ภาวะโลกร้อน

ภาวะโลกร้อน () หมายถึงการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยของอากาศใกล้พื้นผิวโลกและน้ำในมหาสมุทรตั้งแต่ช่วงครึ่งหลังของคริสต์ศตวรรษที่ 20 และมีการคาดการณ์ว่าอุณหภูมิเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา นับถึง พ.ศ. 2548 อากาศใกล้ผิวดินทั่วโลกโดยเฉลี่ยมีค่าสูงขึ้น 0.74 ± 0.18 องศาเซลเซียส

ซึ่งคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Intergovernmental Panel on Climate Change: IPCC) ของสหประชาชาติได้สรุปไว้ว่า “"จากการสังเกตการณ์การเพิ่มอุณหภูมิโดยเฉลี่ยของโลกที่เกิดขึ้นตั้งแต่กลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ประมาณตั้งแต่ พ.ศ. 2490) ค่อนข้างแน่ชัดว่าเกิดจากการเพิ่มความเข้มของแก๊สเรือนกระจกที่เกิดขึ้นโดยกิจกรรมของมนุษย์ที่เป็นผลในรูปของปรากฏการณ์เรือนกระจก"”

ปรากฏการณ์ธรรมชาติบางอย่าง เช่น ความผันแปรของการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์และการระเบิดของภูเขาไฟ อาจส่งผลเพียงเล็กน้อยต่อการเพิ่มอุณหภูมิในช่วงก่อนยุคอุตสาหกรรมจนถึง พ.ศ. 2490 และมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการลดอุณหภูมิหลังจากปี 2490 เป็นต้นมา
ข้อสรุปพื้นฐานดังกล่าวนี้ได้รับการรับรองโดยสมาคมและสถาบันการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ไม่น้อยกว่า 30 แห่ง รวมทั้งราชสมาคมทางวิทยาศาสตร์ระดับชาติที่สำคัญของประเทศอุตสาหกรรมต่าง ๆ แม้นักวิทยาศาสตร์บางคนจะมีความเห็นโต้แย้งกับข้อสรุปของ IPCC อยู่บ้าง

แต่เสียงส่วนใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานด้านการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศของโลกโดยตรงเห็นด้วยกับข้อสรุปนี้
แบบจำลองการคาดคะเนภูมิอากาศที่สรุปโดย IPCC บ่งชี้ว่าอุณหภูมิโลกโดยเฉลี่ยที่ผิวโลกจะเพิ่มขึ้น 1.1 ถึง 6.4 องศาเซลเซียส ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 21 (พ.ศ. 2544–2643)

ค่าตัวเลขดังกล่าวได้มาจากการจำลองสถานการณ์แบบต่าง ๆ ของการแผ่ขยายแก๊สเรือนกระจกในอนาคต รวมถึงการจำลองค่าความไวภูมิอากาศอีกหลากหลายรูปแบบ แม้การศึกษาเกือบทั้งหมดจะมุ่งไปที่ช่วงเวลาถึงเพียงปี พ.ศ. 2643 แต่ความร้อนจะยังคงเพิ่มขึ้นและระดับน้ำทะเลก็จะสูงขึ้นต่อเนื่องไปอีกหลายสหัสวรรษ แม้ว่าระดับของแก๊สเรือนกระจกจะเข้าสู่ภาวะเสถียรแล้วก็ตาม การที่อุณหภูมิและระดับน้ำทะเลเข้าสู่สภาวะดุลยภาพได้ช้าเป็นเหตุมาจากความจุความร้อนของน้ำในมหาสมุทรซึ่งมีค่าสูงมาก
การที่อุณหภูมิของโลกเพิ่มสูงขึ้นทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น และคาดว่าทำให้เกิดภาวะลมฟ้าอากาศสุดโต่ง (extreme weather) ที่รุนแรงมากขึ้น ปริมาณและรูปแบบการเกิดหยาดน้ำฟ้าจะเปลี่ยนแปลงไป ผลกระทบอื่น ๆ ของภาวะโลกร้อนได้แก่ การเปลี่ยนแปลงของผลิตผลทางเกษตร การเคลื่อนถอยของธารน้ำแข็ง การสูญพันธุ์พืช-สัตว์ต่าง ๆ รวมทั้งการกลายพันธุ์และแพร่ขยายโรคต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้น

แต่ยังคงมีความไม่แน่นอนทางวิทยาศาสตร์อยู่บ้าง ได้แก่ปริมาณของความร้อนที่คาดว่าจะเพิ่มในอนาคต ผลของความร้อนที่เพิ่มขึ้นและผลกระทบอื่น ๆ ที่จะเกิดกับแต่ละภูมิภาคบนโลกว่าจะแตกต่างกันอย่างไร รัฐบาลของประเทศต่าง ๆ แทบทุกประเทศได้ลงนามและให้สัตยาบันในพิธีสารเกียวโต ซึ่งมุ่งประเด็นไปที่การลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจก แต่ยังคงมีการโต้เถียงกันทางการเมืองและการโต้วาทีสาธารณะไปทั่วทั้งโลกเกี่ยวกับมาตรการว่าควรเป็นอย่างไร จึงจะลดหรือย้อนกลับความร้อนที่เพิ่มขึ้นของโลกในอนาคต หรือจะปรับตัวกันอย่างไรต่อผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่คาดว่าจะต้องเกิดขึ้น

คำว่า “ภาวะโลกร้อน” เป็นคำจำเพาะคำหนึ่งของอุบัติการณ์การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลก โดยที่ "การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ" มีความหมายถึงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในทุกช่วงเวลาของโลก รวมทั้งเหตุการณ์ปรากฏการณ์โลกเย็นด้วย โดยทั่วไป คำว่า "ภาวะโลกร้อน" จะใช้ในการอ้างถึงสภาวะที่อุณหภูมิของโลกร้อนขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา และมีความเกี่ยวข้องกระทบต่อมนุษย์ ในอนุสัญญาสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (United Nations Framework Convention on Climate Change: UNFCCC) ใช้คำว่า “การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ” (Climate Change) สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ และใช้คำว่า "การผันแปรของภูมิอากาศ" (Climate Variability) สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากเหตุอื่น
ส่วนคำว่า “ภาวะโลกร้อนจากกิจกรรมมนุษย์” (anthropogenic global warming) มีที่ใช้ในบางคราวเพื่อเน้นถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากเหตุอันเนื่องมาจากมนุษย์

