全球变暖

命名

原則上，「全球暖化」一詞對成因持中立觀點，但是根據大眾的用法，「全球暖化」意味著人類對環境的影響。其他組織則使用「人為的氣候改變」（anthropogenic climate change）代表人為因素導致的改變。

歷史

根據儀器記錄，相對於1860年至1900年期間，全球陸地與海洋溫度上升了攝氏0.75度。自1979年，陸地溫度上升速度比海洋溫度快一倍（陸地溫度上升了攝氏0.25度，而海洋溫度上升了攝氏0.13度）。根據衛星溫度探測，對流層的溫度每十年上升攝氏0.12度至0.22度。在1850年前的一兩千年，雖然曾經出現中世紀溫暖時期與小冰河時期，但是大眾相信全球溫度是相對穩定的。
根據美國國家航空暨太空總署戈達德太空研究所的研究報告估計，自1800年代有測量儀器廣泛地應用開始，2005年是地球有溫度記錄以來第二溫暖的年份，比1998年的年平均地表溫度記錄低了0.06攝氏度。世界氣象組織和英國氣候研究單位也有類似的估計，曾經預計2005年是僅次於1998年第二溫暖的年份。
在人類近代歷史才有一些溫度記錄。這些記錄都來自不同的地方，精確度和可靠性都不盡相同。在1860年才有類似全球溫度儀器記錄，相信當年的記錄很少受到城市熱島效應的影響。從最近的千禧年內的多方記錄所展示的長遠展望，在過去1000年的溫度記錄中可以看到有關的討論及其中的差異。最近50年的氣候轉變的過程是十分清晰，全賴詳細的溫度記錄。到了1979年，人類更開始利用衛星溫度測量來量度對流層的溫度。

各地高溫記錄

2003年8月10日，英國倫敦的溫度達到攝氏38.1度，破了1990年的記錄。同期，巴黎南部晚上測得最低溫度為攝氏25.5度，破了1873年以來的記錄。8月7日夜間，德國也打破了百年最高氣溫記錄。在2003年夏天，中華人民共和國上海、杭州、武漢、福州都破了當地高溫記錄，而中國浙江省更快速地屢破高溫記錄，67個氣象站中40個都重新整理記錄。2004年7月，廣州的罕見高溫打破了53年來的記錄。2005年7月，美國有兩百個城市都創下歷史性高溫記錄。 2006年8月16日，中國重慶最高氣溫高達43度。台灣宜蘭在2006年7月8日溫度高達38.8度，破了1997年的記錄。2018年7月23日，日本埼玉縣北部熊谷市溫度高達41.1度，打破了5年前高知縣四萬十市的日本最高溫度記錄。法國南部加爾省的加拉蓋來蒙蒂厄在2019年6月29日的最高溫度達到了45.9度，比2003年的歷史最高溫度還高1.8度。

最熱年份和整體趨勢

科學家正式宣布，2019年7月是人類在一個多世紀前開始記錄溫度以來最熱的一個月。有溫度記錄以來的22個最熱的年份有20個出現在最近的20年，而歷史上最熱的5個年份全部出現在最近的5年裡，全球暖化的趨勢是十分明顯的。儘管不斷破紀錄的年份吸引到了相當的公眾關注，但單個年份走勢的重要性還是比不上整體趨勢。一些氣象學家批評大眾媒體標榜「最熱一年」來吸引注意的做法。特別是厄爾尼諾-南方振盪現象可導致某年氣溫熱一些或冷一些，而這和造成整體趨勢的原因是不相關的。氣候學家加文·施密特指出：「長期趨勢或可預計的破記錄情形遠比單個年份是否打破記錄重要。」

