toplota i svetlost sa Sunca mogu da prođu kroz atmosferu, ali toplota koju Zemlja reflektuje nazad u svemir može biti zadržana od strane pojedinih gasova.
Onda je 1861. godine irski fizičar Džon Tindal (John Tyndall) otkrio da su molekuli vode i ugljen dioksida odgovorni za adsorpciju reflektovane toplote i da drugi atmosferski gasovi, kao što su azot i kiseonik, ne igraju ulogu u ovom efektu. Tindal je primetio da promene u koncentracijama ugljen dioksida i vode mogu eventualno hladiti i zagrevati atmosferu.
Sledeći korak ka razumevanju efekta staklene bašte dolazi iz rada švedskog fizičara Svante Arenijusa (Svante Arrhenius), koji je 1896. god. izračunao da povećanje ili smanjenje od 40% atmosferske koncentracije ugljen dioksida može da izazove povlačenje ili smanjenje kontinentalnih glečera dovodeći do nastajanja međuledenih i ledenih doba.
Nekih stotinak godina kasnije, promena u atmosferskom ugljen dioksidu ovih razmera zabeležena je u jezgrima leda na Grenlandu, kao što je Arenijus predvideo.
Moderni koncept koji povezuje gasove staklene bašte sa sagorevanjem fosilnih goriva delo je britanskog inženjera Gaja Kalendara (Guy Callendar). On je 1938. godine izračunao da dupliranje atmosferskog ugljen dioksida sagorevanjem fosilnih goriva može da dovede do povećanja globalne temperature od 2°C, sa većim zagrevanjem na polovima.
Kalendar je uvideo da ljudi menjaju sastav atmosfere po stopi koja nije zabeležena u geološkom vremenu i on je pokušao da razume koji efekti ovih promena mogu imati na klimu.
Njegovo predviđanje je da „glavni rezultat povećanja ugljen dioksida biće postepeno povećanje srednje temperature u hladnijim regijama na Zemlji.“ Ova hipoteza prvo je potvrđena 1947. godine kada je Alman objavio povećanje od 1,3°C prosečne temperature Severno atlantskog dela Arktika.
Ipak, u ovo vreme kompleksne interakcije cikusa ugljenika i razmene ugljen dioksida u sistemu okean-atmosfera nisu bile dovoljno jasne i mnogi naučnici su pripisali povećanje ukupne temperature aktivnostima ljudi i njihovom doprinosu gasovima staklene bašte.
Kasnije studije sistema okean-atmosfera pokazale su kompleksnije odnose. Efekat čestica u atmosferi, koje reflektuju solarno zračenje nazad u svemir i hlade Zemlju, 1970-tih je prihvaćen kao još jedna komponenta efekta staklene bašte.
Efekat staklene bašte je prirodni fenomen koji održava temperaturu Zemlje kompatibilnom sa postojećim oblicima života. Zraci Sunca ulaze u Zemljinu atmosferu dok se jedan deo njih reflektuje nazad u svemir. Većina prolazi kroz atmosferu i zagreva površinu Zemlje, koja emituje deo ove energije kao infracrveno zračenje.
U atmosferi, deo infracrvenog zračenja (IC) odlazi u u svemir, ali većinu adsorbuju gasovi staklene bašte i vraćaju nazad ka Zemlji, gde dodatno zagreva površinu i niže slojeve atmosfere. Bez zagrevanja usled prirodnog efekta staklene bašte površina Zemlje bila bi znatno hladnija nego sad i prosečna temperatura bi iznosila -18°C.
Kao model za poređenje je planeta Venera koju okružuje atmosera sa visokom koncentracijom ugljen dioksida. Ugljen dioksid ne dozvoljava da toplota napusti planetu i izaziva ekstreman efekat staklene bašte koji rezultuje temperaturom od oko 460°C na površini planete.
Atmosfera Marsa sadrži manje koncentracije ugljen dioksida i ne zadržava radijacionu toplotu planete. Efekat staklene bašte na Marsu je veoma slab i prosečna temperatura na njemu iznosi oko -63°C. Planeta Merkur nema atmosferu i nema efekat staklene bašte.
Najvažniji gas staklene bašte koji prirodno nastaje u atmosferi Zemlje je vodena para. Količina vodene pare u vazduhu, naziva se i vlažnost vazduha i varira iznad različitih delova Zemlje. U predelima sa hladnom klimom, sadržaj vodene pare je nizak, dok su tropski predeli često zasićeni.
Vodena para formira oblake, koji utiču na klimu, a oni ne samo da reflektuju sunčevu svetlost, što dovodi do hlađenja Zemlje, već i zarobljavaju infracrveno zračenje koje emituje Zemlja, što vodi ka zagrevanju vazduha blizu površine.
Većina drugih gasova staklene bašte prirodno dospevaju u atmosferu. Ugljen dioksid nastaje prilikom erupcija vulkana, raspadanja organske materije i izdisanjem organizama. Prirodni biološki procesi koji se dešavaju u okruženjim sa manjkom kiseonika, močvare npr, proizvode i ispuštaju metan.
Okeani i bakterije su glavni proizvođači oksida azota. Ove prirodne emisije gasova staklene bašte su balansirane drugim procesima koji absorbuju ove gasove. Biljke absorbuju ugljen dioksid kroz proces fotosinteze. Koncentracija gasova staklene bašte utiče na količinu toplote koju atmosfera zadržava.
Dok prirodni efekat staklene bašte omogućava život na Zemlji, pojačavanje ovog efekta usled ljudskih aktivnosti sprečava prirodno, samostalno balansiranje ciklusa ugljenika i vodi ka globalnom zagrevanju.
Američki naučnik Čarls Dejvid Kiling (Charles David Keeling) je 1958. godine prvi je počeo da meri nivo ugljen dioksida u atmosferi na Mauna Loa, Havaji, SAD. Na osnovu sakupljenih vrednosti primetio je stabilan rast ovog gasa u atmosferi. Ovi podaci pokazali su i da je nivo ugljen dioksida u sadašnjosti za 35% veći nego pre industrijske revolucije.
Ovo povećanje ugljen dioskida u atmosferi povezano je sa emisijom gasova staklene bašte koja potiče od aktivnosti ljudi.
Dramatično povećanje gasova staklene bašte nakon industrijske revolucije i njihov efekat na globalnu klimu su predmet ozbiljnih istraživanja i naučnih rasprava.
Ako se trenutni trend emisija gasova staklene bašte nastavi, naročito ugljen dioksida, klimatske promene koje moderna ljudska civilizacija nije iskusila su sve više izvesne . Ovo može značajno izmeniti ekosisteme, zdravlje ljudi i životinja i klimatske obrasce.