สภาพภูมิอากาศของโลกมีการเปลี่ยนแปลงไปตามแรงกระทำจากภายนอก ซึ่งรวมถึงการผันแปรของวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ (แรงกระทำจากวงโคจร)

การระเบิดของภูเขาไฟ

และการสะสมของแก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศ รายละเอียดเกี่ยวกับสาเหตุของความร้อนที่เพิ่มขึ้นของโลกยังคงเป็นประเด็นการวิจัยที่มีความเคลื่อนไหวอยู่เสมอ อย่างไรก็ดี มีความเห็นร่วมทางวิทยาศาสตร์ (scientific consensus)
บ่งชี้ว่า ระดับการเพิ่มของแก๊สเรือนกระจกที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์เป็นส่วนที่มีอิทธิพลสำคัญที่สุดนับแต่เริ่มต้นยุคอุตสาหกรรมเป็นต้นมา สาเหตุข้อนี้มีความชัดเจนมากในช่วง 50 ปีที่ผ่านมาเนื่องจากมีข้อมูลมากพอสำหรับการพิเคราะห์ นอกจากนี้ยังมีสมมุติฐานอื่นในมุมมองที่ไม่ตรงกันกับความเห็นร่วมทางวิทยาศาสตร์ข้างต้น ซึ่งนำไปใช้เพื่ออธิบายเหตุการณ์ที่อุณหภูมิมีค่าสูงขึ้น สมมุติฐานหนึ่งในนั้นเสนอว่า ความร้อนที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นผลจากการผันแปรภายในของดวงอาทิตย์
ผลกระทบจากแรงดังกล่าวมิได้เกิดขึ้นในฉับพลันทันใด เนื่องจาก “แรงเฉื่อยของความร้อน” (thermal inertia) ของมหาสมุทรและการตอบสนองอันเชื่องช้าต่อผลกระทบทางอ้อมทำให้สภาวะภูมิอากาศของโลก ณ ปัจจุบันยังไม่อยู่ในสภาวะสมดุลจากแรงที่กระทำ การศึกษาเพื่อหา “ข้อผูกมัดของภูมิอากาศ” (Climate commitment) บ่งชี้ว่า แม้แก๊สเรือนกระจกจะอยู่ในสภาวะเสถียรในปี พ.ศ. 2543 ก็ยังคงมีความร้อนเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 0.5 องศาเซลเซียสอยู่ดี
ปรากฏการณ์เรือนกระจก ค้นพบโดยโจเซฟ ฟูเรียร์ เมื่อ พ.ศ. 2367 และได้รับการตรวจสอบเชิงปริมาณโดยสวานเต อาร์รีเนียส ในปี พ.ศ. 2439 กระบวนการเกิดขึ้นโดยการดูดซับและการปลดปล่อยรังสีอินฟราเรดโดยแก๊สเรือนกระจกเป็นตัวทำให้บรรยากาศและผิวโลกร้อนขึ้น
การเกิดผลกระทบของปรากฏการณ์เรือนกระจกดังกล่าวไม่เป็นที่ถกเถียงกันแต่อย่างใด เพราะโดยธรรมชาติแก๊สเรือนกระจกที่เกิดขึ้นนั้นจะมีค่าเฉลี่ยของอุณหภูมิอยู่ที่ 33 องศาเซลเซียส อยู่แล้ว ซึ่งถ้าไม่มี มนุษย์ก็จะอยู่อาศัยไม่ได้

ประเด็นปัญหาจึงอยู่ที่ว่าความแรงของปรากฏการณ์เรือนกระจกจะเปลี่ยนไปอย่างไร เมื่อกิจกรรมของมนุษย์ไปเพิ่มความเข้มของแก๊สเรือนกระจกในบรรยากาศ

แก๊สเรือนกระจกหลักบนโลกคือ ไอระเหยของน้ำ ซึ่งเป็นต้นเหตุทำให้เกิดภาวะโลกร้อนมากถึงประมาณ 30-60% (ไม่รวมก้อนเมฆ) คาร์บอนไดออกไซด์เป็นตัวการอีกประมาณ 9–26% แก๊สมีเทน (CH) เป็นตัวการ 4–9% และโอโซนอีก 3–7%

ซึ่งหากนับโมเลกุลต่อโมเลกุล แก๊สมีเทนมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกมากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ แต่ความเข้มข้นน้อยกว่ามาก ดังนั้นแรงการแผ่ความร้อนจึงมีสัดส่วนประมาณหนึ่งในสี่ของคาร์บอนไดออกไซด์ และยังมีแก๊สอื่นอีกที่เกิดตามธรรมชาติแต่มีปริมาณน้อยมาก หนึ่งในนั้นคือ ไนตรัสออกไซด์ (NO) ซึ่งเพิ่มขึ้นจากการทำกิจกรรมของมนุษย์ เช่นเกษตรกรรม ความเข้มในบรรยากาศของ CO และ CH เพิ่มขึ้น 31% และ 149 % ตามลำดับนับจากการเริ่มต้นของยุคการปฏิวัติอุตสาหกรรมในช่วงประมาณ พ.ศ. 2290 (ประมาณปลายรัชสมัยพระบรมโกศฯ) เป็นต้นมา ระดับอุณหภูมิเหล่านี้สูงกว่าอุณหภูมิของโลกที่ขึ้น ๆ ลง ๆ ในช่วง 650,000 ปีที่ผ่านมา ซึ่งเป็นช่วงที่มีข้อมูลที่เชื่อถือได้ที่ได้มาจากแกนน้ำแข็งที่เจาะมาได้ และจากหลักฐานทางธรณีวิทยาด้านอื่นก็ทำให้เชื่อว่าค่าของ CO ที่สูงในระดับใกล้เคียงกันดังกล่าวเป็นมาประมาณ 20 ล้านปีแล้ว

การเผาผลาญเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์หรือเชื้อเพลิงฟอสซิล (Fossil fuel) มีส่วนเพิ่ม CO ในบรรยากาศประมาณ 3 ใน 4 ของปริมาณ CO ทั้งหมดจากกิจกรรมมนุษย์ในรอบ 20 ปีที่ผ่านมา ส่วนที่เหลือเกิดจากการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน โดยเฉพาะการทำลายป่าเป็นส่วนใหญ่
ความเข้มของปริมาณ CO ที่เจือปนในบรรยากาศปัจจุบันมีประมาณ 383 ส่วนในล้านส่วนโดยปริมาตร (ppm)