成因

氣候系統的改變來自自然或內部運作及對外來力量的改變作出的反應。這些外來力量包括了人為與非人為因素，譬如太陽活動、火山活動及溫室氣體。幾乎所有的氣候學家同意地球近年來已經變暖。近代氣候轉變的成因仍然是活躍的研究範疇，科學界的共識認為人為排放的溫室氣體是全球暖化的主因，對於這點，學界並無爭議。
在地球大氣層排放二氧化碳及甲烷，而其他情況不變下，會促使地面升溫，溫室氣體產生天然的溫室效應。如果沒有它，地球溫度會比現在低攝氏30度，使地球不適合人類居住。因此，在支援與反對這套變暖理論之間爭辯是不正確的，反而應該側重於大氣層中二氧化碳及甲烷含量的增加所產生的最終效果，什麼時候應該促進或什麼時候才同意使之緩和。
舉一個重要的回饋過程的例子，就是冰反照率回饋。大氣層中增加二氧化碳暖化了地球表面，導致兩極冰塊溶解。陸地與開放水域便佔據更多的地方。兩者比冰的反射還要少，所以吸收了更多太陽輻射。這樣使變暖加劇，到頭來促使更多冰塊溶化，循環不斷持續。
因為地球的熱力慣性與對其他間接效應的緩慢反應，地球現今的氣候在不斷增加的溫室氣體下變得不平衡。氣候行為研究指出，縱使溫室氣體維持現今的水平，全球平均溫度可能仍然會上升攝氏0.5至1度。

大氣層中的溫室氣體

溫室氣體對於太陽的短波輻射來說是透明的。可是，它們卻吸收了來自地球發放的（黑體輻射）部份長波的紅外線輻射。這樣使地球難以降溫。它們能暖化地球多少是以全球暖化勢能作指標。
大氣層中二氧化碳及甲烷的濃度自1750年比前工業化水平（280百萬分率）分別上升了31%與149%。而現在的水平已經長期高於380百萬分率,並即將突破400ppm。從冰芯中提取可靠的資料指出，與過去65萬年的作比較，這是個明顯的飆升。從一些非直接的地質學證據，有理由相信過去4000萬年的二氧化碳含量比較高。在過去的20年中，大約四分之三的人為的二氧化碳排放都是燃燒化石燃料。其他的人為排放都是土地使用方面，特別是砍伐森林。
美國賓州大學的科學家從1958年開始在夏威夷大島海拔約3400公尺的毛納洛峰上設立4個7米高和一個27米高的採樣塔，每小時採樣4次，對二氧化碳混合比率展開了最漫長的連續的儀器測量。從此以後，人們發現每年的測量結果不斷攀升，如基林曲線（Keeling Curve）顯示，數值由當初的315百萬分率上升至2006年超過了380百萬分率，升幅大約是21%。結果顯示二氧化碳含量在每個月出現輕微季節性變動而整體上全年是不斷上升。
二氧化碳和其他溫室氣體的含量不斷增加。正是全球暖化的人為因素中主要部分。據資料顯示
，大氣中一氧化二氮（N₂O)的含量比18世紀中葉（1750年）工業革命開始從275ppbv增加到310ppbv，二氧化碳（CO₂）的含量從280ppmv增加到360ppmv，甲烷（CH₄）從700ppbv增加到1,720ppbv，這些增長趨勢主要緣於人類的活動。燃燒化石燃料、清理林木和耕作等都增強了溫室效應。
從工業革命開始，二氧化碳的含量急劇增加，雖然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳並固定成碳酸鈣，但空氣中二氧化碳的含量還是逐步增加。根據美國維吉尼亞大學和英國東安格里亞大學聯合研究的結果，在進入20世紀後半葉，全球溫度上升的趨勢非常明顯，溫度變化情況見下圖。
因為二氧化碳在大氣中有50年到200年的壽命，很多研究集中在2100年或之前的時間。但是無論氣候變化的成因或結果為何，許多人是非常關心的；對於應付預言後果的政策應該如何實施，引起了全球廣泛的政治爭論、公開辯論及各種學術研究。這些政策討論重點是應該減少還是扭轉未來的暖化及怎麼應付預計的後果。
甲烷是天然氣的主要組成部分，大部分由生物生產和從天然氣管道和其它基礎設施洩漏出來。一些甲烷的生物來源是自然的，譬如白蟻。可是其他來源則是由人類農業活動增加而帶動的，例如稻米的耕種。最近的證據顯示，森林也許是甲烷的來源。如果屬實，這會是對天然溫室效應的額外貢獻，而不是人為溫室效應的。
雖然實際的趨勢軌線視乎不確定的經濟、社會、科技及自然發展，預期未來的二氧化碳水平將因為使用化石燃料而持續攀升。政府間氣候變化專門委員會的《排放情況的特殊報告》羅列出很多不同的二氧化碳情況，在2100年可以達致由541至970百萬分率的水平。如果煤與焦油被廣泛地採用，現時的化石燃料儲備是有能力實現這個水平並且在2100年後繼續排放。
全球的主要人為排放的溫室氣體是來自燃燒燃料。餘下的大部分來自「短暫的燃料」（生產與運送中耗用的燃料）、工業及農業體增多。生產中的排放。在1990年，他們的比重分別是5.8%、5.2%和3.3%。當前的資料都可以作比較。大約17%來自發電時所耗用的燃料。很少來自大自然與人為生物來源，大約只有6.3%來自農業所產生的甲烷和氧化亞氮。

