mini|upright=1.35|Prosječne temperature zraka od 2011. do 2021. u odnosu na prosjek od 1956. do 1976. mini|upright=1.35|Promjena prosječne globalne temperature od predindustrijske ere. Ljudska aktivnost predstavlja glavni uzrok povećanju tokom industrijske ere. Prirodne sile dodaju relativno malo promjenjivosti.
"Savremena upotreba pojma klimatske promjene podrazumijeva globalno zatopljenje koje je prouzrokovalo čovječanstvo i utjecaj tih promjena na vremenske prilike na Zemlji. Iako je bilo klimatskih promjena u prošlosti, trenutne su znatno brže od svih zabilježenih u historiji Zemlje. Glavni uzrok su emisije stakleničkih plinova, većinom ugljik-dioksida () i metana, koje nastaju sagorijevanjem fosilnih goriva u energetske svrhe. Drugi uzročnici emisija jesu ratarstvo, proizvodnja čelika i cementa te gubitak šuma. Na rast temperature također utječu gubici snježnog pokrivača koji reflektira sunčevu svjetlost i otpuštanje ugljik-dioksida iz šuma pogođenih sušama. Sve ovo ubrzava proces globalnog zatopljenja.
Temperature na tlu porasle su dvostruko brže u odnosu na globalni prosjek. Pustinje se proširuju, dok su toplotni valovi i šumski požari sve češći.; Povećano zagrijavanje na Arktiku doprinijelo je topljenju permafrosta, lednika i gubitku morskog leda. Povećane temperature također izazivaju snažnije oluje i druge ekstremne vremenske prilike.. Zbog promjena okoliša, mnoge vrste primorane su se seliti iz svojih staništa – koralnih grebena, planina, Arktika i drugih sličnih mjesta – dok drugima prijeti opasnost od izumiranja. Ljudima prijeti nestašica hrane i vode, češće i snažnije poplave, toplotni valovi, bolesti i ekonomska šteta. Klimatske promjene također mogu postaći seobu ljudi.; . Svjetska zdravstvena organizacija smatra da su klimatske promjene najveća prijetnja globalnom zdravlju u 21. stoljeću.; : Klimatske promjene su najveća prijetnja globalnom zdravlju u 21. vijeku. Zdravstveni radnici imaju dužnost da se brinu o sadašnjim i budućim generacijama. Vi ste na prvoj liniji u zaštiti ljudi od klimatskih uticaja – od više toplotnih talasa i drugih ekstremnih vremenskih pojava; od izbijanja zaraznih bolesti kao što su malarija, denga i kolera; od posljedica pothranjenosti; kao i liječenje ljudi oboljelih od raka, respiratornih, kardiovaskularnih i drugih nezaraznih bolesti uzrokovanih zagađenjem okoline." Čak i ako se uspije smanjiti buduće zatopljenje, pojedine posljedice – kao što su porast razine mora, zatopljenje i zakiseljenje okeana – potrajat će stoljećima.
Već su osjetne mnoge posljedice trenutne razine zatopljenja, koja je otprilike 1,2 °C. Međuvladin panel o klimatskim promjenama (IPCC) predviđa veće posljedice kad taj broj pređe 1,5 °C. Dodatno zatopljenje povećava rizik prekoračenja klimatskih kritičnih tačaka, od kojih je jedna otapanje Grenlandske ledene ploče. Rješenje problema klimatskih promjena podrazumijeva poduzimanje određenih radnji kojima bi se ograničila količina zatopljenja te prilagodilo trenutnim i predstojećim klimatskim promjenama. Buduće zatopljenje može se ublažiti smanjenjem emisija stakleničkih plinova i uklanjanjem ih iz atmosfere. Da bi se to ostvarilo, bit će potrebno preći s uglja na solarnu i energiju vjetra te povećati učinkovitost energije.; . Emisije će se dodatno smanjiti prelaskom na električna vozila i toplotne pumpe.; Sprečavanje rašumljavanja te intenzivno pošumljavanje može pomoći apsorpciji . Pojedine zajednice mogu se prilagoditi klimatskim promjenama tako što će poboljšati zaštitu obala, bolje upravljati nepogodama i razviti otpornije usjeve. Rješenja sama po sebi ne mogu smanjiti rizik snažnih, opsežnih i trajnih posljedica.
