Globális felmelegedésnek az utóbbi évtizedek éghajlati változásait nevezzük: emelkedik az óceánok és a felszínközeli levegő hőmérséklete. A folyamat várhatólag folytatódik; végállapotát még becsülni sem tudjuk. Az Éghajlat-változási Keretegyezmény a globális éghajlatváltozás kifejezést az ember által okozott klímaváltozásra használja. Ma még nem eldönthető, hogy a hőmérséklet változása mennyiben tekinthető az emberi tevékenység következményének. Alig 10 000 éve kezdődött meg a pleisztocén legutolsó jégkorszak utolsó interglaciális szakasza. A jelenlegi melegedés legnagyobb részben a glaciális és interglaciális szakaszok váltásának természetes folyamatába illeszkedik.
Az Éghajlat-változási Kormányközi Testület (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) adatai szerint a levegő földközeli átlaghőmérséklete 1905 és 2005 között 0,74 ± 0,18 °C-kal nőtt meg. A testület szerint ennek fő okai a XIX. század közepe óta légkörbe juttatott üvegházhatást okozó gázok. Az üvegházgázok növelik a légkör alsó tartománya, a troposzféra hőmérsékletét (Lásd: Üvegházhatás) A kutatók hevesen vitáznak arról, hogy a felmelegedést mennyiben természeti hatások (a napsugárzás erősödése, a vulkáni tevékenység, a Föld pályaelemeinek változása) és mennyiben emberi tevékenységek idézik elő. A legelfogadottabb (bár széles körű elfogadottsága még nem jelenti a bizonyítottságát) vélemények szerint a globális felmelegedés emberi okokra vezethető vissza. Ezt támasztja alá, hogy a naptevékenység és a vulkánosság alakulása a számítások szerint jelenleg a globális felmelegedés ellen hat.
Az IPCC által elfogadott éghajlatmodellek szerint a Föld felszíni hőmérséklete 1990 és 2100 között feltehetően 1,1–6,4 °C-kal nő majd. Bár a legtöbb tanulmány csak 2100-ig tekint előre, a felmelegedés utána is folytatódhat, a tengerek szintje pedig emelkedhet még akkor is, ha már nem bocsátanak ki több üvegházhatású gázt, hiszen a szén-dioxid (CO2) más üvegházgázokkal együtt hosszú ideig a légkörben marad.
A globális hőmérséklet-növekedés környezeti változásokhoz, a tengerszint emelkedéséhez, a csapadék mennyiségének és térbeli eloszlásának megváltozásához, szélsőséges időjárási viszonyokhoz vezet. Várhatóan változik a mezőgazdaság termelőképessége is. Mindez komolyan hathat a gazdaságra, mérsékelheti a fejlett országok nemzeti össztermékének mennyiségét, kihathat annak minőségére. Számíthatunk egyes természetes vizek kiszáradására, a gleccserek (el)olvadására, az árvizek, hurrikánok és tájfunok gyakoribbakká, nagyobbakká, pusztítóbbakká válhatnak. Állat- és növényfajok kipusztulásának sebessége jelentősen nő, ugyanakkor bizonyos invazív fajok elszaporodása felgyorsulhat, nagyot borítva ezzel az ökológiai egyensúlyon. Bizonyos betegségek könnyebben elterjedhetnek; több, eddig már „megfékezettnek” hitt betegség újra megjelenhet mutáns változataival együtt. A változások a Föld egyes területein különbözőek lehetnek.
A globális felmelegedést egyesek kétségbe vonják, 2011-ben azonban egy független kutatócsoport is megerősítette ezt a folyamatot.
