Troposfäärin kuuma piste johtuu muutoksista ilmakehän vähetteessä (Bengtsson 2009, Trenberth 2006, Ramaswamy 2006). Kun ilmakehässä mennään korkeammalle, ilma muuttuu kylmemmäksi. Viilenemisen nopeutta kutsutaan (lämpötilan) vähetteeksi. Kun ilma jäähtyy tarpeeksi, vesihöyry tiivistyy ja latenttia lämpöä vapautuu. Mitä enemmän ilmassa on kosteutta, sitä enemmän lämpöä vapautuu. Koska tropiikissa on kosteampaa, ilma viilenee hitaammin ylöspäin mentäessä verrattuna tilanteeseen maapallon napa-alueilla. Esimerkiksi päiväntasaajalla viileneminen on noin 4 °C per kilometri, mutta subtrooppisilla alueilla viileneminen on paljon voimakkaampaa - 8-9 °C per kilometri.

Kun maapallon pinta lämpenee, haihtumista tapahtuu enemmän ja ilmassa on enemmän kosteutta. Tämä laskee vähetettä - ylöspäin mentäessä viilenee vähemmän. Tämä tarkoittaa sitä, että ylempänä tapahtuu enemmän lämpenemistä kuin pinnalla. Tämä muutoksen voimistuminen ylhäällä on kyseessä oleva "kuuma piste". Se liittyy pelkästään muutoksiin vähetteessä riippumatta siitä, mikä aiheuttaa pinnan lämpenemisen alunperin. Jos lämpenemisen aiheuttaa kirkastuva Aurinko tai vähenevä sulfaattisaaste, niin kuuma piste ilmaantuu silti.

IPCC:n neljännessä arviointiraportissa on kuva, jossa esitetään lämpötilamuutokset eri ilmaston pakotteiden aiheuttamana. Tätä kuvaa tulkitaan usein väärin. Katsotaanpa tarkemmin:

Kuva 1: Ilmakehän lämpötilan muutos vuodesta 1890 vuoteen 1990, kun pakotteena on (a) Aurinko, (b) tulivuoret, (c) kasvihuonekaasut, (d) otsoni, (e) sulfaattiaerosolit ja (f) kaikkien pakotteiden summa (IPCC AR4).

Hämmennyksen aiheuttaja on laatikko c, joka esittää simuloidun lämpötilanmuutoksen kasvihuonekaasujen aiheuttamana. Huomatkaa voimakas "kuuma piste". Tarkoittaako tämä sitä, että kasvihuoneilmiö aiheuttaa kuuman pisteen? Ei suoranaisesti. Kasvihuonekaasut aiheuttavat maapallon pinnan lämpenemisen, mikä aiheuttaa muutoksen vähetteessä, mikä taas johtaa kuumaan pisteeseen. Kuuma piste laatikossa c on niin voimakas, koska kasvihuonekaasujen aiheuttama lämpeneminen on niin voimakasta verrattuna muiden pakotteiden aiheuttamaan lämpötilan muutokseen.

Kuuma piste ei ole kasvihuonekaasujen yksilöllinen kädenjälki, eikä kuuman pisteen löytyminen todista ihmisen aiheuttaneen ilmaston lämpenemistä. Kuuman pisteen havaitseminen kertoisi meille vain sen, että meillä on hyvä käsitys ilmakehän vähetteen muutoksista. Kuuma piste nähdään selvästi lyhytaikaisissa havainnoissa (Trenberth 2006, Santer 2005). Tämä lisää luottamusta siihen, että olemme oikeilla jäljillä. Jäljelle jää kysymys pitkän ajan muutoksista.

Mitä todisteiden koko kirjo kertoo meille? Meillä on satelliittidataa sekä säähavaintopallomittauksia lämpötilasta ja tuulen voimakkuudesta. Kolme satelliittianalyysisarjaa UAH:sta, RSS:stä ja UWA:sta antavat vaihtelevia tuloksia. UAH:n analyysissä troposfääri lämpenee vähemmän kuin pinta, RSS:n analyysissä troposfääri ja pinta lämpenevät suunnilleen saman verran ja UWA:n analyysissä näkyy kuuma piste. Näiden kolmen analyysin ero on se, miten ne korjaavat mittauksia satelliittien ratamuutoksien osalta. Yhdysvaltojen U.S. Climate Change Science -ohjelman johtopäätös (jossa yhtenä kirjoittajana oli UAH:n John Christy) on se, että todennäköisin selitys erolle mallien ja satelliittianalyysien välillä on mittauksien epävarmuus.

Säähavaintopallojen mittauksiin vaikuttavat sellaiset tekijät kuten ilmapallon lämpeneminen päiväaikaan. Kun sellaisten tekijöiden vaikutus on korjattu pois mittauksista, säähavaintopallojen mittaukset ovat laajalti yhdenmukaisia mallien kanssa (Titchner 2009, Sherwood 2008, Haimberger 2008). Lisäksi on olemassa säähavaintopallojen mittauksia tuulen voimakkuudesta. Tuulen nopeuden ja suunnan sekä lämpötilan suora suhde antaa mahdollisuuden määrittää ilmakehän lämpötilaprofiili empiirisesti. Tämä metodi löytää kuuman pisteen (Allen 2008).

Tätä kaikkea todistusaineistoa katsoessa johtopäätös on hiukan epätyydyttävä - pitkän ajan muutoksissa on vielä paljon epävarmuutta. Tilanne on vaikea, kun lyhyen aikavälin vaihtelu on melkein kertaluokkaa suurempaa kuin pitkän ajan muutos. Säähavaintopalloilla ja satelliiteilla saadaan hyvä tulos lyhyen aikavälin mittauksissa ja kuuma piste löytyykin kuukausien aikavälillä. Vuosikymmenien aikavälillä on jonkun verran todisteita kuumasta pisteestä, mutta sillä osastolla on vielä paljon tehtävää. Asiaa toisesta suunnasta katsottaessa havaintojen perusteella ei myöskään voida yksiselitteisesti sanoa, ettei kuumaa pistettä ole.

Perimmäinen sanoma on se, että ensin on ymmärrettävä mikä aiheuttaa kuuman pisteen. "Muutos vähetteessä" ei ole ehkä niin houkutteleva ja ymmärrettävä kuin kasvihuonekaasujen kädenjälki, mutta vähetteen muutos on kuitenkin fyysinen tosiasia. Kun syy ymmärretään kunnolla, koko asia voidaan laittaa oikeaan kontekstiinsa. Koska kuuma piste johtuu muutoksista vähetteessä, lyhytaikaisten muutosten yhteydessä on odotettavissa kuuman pisteen syntyminen. Niin tapahtuukin.

Entä kuuma piste pitkän ajan muutoksissa? Kun lyhyen ajan havainnot vahvistavat käsityksemme vähetteen muutoksista, todennäköisimmäksi syylliseksi havaintojen ja mallien väliseen eroon jää pitkän ajan vääristymät mittauksissa. Jos havaintojen tarkentuessa osoittautuu, että pitkän ajan muutoksien aiheuttama kuuma piste ei ole niin voimakas kuin odotetaan, päällimmäinen kysymys on se, että miksi näemme lyhyen ajan kuuman pisteen, mutta emme pitkän ajan kuumaa pistettä?