太陽變化理論

政府間氣候變化專門委員會的第三份評估報告所闡述的模型研究發現最近40至50年的氣候改變並不需要太陽發光度的變動。這些研究發現火山及太陽活動只能影響1950年前的溫度改變的一半，但這種自然力量最近已經被抵消。特別是，自1750年的溫室氣體所推動的氣候改變比同期增加的太陽活動所推動的高出八倍。
有些研究（Lean等人，2002年；Wang等人，2005年）認為前工業時期的太陽發光度比第三份評估報告中所提及的復原紀錄（例如：Hoyt和Schatten，1993年；Lean，2000年）還少三四倍。其他研究人員相信太陽發光度對全球暖化的影響被低估了。他們估計太陽活動促使近來溫室效應的16%或36%。其它人則建議雲層和其他過程的回饋加劇了太陽活動的變動所帶來的影響。如果是真的，太陽活動的變動真的被低估了。從普遍的科學理解來說，太陽發光度變動對歷史上的氣候改變貢獻十分的微小。
現在的太陽活動水平是有史以來高點。科學家薩米·索蘭基博士等人認為過去60年至70年的太陽活動是八千年來的高峰期。 Muscheler等人則認為過去幾千年都曾經出現類似的高峰期。 Solanki博士根據他們的分析斷定了太陽活動在未來的50年會降低的機會率大約是92%。再者，美國杜克大學的研究者在2005年發現過去二十年的改變中的10%至30%可能來自增加的太陽輸出。回顧了現有的文獻，Foukal等人斷定自從1970年代中期太陽輸出的變化很難加劇全球暖化並且沒有證據顯示太陽發光度在這個時期有所增加。
目前學界的共識是「全球暖化存在，且人類活動極有可能是導致全球暖化的主要原因」，對於這點，學界並無爭議；而太陽活動的變化，對近幾十年全球暖化的趨勢，並無顯著的影響。

