地球表面的熱量主要來自太陽。當太陽輻射(可見光)到達地球時，其中一部分被明亮的表面(如海冰、雲)反射到太空中，另一部分則使地球變暖。地球表面向太空發射紅外線，冷卻地球。如果地球被加熱和冷卻到相同的程度，長期的平均溫度將保持大致相同。

假如一個地球沒有大氣層，物理定律研究指出我們地球進行表面的平均溫度會是-18度左右。

但是地球有大氣層。大氣中的一些氣體，比如二氧化碳，阻止地球從太空中釋放熱量。溫室氣體吸收地球發出的部分紅外線，然後向四面八方釋放。一些紅外線射入太空，但也有一些返回地球，加熱地球表面。這是溫室效應，這些氣體是溫室氣體。地球表面的平均溫度約為15度。

溫室氣體濃度的增加減少了進入太空的紅外線，將熱量留在地球上，使氣候系統變暖。地球表面變暖是氣候變暖的表現之一。地球表面變暖可能引發其他變化，其中一些可能導致變暖(正回饋)。例如，氣候變暖減少了海冰和積雪覆蓋面積，暴露了更多的海洋和陸地表面; 地球吸收太陽熱量的能力增強，因為海水和陸地的反射率低於海冰和積雪; 海洋和陸地吸收更多熱量時變得更加溫暖，導致更多的海冰和積雪融化，形成一個惡性循環。

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據在高排放情景下出版的IPCC第五次評估，地球表面的平均溫度將上升2.6到4.8攝氏度。全球變暖和氣候變化不僅是自然系統，人類活動，社會和文明將受到影響。

人類活動產生的溫室氣體

在大氣中主要的溫室氣體是二氧化碳（CO 2），甲烷（CH4），一氧化二氮（N2O），氯氟烴（CFC）和臭氧（O3）。大氣中的水蒸氣（H 2 O）在溫室氣體，但它只能起著支撐的作用。二氧化碳是地球的溫度大師按鈕的詳細資訊，請參閱博客文章“全球變暖 - 誰是漂流”

根據公佈的IPCC第五次評估“氣候變化2013：物理基礎”決策者摘要，對人的影響很可能（95％以上的幾率）是因為觀察到二十世紀中葉的氣候變暖的一個重要原因。自1750年以來的人類活動，全球大氣二氧化碳，甲烷和急劇上升的一氧化二氮濃度的影響，現在的濃度在過去的8000萬年前所未有的。增加二氧化碳的濃度主要是由於化石燃料和森林砍伐的燃燒，作為增加甲烷和一氧化二氮的濃度與農業相關的。