Zemlje potpisnice Pariskog sporazuma 2015. dogovorile su se da će, poduzimanjem raznih mjera ublažavanja, zadržati razinu zatopljenja "ispod 2 °C". Međutim, i kad se uzmu u obzir obaveze propisane sporazumom, temperatura bi se do kraja stoljeća mogla povisiti do otprilike 2,7 °C. Da bi se porast temperature zaustavio na 1,5 °C bit će potrebno prepoloviti emisije do 2030. te doseći nulte neto stope do 2050.; ; ;
Uzroci Klimatske promjene na Zemlji su odgovor na vanjske utjecaje, uključujući one vezane za stakleničke gasove i varijacije u kretanju Zemlje u orbiti oko Sunca,Berger, A.; et al. (2005), On the origin of the 100-kyr cycles in the astronomical forcing , Paleoceanography 20 (4): PA4019.Genthon, C.; et al. (1987), Vostok Ice Core - Climatic response to CO2 and orbital forcing changes over the last climatic cycle, Nature 329 (6138): 414–418 promjene u sunčevoj aktivnosti i vulkanske erupcije.Robock, A.; Oppenheimer, C. (2003), Volcanism and the Earth’s Atmosphere, Washington DC: American Geophysical Union. str. 139, . Učinak nijednog od navedenih faktora nije trenutan. Termalna inertnost okeana na Zemlji i spori odgovori ostalih posrednih učinaka znači da Zemljina trenutna klima nije u ravnoteži. Pojedine studije pokazuju da čak i ako bi se staklenički gasovi stabilizirali na nivoima iz 2000 godine, i dalje bi se nastavilo zagrijavanje za otprilike 0,5 °C.Meehl, Gerald A.; et al. (2005), How Much More Global Warming and Sea Level Rise, Science 307 (5716): 1769–1772 Globalno zamračenje, odnosno postepeno smanjenje intenziteta direktnog Sunčevog sjaja na površinu Zemlje, moglo bi djelimično ublažiti globalno zagrijavanje od kraja 20. vijeka. Naučnici su procijenili s pouzdanošću od 66-90% da su efekti izazvane aerosolima, uz vulkansku aktivnost, usporili globalno zatopljenje, kao i da bi staklenički gasovi prouzrokovali dosta veće zatopljenje.Summary for Policymakers, Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change
Efekat staklenika mini|desno|Količina ugljik dioksida izmjerena u intervalu od 1960-2009 na vulkanu Mauna Loa, Havaji, SAD Postoji naučni konsenzus da je porast atmosferskih stakleničkih gasova uzrokovan ljudskim djelovanjem i da je izazvao veći dio zatopljenja posmatrano od početka industrijske ere do danas, pri čemu ovo zatopljenje ne može biti zadovoljavajuće objašnjeno samo prirodnim uzrocima.Gillett, Nathan P.; Dáithí A. Stone, Peter A. Stott, Toru Nozawa, Alexey Yu. Karpechko, Gabriele C. Hegerl, Michael F. Wehner & Philip D. Jones (2008), Attribution of polar warming to human influence, Nature Geoscience 1: 750 Ovi uzroci bi trebali biti najjasniji za period od posljednjih 50 godina, pošto je to razdoblje industrijskog procvata kada se desilo najveće povećanje koncentracije stakleničkih gasova i za koje postoje najpotpunija mjerenja.
Efekt staklenika je otkrio Joseph Fourier 1824, a prvi ga je kvantitativno istražio Svante Arrhenius 1896 godine. To je proces putem kog se, emisijom i apsorpcijom infracrvenih zraka i atmosferskih gasova, zagrijava donji dio atmosfere i površine planete.