ประมาณว่าปริมาณ CO ในอนาคตจะสูงขึ้นอีกจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิล และการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดิน อัตราการเพิ่มขึ้นอยู่กับความไม่แน่นอนทางเศรษฐกิจ สังคม เทคโนโลยี และการพัฒนาของตัวธรรมชาติเอง แต่อาจขึ้นอยู่กับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก รายงานพิเศษว่าด้วยการจำลองการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ (Special Report on Emissions Scenarios) ของ IPCC ได้จำลองว่าปริมาณ CO ในอนาคตจะมีค่าอยู่ระหว่าง 541 ถึง 970 ส่วนในล้านส่วน ในราวปี พ.ศ. 2643
ด้วยปริมาณสำรองของเชื้อเพลิงฟอสซิลจะยังคงมีเพียงพอในการสร้างสภาวะนั้น และยังสามารถเพิ่มปริมาณขึ้นได้อีกเมื่อเลยปี 2643 ไปแล้ว ถ้าเรายังคงใช้ถ่านหิน น้ำมันดิน น้ำมันดินในทราย หรือมีเทนก้อน (methane clathratesmethane clathrates เป็นแก๊สมีเทนที่ฝังตัวในผลึกน้ำแข็งในสัดส่วนโมเลกุลมีเทน:โมเลกุลน้ำ = 1 : 5.75 เกิดใต้ท้องมหาสมุทรที่ลึกมาก) ต่อไป
ผลกระทบจากตัวกระทำที่สร้างแรงในบรรยากาศมีความซับซ้อนตามกระบวนการป้อนกลับหลายแบบ

หนึ่งในผลการป้อนกลับที่เด่นชัดหลายแบบดังกล่าวสัมพันธ์กับการระเหยของน้ำ กรณีความร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแก๊สเรือนกระจกที่มีอายุยืนยาว เช่น CO ทำให้น้ำระเหยปะปนในบรรยากาศมากขึ้น และเมื่อไอน้ำเองก็เป็นแก๊สเรือนกระจกชนิดหนึ่งด้วย จึงทำให้บรรยากาศมีความร้อนเพิ่มขึ้นไปอีกซึ่งเป็นการป้อนกลับไปทำให้น้ำระเหยเพิ่มขึ้นอีก เป็นรอบ ๆ เรื่อยไปดังนี้จนกระทั่งระดับไอน้ำบรรลุความเข้มถึงจุดสมดุลขั้นใหม่ซึ่งมีผลต่อปรากฏการณ์เรือนกระจกมากกว่าลำพัง CO เพียงอย่างเดียว แม้กระบวนการป้อนกลับนี้จะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มปริมาณความชื้นสัมบูรณ์ในบรรยากาศ แต่ความชื้นสัมพัทธ์จะยังคงอยู่ในระดับเกือบคงที่และอาจลดลงเล็กน้อยเมื่ออากาศอุ่นขึ้น

ผลการป้อนกลับนี้จะเปลี่ยนกลับคืนได้แต่เพียงช้า ๆ เนื่องจาก CO มีอายุขัยในบรรยากาศ (atmospheric lifetime) ยาวนานมาก

การป้อนกลับเนื่องจากเมฆกำลังอยู่ในระยะดำเนินการวิจัย มองจากทางด้านล่างจะเห็นเมฆกระจายรังสีอินฟราเรดลงสู่พื้นล่าง ซึ่งมีผลเป็นการเพิ่มอุณหภูมิผิวล่าง ในขณะเดียวกัน หากมองทางด้านบน เมฆจะสะท้อนแสงอาทิตย์และกระจายรังสีอินฟราเรดสู่ห้วงอวกาศจึงมีผลเป็นการลดอุณหภูมิ ผลลัพธ์ของผลต่างของปรากฏการณ์นี้จะมากน้อยต่างกันอย่างไรขึ้นอยู่กับรายละเอียด เช่น ประเภทและความสูงของเมฆ รายละเอียดเหล่านี้มีความยากมากในการสร้างแบบจำลองภูมิอากาศเนื่องจากก้อนเมฆมีขนาดเล็ก กระจัดกระจายและมีช่องว่างระหว่างก้อนมาก อย่างไรก็ดี การป้อนกลับของเมฆมีผลน้อยกว่าการป้อนกลับของไอน้ำในบรรยากาศ และมีผลชัดเจนในแบบจำลองทุกแบบที่นำมาใช้ในรายงานผลการประเมิน IPCC ครั้งที่ 4 (IPCC Fourth Assessment Report (32)

กระบวนการป้อนกลับที่สำคัญอีกแบบหนึ่งคือการป้อนกลับของอัตราส่วนรังสีสะท้อนจากน้ำแข็ง

เมื่ออุณหภูมิของโลกเพิ่ม น้ำแข็งแถบขั้วโลกจะมีอัตราการละลายเพิ่ม ในขณะที่น้ำแข็งละลายผิวดินและผิวน้ำจะถูกเปิดให้เห็น ทั้งผิวดินและผิวน้ำมีอัตราส่วนการสะท้อนรังสีน้อยกว่าน้ำแข็งจึงดูดซับรังสีดวงอาทิตย์ไว้ได้มากกว่า จึงทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นป้อนกลับให้น้ำแข็งละลายมากขึ้นและวงจรนี้เกิดต่อเนื่องไปอีกเรื่อย ๆ

การป้อนกลับที่ชัดเจนอีกชนิดหนึ่งได้แก่การปลดปล่อย CO และ CH จากการละลายของชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (permafrost) เช่นพรุพีท เยือกแข็ง (frozen peat bogs) ในไซบีเรียที่เป็นกลไกที่เพิ่มการอุ่นขึ้นของบรรยากาศ

การปลดปล่อยอย่างมหาศาลของแก๊สมีเทนจาก “มีเทนก้อน” สามารถทำให้อัตราการอุ่นเป็นไปได้รวดเร็วขึ้น ซึ่งเป็นไปตาม “สมมุติฐานปืนคลาทเรท” (clathrate gun hypothesis)