氣候變化回饋

一系列的回饋主導了系統對氣候改變因素的反應。正回饋增強了初始成因對氣候系統的影響，而負回饋降低了影響。
氣候系統中有一系列的回饋，包括水蒸氣、冰反射率(冰雪的覆蓋與否影響地球表面吸收還是反射多少陽光)的改變、雲和地球碳迴圈(例如從土壤中釋放出碳)。主要的負回饋是到太空的紅外輻射導致的輻射冷卻，當溫度升高時這種效應也大大增強。
回饋是決定氣候系統對已增加的溫室氣體濃度的敏感度的重要因素。其它因素也是一樣的，更高的氣候敏感度意味著增加同樣的溫室氣體，溫度會升高的更多。回饋影響的不確定性是不同的氣候模型在一個既定的場景中得出不同升溫幅度的主要原因。要理解雲和碳迴圈在氣候預測中扮演的角色還需要更多的研究。
正回授效果會導致更多溫室氣體的來源。譬如從西伯利亞永久凍土中的泥煤田釋放的甲烷可能多達7百億噸。注意人類排放的污染物如硫酸鹽氣溶膠有冷卻的作用。雖然被干擾的自然循環可能導致二十世紀中期的溫度記錄中所見的高原，但那些人類排放的污染物在某個程度上也引致同樣的溫度記錄。
哈佛有一項從1991年開始的未來氣候變更研究，該研究基於觀察，關於土壤碳回饋，這項研究暗示到2100年，地球表層1米的土壤可能釋放出的碳多達1900億噸，這相當於過去二十年燃燒化石燃料排放出的溫室氣體總量，這是因為溫度升高改變了微生物群落。氣候模型沒有考慮這些可能的回饋機制。另一項哈佛的研究暗示因為溫度升高，注入到平流層的水蒸氣增多，這加劇了臭氧消耗，以後會增加佈景主題癌的發生機率並會傷害農作物。
北極的溫升幅度幾乎是世界其它地區的2倍。這似乎既是因為極地強化熱量傳輸，更因為當地的淨輻射平衡。一些能想到的回饋例子包括雪和海冰覆蓋面積的減少，大氣和海洋環流的變化，北極環境中的人為煙塵，雲量增加和水蒸發。根據政府間氣候變化專門委員會2013年的報告，模型經常傾向於低估北極強化現象。一些研究將快速變暖的北極與消失的冰雪圈、中緯度地區的極端天氣和高速氣流的變化聯絡起來。
根據國際能源署2018年5月發布的報告，隨著全球暖化和世界上較熱的國家地區的人們收入增加，到本世紀中期，全球的空調數量預計會從16億台升至56億台。為了滿足空呼叫電需求的溫室氣體排放將翻倍，從2016年的12.5億噸增長至22.8億噸，從而進一步加劇全球暖化。

地區趨勢和短期波動

全球暖化指的是全球平均溫度的增加，但並不是全球每個地方增幅一致，不同地區的差異是非常大的。自從1979年以來，全球陸地平均溫度的增幅是海洋的2倍(每10年增溫0.25°C比0.13°C)。海洋溫度比陸地增加的慢是因為其熱容量更大，且可以通過蒸發來散發更多的熱量。自從18世紀開始工業化以來，南北半球的溫度差異便增大了，因為北半球的雪和海冰的融化更多，並且陸地占比更大。在過去的100年裡，北極的平均溫升幅度幾乎是地球其它地區的2倍，這種現象有時候被稱為「北極放大」。
儘管北半球的溫室氣體排放比南半球多，但這並不是形成南北半球溫差的原因，因為主要的溫室氣體在大氣中存在的時間比其在全球範圍內擴散均勻的時間要長很多。
氣候變更的原因有多種，但是因為氣候系統有著巨大的熱慣性，氣候的改變過程要花上幾個世紀甚至更長時間。一項氣候研究得出結論：如果溫室氣體維持在2000年的水平，表面溫度仍然將增加0.5°C。另一個發現表明如果穩定在2005年的水平，表面溫度增加將超過一攝氏度。一些溫升可歸因於之前的自然因素，因為地球能量收支有一定的滯後性。一項研究使用高度簡化的氣候模型，該模型指出過往的因素驅使的升溫可占到2050年表面溫升的64%，而它們的影響要隨著時間的流逝才會逐漸減緩。
全球溫度的短期波動可能超過長期趨勢的影響，並且可以暫時掩蓋或放大長期趨勢。2002年到2009年，全球溫度相對穩定，媒體和一些科學家因此稱之為全球暖化中斷，這就是很好的一個例子。2015年更新後不同的測量海洋表面溫度的方法顯示過去的最近十年海水溫度一直在上升。

植物、森林資源與全球暖化的關係

全球森林資源是有效防止全球暖化的工具。樹木通過光合作用吸收空氣中的二氧化碳，生成氧氣和糖類。當人類將森林破壞後有一部分會被用作燃料使用用於供暖或是燒製成碳木。在使用的過程中燃燒會產生二氧化碳，增加二氧化碳在大氣中的含量，進一步加重溫室效應，加速全球氣溫變暖。因此，一方面減少吸收二氧化碳這種主要溫室氣體的數量，另一方面又會增加二氧化碳的排放。所以破壞或是不合理使用森林資源是對環境的嚴重破壞，是全球氣溫上升的一大誘因。大面積的草原與植物同樣具有吸收二氧化碳與涵養地下水的功能，草原與植物被嚴重破壞的區域同時會造成嚴重沙塵暴，加速草原與植被的沙漠化。