A geokémiai kutatásokból arra következtetünk, hogy a földtörténet során a melegebb (interglaciális) és hidegebb (glaciális) időszakok váltották egymást,[6] de nem teljesen ciklikusan. Ezek között a Föld átlagos hőmérséklete 6-8 °C-ot változott. Milutyin Milankovity szerb meteorológus elmélete szerint a földpályájában 100 ezer év alatt bekövetkező változások az alapvető okai a ciklikusan visszatérő glaciális időszakoknak. Ezen teória szerint jelenleg egy hosszúnak ígérkező (100–150 ezer éves) interglaciális időszak előtt állunk.[7] Problémát okoz a klímakutatóknak, hogy a jégfúrásokból – jégmagok segítségével – származó kutatási eredmények ezt nem tudják egyértelműen alátámasztani.[8] Sőt az orosz Vosztok-jégfúrás antarktiszi adatai egészen mást mutatnak. Több mint 2000 méteres fúrómagja jó lehetőséget adott az antarktiszi múlt 400 ezer éves hőmérsékletváltozásainak vizsgálatára. Mintegy 120-130 ezer évvel ezelőtt az Antarktisz hőmérséklete a mainál is magasabb volt, csakúgy mint 320 ezer éve. Ezt az értéket egészen hirtelen érte el, nagyobb ütemben nőtt a hőmérséklet, mint amit ma bizonyítani kívánnak. Ezek mellett azonban 240 és 400 ezer éve a maihoz hasonló hőmérsékletű volt az Antarktisz. Az ilyen melegedéseket követően lassan, ingadozásokkal visszaesett körülbelül az eredeti értékre. Mintegy húszezer évvel ezelőtt kezdett újra növekedni és folytonosan nő ma is. A folyamat teljesen független az emberiségtől, nincs semmilyen tendenciaváltozás az elmúlt évszázad folyamán. Ráadásul az Antarktisz hőmérsékletének változásai szemmel láthatóan nem követik a kainozoikumi eljegesedés máshol tapasztalható ciklusait.
Más elméletek szerint a mostani interglaciális időszak nem egy ciklikus természeti folyamat része, hanem az emberi tevékenység által légkörbe juttatott üvegházgázok okozzák. E feltételezés szerint hozzávetőleg 100 000 évig fog tartani ez az időszak.[9][10] Tény, hogy 417 000 év alatt sohasem lépte túl a légkör szén-dioxid-koncentrációja a 300 ppmv értéket, jelenleg 383 ppmv. A széndioxid üvegházgáz, tehát amíg viszonylag kevés van belőle, koncentrációjával a levegő középhőmérséklete is nő. A légköri széndioxid koncentrációja azonban a földtörténet során jóval magasabb is volt.
A glaciális-interglaciális ingadozások bolygónk szárazföldi területeinek nagy részét, elsősorban Grönlandot, az Antarktiszt, Észak-Amerikát és Eurázsiát érintik. A jelenlegi földi éghajlati rendszer még mindig a jégkorokra jellemző glaciális és interglaciális közti állapotban van. Bőven alatta marad minden éghajlati öv hőmérséklete a jégkorszakként emlegetett kainozoikumi eljegesedés interglaciális periódusainak. Ez azt jelenti, hogy ha létezik is a globális felmelegedés, semmilyen módszerrel nem tudjuk elkülöníteni az emberi tevékenységet a természetes folyamatoktól.
Az éghajlat stabilitásához egyebek közt az kell, hogy a Föld légköréből annyi energia jusson ki, mint amennyi oda (főleg a napsugárzásból, kisebbrészt a Föld belső hőjéből) bekerül. Természetes üvegházhatás nélkül a Föld felszínének átlaghőmérséklete a mai 14 °C helyett csupán ‒19 °C lenne. Az üvegházhatású gázok mennyiségének bármilyen változása befolyásolja a Föld-légkör rendszer energiamérlegét, megváltoztatja az éghajlatot.