ขีดความสามารถในการเก็บกักคาร์บอนลดต่ำลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทั้งนี้เนื่องมาจากการลดลงของธาตุอาหารในชั้นเมโสเพลาจิก (mesopelagic zone) ประมาณความลึกที่ 100 ถึง 200 เมตร ที่ทำให้การเจริญเติบโตของไดอะตอมลดลงเนื่องจากการเข้าแทนที่ของไฟโตแพลงตอนที่เล็กกว่าและเก็บกักคาร์บอนในเชิงชีววิทยาได้น้อยกว่า

มีรายงานวิจัยหลายชิ้นแนะว่าอาจมีการให้ความสำคัญกับดวงอาทิตย์ที่มีผลต่อภาวะโลกร้อนต่ำไป นักวิจัย 2 คนจากมหาวิทยาลัยดุ๊ก คือ บรูซ เวสต์ และ นิโคลา สกาเฟทตา ได้ประมาณว่าดวงอาทิตย์อาจส่งผลต่อการเพิ่มอุณหภูมิเฉลี่ยของผิวโลกมากถึง 45–50% ในช่วงระหว่าง พ.ศ. 2443–2543 และประมาณ 25–35% ระหว่าง พ.ศ. 2523–2543

รายงานวิจัยของปีเตอร์ สกอต และนักวิจัยอื่นแนะว่าแบบจำลองภูมิอากาศประมาณการเกินจริงเกี่ยวกับผลสัมพัทธ์ของแก๊สเรือนกระจกเมื่อเปรียบเทียบกับแรงจากดวงอาทิตย์ และยังแนะเพิ่มว่าผลกระทบความเย็นของฝุ่นละอองภูเขาไฟและซัลเฟตในบรรยากาศได้รับการประเมินต่ำไปเช่นกัน

ถึงกระนั้น กลุ่มนักวิจัยดังกล่าวก็ยังสรุปว่า แม้จะรวมเอาปัจจัยความไวต่อภูมิอากาศของดวงอาทิตย์มารวมด้วยก็ตาม ความร้อนที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่ช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ตั้งแต่ พ.ศ. 2490) ยังนับว่าเป็นผลจากการเพิ่มปริมาณของแก๊สเรือนกระจกเสียมากกว่า

สมมุติฐานที่แตกต่างไปอีกประการหนึ่งกล่าวว่า การผันแปรของอัตราการปล่อยความร้อนออกของดวงอาทิตย์ (solar output) สู่โลก ซึ่งเกิดการขยายตัวเพิ่มขึ้นในการเติมสารเคมีในกลุ่มเมฆจาก "รังสีคอสมิกในดาราจักร" (galactic cosmic rays) อาจเป็นตัวการทำให้เกิดความร้อนที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่เพิ่งผ่านพ้นไป
สมมุติฐานนี้เสนอว่า แรงกระทำจากสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เป็นปัจจัยสำคัญอย่างยิ่งยวดในการหันเหรังสีคอสมิกที่ส่งผลต่อการก่อตัวของนิวเคลียสในเมฆ และทำให้มีผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศด้วย

ผลกระทบประการหนึ่งที่คาดว่าจะเกิดขึ้นเนื่องจากการเพิ่มแรงกระทำจากดวงอาทิตย์ คือการที่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์อุ่นขึ้น ในขณะที่ตามทฤษฏีของแก๊สเรือนกระจกแล้วชั้นบรรยากาศนี้ควรจะเย็นลง ผลสังเกตการณ์ที่เก็บข้อมูลมาตั้งแต่ประมาณปี พ.ศ. 2505 พบว่ามีการเย็นตัวลงของชั้นสตราโตสเฟียร์ช่วงล่าง การลดลงของปริมาณโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์มีอิทธิพลต่อการเย็นลงของบรรยากาศมานานแล้ว แต่การลดที่เกิดขึ้นมากโดยชัดเจนปรากฏให้เห็นตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. 2515 เป็นต้นมา
ความผันแปรของดวงอาทิตย์ร่วมกับการระเบิดของภูเขาไฟ อาจมีผลให้เกิดการเพิ่มอุณหภูมิมาตั้งแต่ยุคก่อนอุตสาหกรรมต่อเนื่องมาถึงประมาณ พ.ศ. 2490 แต่ให้ผลทางการลดอุณหภูมิตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ในปี พ.ศ. 2549

ปีเตอร์ ฟูกัล และนักวิจัยอื่น ๆ จากสหรัฐฯ เยอรมันและสวิตเซอร์แลนด์พบว่า ดวงอาทิตย์ไม่ได้ส่องสว่างมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในรอบหนึ่งพันปีที่ผ่านมา วัฏจักรของดวงอาทิตย์ที่ส่องสว่างมากขึ้นทำให้โลกอุ่นขึ้นเพียง 0.07% ใน 30 ปีที่ผ่านมา ผลกระทบนี้จึงมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนน้อยมาก ๆ

รายงานวิจัยของ ไมค์ ลอควูด และเคลาส์ ฟลอห์ลิช พบว่าไม่มีความสัมพันธ์ระหว่างภาวะโลกร้อนกับการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์มาตั้งแต่ พ.ศ. 2528 ไม่ว่าจากความผันแปรจากดวงอาทิตย์หรือจากรังสีคอสมิก

เฮนริก สเวนมาร์ก และไอกิล ฟริอิส-คริสเตนเซน ผู้สนับสนุนสมมุติฐาน “การถูกเติมสารเคมีลงในกลุ่มเมฆจากรังสีคอสมิกในดาราจักร” ไม่เห็นด้วยกับข้อเสนอของลอควูด และ ฟลอห์ลิช
อุณหภูมิของโลกทั้งบนแผ่นดินและในมหาสมุทรได้เพิ่มขึ้น 0.75 องศาเซลเซียส เมื่อเปรียบเทียบกับในช่วงปี พ.ศ. 2403 – 2443 ตาม “การบันทึกอุณหภูมิด้วยเครื่องมือ” (instrumental temperature record) การวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ไม่มีผลมากนักต่อ “ปรากฏการณ์เกาะความร้อน” นับแต่ปี พ.ศ. 2522 เป็นต้นมา อุณหภูมิผิวดินได้เพิ่มเร็วขึ้นประมาณ 2 เท่าเมื่อเทียบกับการเพิ่มอุณหภูมิของผิวทะเล (0.25 องศาเซลเซียส ต่อทศวรรษ กับ 0.13 องศาเซลเซียส ต่อทศวรรษ) อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศโทรโปสเฟียร์ตอนล่างได้เพิ่มขึ้นระหว่าง 0.12 และ 0.22 องศาเซลเซียส ต่อทศวรรษมาตั้งแต่ พ.ศ. 2522 เช่นกันจากการวัดอุณหภูมิโดยดาวเทียม เชื่อกันว่าอุณหภูมิของโลกค่อนข้างเสถียรมากกว่ามาตั้งแต่ 1 – 2,000 ปีก่อนถึงปี พ.ศ. 2422 โดยอาจมีการขึ้น ๆ ลง ๆ ตามภูมิภาคบ้าง เช่นในช่วง การ"ร้อนของยุคกลาง" (Medieval Warm Period) และ ในยุคน้ำแข็งน้อย (Little Ice Age)

อุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทรเพิ่มในอัตราที่ช้ากว่าบนแผ่นดินเนื่องจากความจุความร้อนของน้ำที่มากกว่าและจากการสูญเสียความร้อนที่ผิวน้ำจากการระเหยที่เร็วกว่าบนผิวแผ่นดิน เนื่องจากซีกโลกเหนือมีมวลแผ่นดินมากกว่าซีกโลกใต้ ซีกโลกเหนือจึงร้อนเร็วกว่า และยังมีพื้นที่ที่กว้างขวางที่ปกคลุมโดยหิมะตามฤดูกาลที่มีอัตราการสะท้อนรังสีที่ป้อนกลับได้มากกว่า แม้แก๊สเรือนกระจกจะถูกปลดปล่อยในซีกโลกเหนือมากกว่าซีกโลกใต้ แต่ก็ไม่มีผลต่อความไม่ได้ดุลของการร้อนขึ้น เนื่องจากแก๊สกระจายรวมกันได้รวดเร็วในบรรยากาศระหว่างสองซีกโลก

โดยอาศัยการประมาณจากข้อมูลของ “สถาบันกอดดาร์ดเพื่อการศึกษาห้วงอวกาศ" (Goddard Institute for Space Studies) ของนาซา โดยการใช้เครื่องมือวัดแบบต่าง ๆ ที่เชื่อถือได้และมีใช้กันมาตั้งแต่ พ.ศ. 2400 พบว่าปี พ.ศ. 2548 เป็นปีที่ร้อนที่สุด ร้อนกว่าสถิติร้อนสุดที่บันทึกได้เมื่อ พ.ศ. 2541 เล็กน้อย แต่การประมาณที่ทำโดยองค์การอุตุนิยมโลก (World Meteorological Organization) และหน่วยวิจัยภูมิอากาศสรุปว่า พ.ศ. 2548 ร้อนรองลงมาจาก พ.ศ. 2541

การปลดปล่อยมลพิษจากการกระทำของของมนุษย์ที่เด่นชัดอีกอย่างหนึ่งได้แก่ “ละอองลอย" ซัลเฟต ซึ่งสามารถเพิ่มผลการลดอุณหภูมิโดยการสะท้อนแสงอาทิตย์กลับออกไปจากโลก สังเกตได้จากการบันทึกอุณหภูมิที่เย็นลงในช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ประมาณตั้งแต่ พ.ศ. 2490) แม้การเย็นลงนี้อาจเป็นส่วนหนึ่งของการผันแปรของธรรมชาติ "เจมส์ เฮนสัน"และคณะได้เสนอว่าผลของการเผาไหม้เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์คือ CO และละอองลอยจะหักล้างกันเป็นส่วนใหญ่ ทำให้การร้อนขึ้นในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาเกิดจากแก๊สเรือนกระจกที่ไม่ใช่ CO

นักภูมิอากาศบรรพกาลวิทยา (Paleoclimatologist) "วิลเลียม รัดดิแมน"ได้โต้แย้งว่าอิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อภูมิอากาศโลกเริ่มมาตั้งแต่ประมาณ 8,000 ปีก่อน เริ่มด้วยการเปิดป่าเพื่อทำกินทางเกษตร และเมื่อ 5,000 ปีที่แล้ว ด้วยการทำการชลประทานเพื่อปลูกข้าวในเอเซีย การแปลความหมายของรูดิแมนจากบันทึกทางประวัติศาสตร์ขัดแย้งกับข้อมูลแก๊สมีเทน

โลกได้ประสบกับการร้อนและเย็นมาแล้วหลายครั้งในอดีต แท่งแกนน้ำแข็งแอนตาร์กติกเมื่อเร็ว ๆ นี้ของ EPICA ครอบคลุมช่วงเวลาไว้ 800,000 ปี รวมวัฏจักรยุคน้ำแข็งได้ 8 ครั้ง ซึ่งนับเวลาโดยการใช้ตัวแปรวงโคจรของโลกและช่วงอบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็งมาเปรียบเทียบกับอุณหภูมิในปัจจุบัน

การเพิ่มอย่างรวดเร็วของแก๊สเรือนกระจกเพิ่มการร้อนขึ้นในยุคจูแรสซิกตอนต้น (ประมาณ 180 ล้านปีก่อน) โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยสูงขึ้น 5 องศาเซลเซียส งานวิจัยโดยมหาวิทยาลัยเปิดบ่งชี้ว่าการร้อนขึ้นเกิดทำให้อัตราการกร่อนของหินเพิ่มมากถึง 400% การกร่อนของหินในลักษณะนี้ทำให้เกิดการกักคาร์บอนไว้ในแคลไซต์และโดโลไมต์ไว้ได้มาก ระดับของ CO ได้ตกลงสู่ระดับปกติมาได้อีกประมาณ 150,000 ปี

การปลดปล่อยมีเทนโดยกะทันหันจากสารประกอบคลาเทรท (clathrate gun hypothesis) ได้กลายเป็นสมมุติฐานว่าเป็นทั้งต้นเหตุและผลของการเพิ่มอุณหภูมิโลกในระยะเวลาที่นานมากมาแล้ว รวมทั้ง “เหตุการณ์สูญพันธุ์เพอร์เมียน-ไทรแอสซิก” (Permian-Triassic extinction event –ประมาณ 251 ล้านปีมาแล้ว) รวมทั้งการร้อนมากสุดพาลีโอซีน-อีโอซีน (Paleocene-Eocene Thermal Maximum –ประมาณ 55 ล้านปีมาแล้ว)

นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาภาวะโลกร้อนด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์สำหรับภูมิอากาศ แบบจำลองนี้ใช้หลักการพื้นฐานของพลศาสตร์ของไหล การถ่ายโอนการแผ่รังสี (radiative transfer) และกระบวนการอื่น ๆ โดยต้องทำให้ง่ายขึ้นเนื่องจากขีดจำกัดของกำลังของคอมพิวเตอร์และความซับซ้อนของระบบภูมิอากาศ แบบจำลองนี้พยากรณ์ได้ว่าผลของการเพิ่มแก๊สเรือนกระจกเพิ่มความร้อนแก่ภูมิอากาศจริง แต่อย่างไรก็ดี เมื่อใช้สมมุติฐานเดียวกันนี้กับอัตราแก๊สเรือนกระจกในอนาคต ก็ยังปรากฏให้เห็นถึงอัตราความไวของภูมิอากาศ (climate sensitivity) ที่มีช่วงกว้างมากอยู่

เมื่อรวมความไม่แน่นอนของการเข้มข้นของแก๊สเรือนกระจกในอนาคตเข้ากับแบบจำลองภูมิอากาศแล้ว IPCC คาดว่าเมื่อสิ้นคริสต์ศตวรรษที่ 21 (พ.ศ. 2643) อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะเพิ่มระหว่าง 1.1 องศาเซลเซียส ถึง 6.4 องศาเซลเซียส เทียบได้กับการเพิ่มระหว่าง พ.ศ. 2523 – พ.ศ. 2542 ได้มีการใช้แบบจำลองมาช่วยในการสืบค้นหา “สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศเมื่อเร็ว ๆ นี้” โดยการเปรียบเทียบผลการคาดคะเนที่ได้จากแบบจำลองกับผลการสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่เป็นไปตามธรรมชาติและที่เปลี่ยนเนื่องมาจากกิจกรรมมนุษย์

แบบจำลองภูมิอากาศในปัจจุบันให้ผลค่อนข้างดีจากการเปรียบเทียบกับการสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลกในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา แต่ก็ไม่สามารถจำลองรูปแบบต่าง ๆ ของภูมิอากาศได้หมด แบบจำลองเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายความผันแปรของภูมิอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างประมาณ พ.ศ. 2453 – พ.ศ. 2488 ได้กระจ่าง ทั้งด้านการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติและจากฝีมือมนุษย์ อย่างไรก็ดี แบบจำลองก็ได้แนะให้เห็นได้ว่า การร้อนขึ้นตั้งแต่ปี พ.ศ. 2518 เป็นต้นมาเกิดจากการแผ่ขยายของแก๊สเรือนกระจกที่มาจากกิจกรรมมนุษย์

แบบจำลองภูมิอากาศโลกเพื่อใช้คาดคะเนภูมิอากาศในอนาคตส่วนใหญ่ จะบังคับให้ใส่เหตุการณ์จำลองแก๊สเรือนกระจกเข้าไปด้วย เนื่องจากอ้างอิงตามรายงานพิเศษว่าด้วยเหตุการณ์จำลองการปลดปล่อย (SRES: Special Report on Emissions Scenarios) ของ IPCC แบบจำลองบางส่วนอาจทำโดยรวมเอาการจำลองวัฏจักรของคาร์บอนเข้ามาด้วย ซึ่งโดยทั่วไปจะได้ผลตอบกลับที่ดี แม้การตอบสนองจะไม่ค่อยแน่นอนนัก (ภายใต้สถานการณ์จำลอง A2 SRES จะให้ผลการตอบสนองของ CO แปรค่าเพิ่มขึ้นระหว่าง 20 ถึง 200 ppm) การศึกษาแบบสังเกตการณ์บางชิ้นก็แสดงการป้อนกลับออกมาค่อนข้างดี

เมฆในแบบจำลอง นับเป็นต้นเหตุหลักของความไม่แน่นอนที่ใช้ในปัจจุบัน แม้จะมีความก้าวหน้าในการแก้ปัญหานี้มากอยู่แล้วก็ตาม ขณะนี้ยังคงมีการอภิปรายถกเถียงกันอยู่ว่าแบบจำลองภูมิอากาศได้ละเลยผลป้อนกลับทางอ้อมที่สำคัญและผลป้อนกลับของตัวแปรสุริยะไปหรือไม่

แม้การเชื่อมโยงสภาวะภูมิอากาศแบบจำเพาะบางอย่างเข้ากับภาวะโลกร้อนจะทำได้ยาก แต่อุณหภูมิโดยรวมของโลกที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นเหตุให้เกิดผลกระทบในวงกว้าง ซึ่งรวมถึงการถดถอยของธารน้ำแข็ง (glacial retreat) การลดขนาดของอาร์กติก (Arctic shrinkage) และระดับน้ำทะเลของโลกสูงขึ้น การเปลี่ยนแปลงของหยาดน้ำฟ้าทั้งปริมาณและรูปแบบอาจทำให้เกิดน้ำท่วมและความแห้งแล้ง นอกจากนี้ยังเกิดการเปลี่ยนแปลงทั้งความถี่และความรุนแรงของลมฟ้าอากาศสุดโต่ง (extreme weather) ที่เกิดบ่อยครั้งขึ้น ผลแบบอื่น ๆ ก็ยังมีอีกเช่นการเปลี่ยนแปลงปริมาณผลิตผลทางเกษตร การเปลี่ยนแปลงของร่องน้ำ การลดปริมาณน้ำลำธารในฤดูร้อน การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิดและการเพิ่มของพาหะนำโรค