道德、社會及政治爭議

過去幾年以來，大眾對地球暖化的重視程度明顯提升。人們對地球暖化原因的各項科學解釋高度關注，同時引起了政治與經濟上的辯論。雖然貧窮地區，特別是非洲的排放量很微小，但卻面對著全球暖化所帶來的極大風險。同時，美國不滿開發中國家能夠免除京都協定書的約束，並且以這個為拒絕簽署協定書的理由。在西方社會中，相比美國，歐洲有很多人接納了人類對氣候的影響及努力對抗變暖這些說法。應當注意的是，對於「人為造成的全球暖化存在，並正在發生」的事實本身，是有著科學共識且沒有爭議的，獲得有關專家的一致支援的；也就是說，幾乎所有合格的氣候學家都認為，全球暖化存在，全球暖化是近幾十年持續發生的現象，而人類活動是造成此次全球暖化的最主要的原因。
化石燃料組織及公司譬如由菲利普·庫尼及某些智庫－競爭企業協會和卡托研究所所代表的美國石油學會及艾克森美孚利用一些運動來淡化全球暖化的風險。環保團體及公眾人物則舉行運動來強調當中的風險。最近，一些化石燃料公司已經減少了淡化運動，甚至呼籲制定避免全球暖化的政策。
這個議題促發了關於限制工業的溫室氣體排放對經濟活動的影響的辯論。在美國，對科學證據及報告作政治操控也成了重要的議題。其他國家則更會討論為了減排而採取另外一些更潔淨能源時所需要的成本。
其他爭論焦點則在於一些新興工業國家如印度及中國在控制排放的力度應該有多大。2007年，中國的二氧化碳排放量已經超越美國，中國稱因為中國人均排放量是美國的三分之一（2010年），所以在減排上沒有很大責任。美國稱如果他們必要承擔減排成本，中國也要。印度也快將成為工業排放的大國之一，將會與中國一樣面對同樣的問題。

京都議定書

關於參與全球暖化的主要世界性國際協定就是在京都協定書。京都協定書是1997年討論聯合國氣候變化應變中心（UNFCCC），批准這個協定的國家承諾減少排放二氧化碳和其他五種溫室氣體，如果他們繼續增加排放這些氣體，他們就會受到其他國家的譴責。

陰謀論

目前學界的共識是「全球暖化存在，且人類活動極有可能是導致全球暖化的主要原因」，對於這點，學界並無爭議；但有些人認為全球暖化乃是一場騙局甚至是一場陰謀。
2013年4月2日，根據一家專門分析政治動向的美國機構 — 公共政策民調基金會所做的調查顯示，有37%的美國民眾投票認為，全球暖化是一場騙局。羅格斯大學社會學教授泰德·戈澤爾指出，參與全球暖化研究的科學家和機構是全球科學陰謀的一部分，是他們進行操縱性的一場騙局。有關陰謀的指控，最引人注目的是氣候研究小組電子郵件爭議，駭客證明負責研究全球暖化的研究員在篡改資料。
美國作家、製片人格林·貝克將宣揚全球暖化的聯合國、前美國副總統艾爾·高爾與納粹黨相提並論，批評全球暖化的宣傳運動等同於納粹黨對猶太人的運動。他表示：「這和希特勒用的是同樣戰術，你必須有一個敵人作為目標，當你弄出一個假的敵人讓大家感到威脅，你就可以團結整個世界當你的靠山，讓你順利奪取權力。希特勒的計劃就是將猶太人當作敵人，高爾和聯合國的敵人就是全球暖化這個假議題」。
澳洲總理東尼·艾伯特的首席商務顧問莫里斯·紐曼也表示：「有95%的氣候模型都告訴我們，人類排放的二氧化碳導致災難性的全球暖化，聯合國堅持要求世界各國，每年花費數千億美元來應對無效的氣候變化政策。我想說的是，全球暖化議題是『新世界秩序』的一件工具，這跟事實或邏輯無關，而是聯合國控制下的『新世界秩序』，他們用偽造的科學資料欺騙我們」。