Das Klima verändert sich seit Bestehen der Erde ständig und auch die derzeit stattfindende globale Erwärmung ist eine Klimaveränderung, jedoch keine natürliche. Ursache für diese Veränderungen sind überwiegend menschliche Aspekte, wie z.B. die Emission von Treibhausgasen. Weitere beeinflussende Faktoren sind der Treibhauseffekt, Aerosole, Störungen in der atmosphärischen Zirkulation sowie Störungen der Meeresströmungen.
Umgangssprachlich bewirkt der Treibhauseffekt die Erwärmung eines Planeten durch Treibhausgase und Wasserdampf in der Atmosphäre. Früher wurde dieser Begriff verwendet bei verglasten Gewächshäusern, bei denen die Temperaturen ansteigen, sofern die Sonne darauf scheint. Pflanzen treiben so vorzeitig aus, blühen und fruchten. Heute greift dieser Begriff wesentlich weiter und meint den atmosphärischen Wärmestau. 1958 begann die systematische Erforschung dieses Problems durch Charles D. Keeling.
Treibhausgase wie Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ozon bewirken in der Erdatmosphäre schon seit bestehen der Erde einen Treibhauseffekt. Die Rolle des Glases vom Beispiel der Gewächshäuser wird hierbei von den Treibhausgasen übernommen.
Der Treibhauseffekt ist auch erdgeschichtlich von enormer Bedeutung. Die Leuchtkraft der Sonne ist seit ihrer Entstehung um über 30% gestiegen. Die Konzentration der Treibhausgase über einen selbstregulierenden Mechanismus hat gleichzeitig in diesem Zeitraum stark abgenommen. Durch eine erhöhte Temperatur wird die Erdoberfläche stärker verwittert und im Meer kommt es zu einer verstärkten Ausfällung von Kohlendioxid in Form von Kalk. Durch diese Vorgänge nahm der Kohlendioxidgehalt ab, wodurch die Temperatur sank und Verwitterung und Ausfällung abnahmen. Die Temperaturen pendelten sich wieder auf den alten Wert, bei einem geringen Gehalt von Kohlendioxid in der Atmosphäre, ein.
Das Klima der Erde wird auch entscheidend von den Wolken beeinflusst. Die Wolken reflektieren einen Teil der einfallenden Sonnenenergie, wobei die Helligkeit der Wolken von der reflektierenden kurzwelligen Energie stammt. Wird die optische Dicke von niedrigen Wolken größer, wird mehr Energie zurückgestrahlt und die Temperatur der Erde sinkt. Hohe Wolken sind dünn und reflektieren nicht sehr. Sie lassen einen Grossteil der Sonnenwärme durch und strahlen durch ihre Höhe nicht viel Wärme ab. Niedrige Wolken sind dicht und reflektieren viel Sonnenlicht in den Weltraum. Da sie niedriger in der Atmosphäre liegen, strahlen sie mehr Wärme ab.
Der Kreis schließt sich, wenn man bedenkt, dass zur Wolkenbildung die Vegetation und die Beschaffenheit des Bodens entscheidend sind. Zudem führt nicht nur der Verbrauch von fossilen Energieträgern zur Freisetzung von Treibhausgasen, sondern auch die intensive Bestellung von Ackerland und die Entwaldung.
