Termin „zmiana klimatu” oznacza zauważalną zmianę klimatu (np. temperatura, opady, wiatr), utrzymującą się przez dłuższy okres (dekady) z jakichkolwiek przyczyn. Może więc odnosić się do takich efektów, jak globalne ochłodzenie lub zmiany w ogólnej cyrkulacji atmosfery na Ziemi. Ramowa konwencja Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu (UNFCCC) używa terminu „zmiana klimatu” do zmian spowodowanych przez człowieka i „zmienność klimatyczna” do zmian z przyczyn naturalnych.
Zmiany temperatury Obserwacje Na podstawie pomiarów instrumentalnych ustalono, że średnia globalna temperatura lądów i oceanów była pod koniec drugiej dekady XXI w. wyższa o około 1 °C od poziomu przedindustrialnego. Pomiary temperatury w dolnej troposferze wykonywane przez radiosondy i radiometry satelitarne wskazują, że tempo ocieplenia od roku 1979 wynosiło około 0,18 °C na dekadę. Rekonstrukcje klimatu pokazują, że przed XX-wiecznym ociepleniem temperatura była relatywnie stabilna przez ostatnie 1–2 tys. lat;