Tako IPCC smatra da prirodni staklenički gasovi imaju značajan efekat zagrijavanja od oko 33 °C, bez kojih bi Zemlja bila nenastanjiva.IPCC WG1 AR4 Report — Chapter 1: Historical Overview of Climate Change Science , IPCC WG1 AR4 izvještaj, IPCC, 2007, str. 97 Glavni staklenički gasovi su vodena para, koja uzrokuje oko 36-70% od stakleničkog efekta (ne uključujući oblake), ugljik dioksid (CO2), koji uzrokuje 9-26% efekta, metan (CH4), koji uzrokuje 4-9%; te ozon, koji uzrokuje 3-7% ukupnog efekta staklenika.Kiehl, J. T.; Kevin E. Trenberth (1997), Earth’s Annual Global Mean Energy Budget, Bulletin of the American Meteorological Society, 78 (2), str. 197–208 Čovjekova aktivnost od industrijske revolucije do danas je povećala količinu stakleničkih gasova u atmosferi, te dovela do povećanja klimatskih utjecaja zbog CO2, metana, troposferskog ozona, CFCa i dušik suboksida. Koncentracije CO2 i metana su povećane od sredine 18. vijeka za 50% odnosno 250%https://earthobservatory.nasa.gov/images/146978/methane-emissions-continue-to-rise respektivno. Ovi nivoi su znatno veći nego u bilo koje vrijeme tokom posljednjih 650.000 godina kao razdoblju za koje postoje pouzdaniji podaci dobiveni iz jezgri taloga leda. Manje direktni geološki dokazi pokazuju da su ovako visoke koncentracije CO2 posljednji put bile prije otprilike 20 miliona godina.Pearson, Paul N.; Palmer, Martin R. (2000), Atmospheric carbon dioxide concentrations over the past 60 million years, Nature 406 (6797): str. 695–699 Budući da je život na Zemlji nastao prije više od 3,5 milijardi godina,Schopf, J.W. The First Billion Years: When Did Life Emerge? Elements 2,4:229-233, 2006. to znači da je život na Zemlji vjerovatno u stanju adaptirati se na povećane nivoe ugljik dioksida. Izgaranjem fosilnih goriva proizvedeno je oko tri četvrtine povećanja CO2 iz ljudske aktivnosti tokom proteklih 20 godina. Ostatak je većinom usljed promjena u korištenju zemljišta, naročito zbog krčenja šuma.Summary for Policymakers, Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change , Intergovernmental Panel on Climate Change. 20. januar 2001.
Koncentracija CO2 i dalje raste zbog izgaranja fosilnih goriva i promjena korištenja zemljišta. Budućnost stope porasta zavisit će o neizvjesnom ekonomskom, sociološkom, tehnološkom i prirodnom razvoju. Posebni izvještaj IPCCa o scenarijima emisije pruža široki spektar budućih CO2 scenarija, u rasponu od 541 do 970 ppm do 2100 godine.Prentice, I. Colin; et al, (2001), 3.7.3.3 SRES scenarios and their implications for future CO2 concentration , Intergovernmental Panel on Climate Change
Aerosoli Globalno zamračenje, postupno smanjenje u jačini globalnog direktnog zračenja na površinu Zemlje, moglo bi imati djelimično međudjelovanje sa globalnim zagrijavanjem tokom perioda od 1960-1990 godine. Naučnici su utvrdili sa 66-90% sigurnosti da su efekti izazvani ljudskim aerosolima, pored vulkanske aktivnosti, donekle smanjili neke od efekata zagrijavanja koji su nastali zbog stakleničkih gasova.g Antropogene emisije drugih onečišćujućih supstanci, posebno sulfatnih aerosola, mogu davati rashladne efekte povećanjem reflektiranja sunčevog zračenja. Ovo se naročito odnosi na hlađenje koje je zabilježeno sredinom dvadesetog vijeka,Mitchell, J. F. B.; et al, (2001), 12.4.3.3 Space-time studies , Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change iako je hlađenje moglo nastupiti većim ili manjim dijelom i zbog prirodnih varijabilnosti.
Ozon Ozonske rupe, odnosno stalni pad u ukupnoj količini ozona u Zemljinoj stratosferi, ponekad se uzimaju kao pojava povezana sa globalnim zatopljenjem. Iako postoji nekoliko zajedničkih područja, između ove dvije pojave nema puno povezanosti. Smanjenje stratosferskog ozona utječe na zahlađivanje, ali se značajnije smanjenje količine ozona nije desilo sve do kasnih 1970tih.Sparling, Brien (2001), Ozone Depletion, History and politics , NASA Ozon u troposferi ima suprotan utjecaj i doprinosi zagrijavanju površine.
Porast temperature thumb|Članak iz novozelandskih novina (objavljen 14. avgusta 1912.) koji opisuje principe globalnog zagrijavanja