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมธรรมชาติและต่อการดำเนินชีวิตของมนุษย์ แม้จะเพียงเล็กน้อย ก็นับว่าเป็นผลส่วนหนึ่งจากภาวะโลกร้อน รายงานฉบับหนึ่งของ IPCC เมื่อปี พ.ศ. 2544 แจ้งว่าการถดถอยของธารน้ำแข็ง การพังทลายของชั้นน้ำแข็งดังเช่นที่ชั้นน้ำแข็งลาร์เสน การเพิ่มระดับน้ำทะเล การเปลี่ยนรูปแบบพื้นที่ฝนตก และการเกิดลมฟ้าอากาศสุดโต่งที่รุนแรงขึ้นและถี่ขึ้น เหล่านี้นับเป็นผลสืบเนื่องจากภาวะโลกร้อนทั้งสิ้น แม้จะมีการคาดการณ์ถึงการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ทั้งด้านรูปแบบที่เกิด ความแรงและความถี่ที่เกิด แต่การระบุถึงสภาวะที่อาจเกิดขึ้นจากภาวะโลกร้อนอย่างเฉพาะเจาะจงก็ยังเป็นไปได้ยาก ผลที่คาดคะเนอีกประการหนึ่งได้แก่การขาดแคลนน้ำในบางภูมิภาค และการเพิ่มปริมาณหยาดน้ำฟ้าในอีกแห่งหนึ่ง หรือการเปลี่ยนแปลงปริมาณหิมะบนภูเขา รวมถึงสุขภาพที่เสื่อมลงเนื่องจากอุณหภูมิโลกที่เพิ่มขึ้น

การเสียชีวิตเพิ่มขึ้น การแก่งแย่งที่อยู่อาศัย และความเสียหายทางเศรษฐกิจอันเนื่องมาจากลมฟ้าอากาศสุดโต่งที่เกิดจากภาวะโลกร้อน อาจยิ่งแย่หนักขึ้นจากการเพิ่มความหนาแน่นของประชากรในภูมิภาคที่ได้รับผลกระทบ แม้ในเขตอบอุ่นผลการคาดคะเนบ่งว่าจะได้รับประโยชน์จากภาวะโลกร้อนบ้าง เช่นมีการเสียชีวิตจากความหนาวเย็นลดน้อยลง บทสรุปของผลกระทบที่เป็นไปได้และความเข้าใจล่าสุดปรากฏในรายงานผลการประเมินฉบับที่ 3 ของ IPPC โดยกลุ่มทำงานคณะที่ 2 (IPCC Third Assessment Report), สรุปรายงานการประเมินผลกระทบฉบับที่ 4 (IPCC Fourth Assessment Report) ที่ใหม่กว่าของ IPCC รายงานว่ามีหลักฐานที่สังเกตเห็นได้ของพายุหมุนเขตร้อนที่รุนแรงมากขึ้นในเขตมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนือตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. 2513 ซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มอุณหภูมิของผิวน้ำทะเล ทว่าการตรวจจับเพื่อดูแนวโน้มในระยะยาวมีความยุ่งยากซับซ้อนมากเนื่องจากคุณภาพของข้อมูลที่ได้จากการเก็บตามปกติของการสังเกตการณ์โดยดาวเทียม บทสรุประบุว่ายังไม่มีแนวโน้มที่เห็นได้โดยชัดเจนในการประมาณจำนวนพายุหมุนเขตร้อนโดยรวมของทั้งโลก

ผลกระทบที่คาดว่าจะเกิดขึ้นอีก ได้แก่การเพิ่มระดับน้ำทะเลจาก 110 มิลลิเมตรไปเป็น 770 มิลลิเมตร ระหว่างช่วงปี พ.ศ. 2533 ถึง พ.ศ. 2643, ผลกระทบต่อเกษตรกรรมที่เพิ่มมากขึ้น, การหมุนเวียนกระแสน้ำอุ่นที่ช้าลงหรืออาจหยุดลง, การลดลงของชั้นโอโซน, การเกิดพายุเฮอร์ริเคนและเหตุการณ์ลมฟ้าอากาศสุดโต่งที่รุนแรงมากขึ้น, ค่าความเป็นกรด-ด่างของน้ำทะเลลดลง และการแพร่ระบาดของโรคต่าง ๆ เช่น มาลาเรียและไข้เลือดออก การศึกษาชิ้นหนึ่งทำนายว่าจะมีสัตว์และพืชจากตัวอย่าง 1,103 ชนิดสูญพันธุ์ไประหว่าง 18% ถึง 35% ภายใน พ.ศ. 2593 ตามผลการคาดคะเนภูมิอากาศ อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาอย่างเป็นรูปธรรมเกี่ยวกับการสูญพันธุ์อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในช่วงที่ผ่านมายังมีน้อยมาก และหนึ่งในงานวิจัยเหล่านี้ระบุว่า อัตราการสูญพันธุ์ที่คาดการณ์กันไว้นี้ยังมีความไม่แน่นอนสูง

นักเศรษฐศาสตร์บางคนพยายามที่จะประมาณค่าความเสียหายรวมอันเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศทั่วโลก การประมาณค่าดังกล่าวยังไม่สามารถไปถึงข้อสรุปที่ชัดเจนได้ ในการสำรวจการประมาณค่า 100 ครั้ง มูลค่าความเสียหายเริ่มตั้งแต่ 10 ดอลลาร์สหรัฐ ต่อคาร์บอนหนึ่งตัน (tC) (หรือ 3 ดอลลาร์สหรัฐ ต่อคาร์บอนไดออกไซด์หนึ่งตัน) ไปจนถึง 350 เหรียญฯ ต่อคาร์บอนหนึ่งตัน (หรือ 95 เหรียญฯ ต่อคาร์บอนไดออกไซด์หนึ่งตัน) โดยมีค่ากลางอยู่ที่ 43 เหรียญฯ ต่อคาร์บอนหนึ่งตัน (12 เหรียญฯ ต่อคาร์บอนไดออกไซด์หนึ่งตัน) รายงานที่ตีพิมพ์แพร่หลายมากชิ้นหนึ่งเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของผลกระทบทางเศรษฐกิจคือ “"สเติร์นรีวิว"” ได้แนะว่าภาวะลมฟ้าอากาศสุดโต่งอาจลดผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศของโลกลงได้ถึง 1% และในกรณีสถานการณ์จำลองที่แย่ที่สุดคือค่าการบริโภครายบุคคลของโลก (global per capita consumption) อาจลดลงถึง 20% วิธีวิจัยของรายงาน ข้อแนะนำและข้อสรุปถูกวิพากษ์วิจารณ์โดยนักเศรษฐศาสตร์ท่านอื่นหลายคน ซึ่งส่วนใหญ่กล่าวถึงสมมุติฐานการสอบทานของการให้ค่าส่วนลดและการเลือกเหตุการณ์จำลอง ในขณะที่คนอื่น ๆ สนับสนุนความพยายามในการแจกแจงความเสี่ยงทางเศรษฐกิจแม้จะไม่ได้ตัวเลขที่ถูกต้องออกมาก็ตาม

