Zmiana klimatu wynika z wielu źródeł, w tym z akumulacji gazów cieplarnianych w atmosferze, spalania węgla i paliw kopalnych, a nawet niektórych naturalnych działań na Ziemi, takich jak erupcje wulkanów. Niektóre zmiany klimatu pochodzą z naturalnych zjawiska, w tym zmieniająca się ścieżka orbity Ziemi wokół Słońca i rozszerzone fazy grzania i chłodzenia. Według Agencji Ochrony Środowiska działalność człowieka, począwszy od XX wieku, znacznie przyspiesza tempo zmian klimatycznych.
Atmosfera Ziemi zawiera delikatną równowagę gazów i cząstek, w tym gazów cieplarnianych. Atmosfera wymaga gazów cieplarnianych do regulacji temperatury, pogody i pary wodnej. Działania ludzkie, takie jak eksploatacja elektrowni i zakładów produkcyjnych oraz spalanie węgla na energię, wprowadzają do atmosfery nadmierne ilości dwutlenku węgla. Powoduje to pogrubienie najniższego poziomu atmosfery i zatrzymuje ciepło. Spalający się węgiel emituje również do atmosfery duże ilości dwutlenku węgla. Tlący się węgiel również wytwarza metan, inny gaz stwarza zagrożenie dla środowiska i zdrowia w dużych ilościach. Podtlenek azotu, inny gaz, przedostaje się do atmosfery w nadmiarze dzięki operacjom rolniczym na dużą skalę. Uwolnienie związków syntetycznych, w tym chlorofluorowęglowodorów i wodorochlorofluorowęglowodorów, również koliduje z aktywnością atmosferyczną. Te syntetyki zmieniają sposób, w jaki światło słoneczne dociera do Ziemi i odbija się z powrotem w atmosferze; ich zgromadzenie rozrzedza warstwę ozonową i przepuszcza więcej ciepła.