Az éghajlatra természetes és emberi tényezők is hatnak. A legfontosabb természeti hatások: a napciklus, a napállandó, a Föld pályaelemeinek változása és a vulkáni tevékenység. A recens felmelegedés részletes okairól számtalan elméletet dolgoztak ki, de a tudományos szervezetek többsége[11] szerint a fő ok az üvegházhatású gázok koncentrációit növelő emberi tevékenység. Az IPCC Harmadik Értékelő Jelentése is ezt az álláspontot támasztja alá: „Új, a korábbinál erősebb bizonyítékok utalnak arra, hogy az elmúlt ötven évben megfigyelt melegedés döntő része emberi tevékenység eredménye. A változások mérését és a kiváltó okok meghatározását célzó tanulmányok egybehangzóan emberi eredetű hatást mutatnak ki az utóbbi 35–50 év éghajlati adataiban. E tanulmányok számolnak azzal a bizonytalansággal, amely az emberi eredetű szulfát aeroszolok és a természetes tényezők (vulkánok és a Napból érkező sugárzás) mint éghajlati kényszerek miatt jelentkezik, de figyelmen kívül hagyják a többi emberi eredetű aeroszol, továbbá a földhasználat változásainak hatásait. A szulfátok és a természetes tényezők a vizsgált időszakban hűtő hatásúak voltak, tehát nem magyarázhatják a felmelegedést; e tanulmányok többsége szerint az üvegházhatású gázok koncentrációinak növekedése már önmagában magyarázhatja az elmúlt ötven év felmelegedését, sőt, ennek alapján akár nagyobb felmelegedés is indokolt lett volna.”
A többségi állásponttal szembefordulók szerint a globális hőmérséklet növekedése természeti folyamatokra vezethető vissza. Érvelésük szerint a környezeti változások következményei hosszú távon mutatkoznak meg. A Föld óceánjainak magas hőkapacitás miatti kiegyenlítő hatása és más közvetítő folyamatok lassúsága miatt a Föld éghajlata mindig valamilyen korábbi egyensúlynak felel meg. Ha ez igaz, úgy még akkor is további 0,5 °C-os melegedésre kell számítanunk, ha az üvegházhatású gázok koncentrációja tovább nem emelkedik.
Egy harmadik vélemény, hogy a globális felmelegedés okait nem válogathatjuk szét természetesekre és emberiekre. E gondolatmenet szerint a természetes üvegházhatást a természetben előforduló gázok (vízpára, CO2 stb.) okozzák. Az emberi eredetű üvegházhatást főleg a CO2, a metán és a dinitrogén-oxid idézi elő. A két hatás azonban nem különíthető el minden további (időjárási, éghajlati) tényező ismerete nélkül. Ráadásul az emberi tevékenységek befolyásolják a természeti folyamatokat, tehát a kétféle hatás egymásra rakódik. Nem elhanyagolható körülmény, hogy a földtörténet során a légkör széndioxid szintje általában magasabb volt a mainál. Ez sosem vezetett természeti katasztrófához, viszont évszázmilliókon keresztül jégmentes és kiegyenlített éghajlat uralkodott. Ráadásul a széndioxid igen kis koncentrációban van jelen a légkörben, míg az üvegházhatás legnagyobb részéért a vízgőz a felelős. Ezt figyelembe véve a széndioxid koncentrációjának többszöröse sem okozna észrevehető éghajlatváltozást, ha nem kombinálódik más természeti folyamatokkal. Egyes vélemények szerint a globális felmelegedés teóriája nem más, mint a széndioxidkvóták kereskedelmének ideológiai megalapozása.
A széndioxid mennyiségének változása egyelőre nem vonható közvetlen kapcsolatba az éghajlatváltozásokkal. Kétségtelen, hogy a koncentráció a glaciális és interglaciális periódusokban látszólag követte az átlaghőmérésklet változásait. Azonban a kainozoikumi eljegesedés leghidegebb periódusában a koncentráció elérte a 19. századinak a 70%-át (200 és 288 ppm). Az elmúlt száz év során 380 ppm körüli értékre emelkedett, vagyis abszolút értékben és arányában is (75%) többet nőtt, mint az elmúlt 21 000 év során összesen, de a hőmérséklet emelkedése messze elmarad az ugyanezen szakaszban tapasztalható eddigi hőmérsékletemelkedéstől. Az egész jégkorra jellemző volt, hogy a hideg periódusok lassan kezdődtek, míg minden egyes felmelegedési fázis hirtelen, ugrásszerű hőmérsékletemelkedéssel járt.