ในข้อสรุปค่าความเสียหายทางเศรษฐกิจที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ โครงการสิ่งแวดล้อมสหประชาชาติ (United Nations Environment Programme) ให้ความสำคัญกับความเสี่ยงของผู้ประกัน ผู้ประกันใหม่และธนาคารเกี่ยวกับความเสียหายจากสถานการณ์ลมฟ้าอากาศที่เพิ่มมากขึ้น ในภาคเศรษฐกิจอื่นก็มีทีท่าที่จะประสบความยากลำบากเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศ รวมทั้งการเกษตรกรรมและการขนส่งซึ่งตกอยู่ในภาวะการเสี่ยงเป็นอย่างมากทางเศรษฐกิจ

เมื่อเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2550 ศูนย์เพื่อยุทธศาสตร์และนานาชาติศึกษา (Center for Strategic and International Studies) และ ศูนย์เพื่อความมั่นคงใหม่ของอเมริกา (Center for a New American Security) ได้ตีพิมพ์รายงานเน้นผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศที่มีต่อความมั่นคงของชาติ ผลกระทบต่อความมั่นคงดังกล่าวรวมถึงการเพิ่มการแข่งขันทางทรัพยากรระหว่างประเทศ การอพยพของผู้คนจำนวนมหาศาลจากพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบหนักสุด ความท้าทายต่อการรวมตัวกันของประเทศสำคัญที่เนื่องมาจากระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น และจากผลกระทบต่อเนื่องของปัจจัยต่าง ๆ ดังกล่าว ความเสี่ยงต่อการใช้อาวุธในการสู้รบกันรวมทั้งความเสี่ยงจากความขัดแย้งทางอาวุธนิวเคลียร์

การที่นักวิทยาศาสตร์ด้านภูมิอากาศเห็นพ้องต้องกันว่าอุณหภูมิของโลกจะร้อนขึ้นอย่างต่อเนื่อง มีผลทำให้ชาติต่าง ๆ บริษัทและบุคคลต่าง ๆ จำนวนมากเริ่มลงมือปฏิบัติเพื่อหยุดการร้อนขึ้นของโลกหรือหาวิธีแก้ไขอย่างจริงจัง นักสิ่งแวดล้อมหลายกลุ่มสนับสนุนให้มีปฏิบัติการต่อสู้กับภาวะโลกร้อน มีหลายกลุ่มที่ทำโดยผู้บริโภค รวมทั้งชุมชนและองค์การในภูมิภาคต่าง ๆ มีการแนะนำว่าให้มีการกำหนดโควตาการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยอ้างว่าการผลิตมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการปลดปล่อย CO

ในภาคธุรกิจก็มีแผนปฏิบัติการเพื่อตอบสนองภาวะการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศด้วยเช่นกัน ซึ่งรวมถึงความพยายามเพิ่มประสิทธิภาพด้านพลังงานและการมุ่งใช้พลังงานทางเลือก นวัตกรรมสำคัญชิ้นหนึ่งได้แก่การพัฒนาระบบการซื้อแลกการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจก (Emissions trading) โดยบริษัทกับรัฐบาลร่วมกันทำความตกลงเพื่อลดหรือเลิกการปล่อยแก๊สเรือนกระจกให้อยู่ในจำนวนที่กำหนดหรือมิฉะนั้นก็ใช้วิธี “"ซื้อเครดิต"” จากบริษัทอื่นที่ปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกต่ำกว่าปริมาณกำหนด

ข้อตกลงแรก ๆ ของโลกว่าด้วยการต่อสู้เพื่อลดแก๊สเรือนกระจกคือ “พิธีสารเกียวโต” ซึ่งเป็นการแก้ไข “กรอบงานการประชุมใหญ่ของสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ” (UNFCCC) ซึ่งเจรจาต่อรองและตกลงกันเมื่อ พ.ศ. 2540 ปัจจุบันพิธีสารดังกล่าวครอบคลุมประเทศต่าง ๆ ทั่วโลกมากกว่า 160 ประเทศและรวมปริมาณการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกมากกว่า 65% ของทั้งโลก มีเพียงสหรัฐอเมริกาและคาซัคสถานสองประเทศที่ยังไม่ให้สัตยาบัน สหรัฐอเมริกาเป็นประเทศที่ปล่อยแก๊สเรือนกระจกมากที่สุดในโลก สนธิสัญญานี้จะหมดอายุในปี พ.ศ. 2555 และได้มีการเจรจาระหว่างชาติที่เริ่มเมื่อเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2550 เพื่อร่างสนธิสัญญาในอนาคตเพื่อใช้แทนฉบับปัจจุบัน

ประธานาธิบดี จอร์จ ดับเบิลยู. บุช อ้างว่าพิธีสารเกียวโตไม่ยุติธรรมและวิธีที่ใช้นั้นไม่ได้ผลในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศโลก ประเทศสหรัฐฯ จะได้รับผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างรุนแรงเพราะยังมีการยกเว้นให้ประเทศอื่น ๆ ในโลกมากกว่า 80% ของประเทศที่ลงนามรวมทั้งหมด ประเทศที่เป็นศูนย์รวมประชากรที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ จีน และ อินเดีย แต่กระนั้น ก็ยังมีรัฐและรัฐบาลท้องถิ่นจำนวนมากในสหรัฐฯ ที่ริเริ่มโครงการรณรงค์วางแนวปฏิบัติของตนเองให้เป็นไปตามพิธีสารเกียวโต ตัวอย่างเช่น “การริเริ่มแก๊สเรือนกระจกภูมิภาค” ซึ่งเป็นโปรแกรมการหยุดและซื้อเครดิตการปล่อยแก๊สเรือนกระจกระดับรัฐซึ่งประกอบด้วยรัฐต่าง ๆ ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ จัดตั้งเมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2548

แม้จีนและอินเดียจะได้รับการยกเว้นในฐานะของประเทศกำลังพัฒนา แต่ทั้งสองประเทศก็ได้ให้สัตยาบันในพิธีสารเกียวโตแล้ว ขณะนี้ จีนอาจปล่อยแก๊สเรือนกระจกรวมต่อปีในปริมาณแซงสหรัฐฯ ไปแล้ว ตามผลการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ นายกรัฐมนตรีเหวิน เจียเป่าได้เรียกร้องให้ลดการปลดปล่อยเป็นสองเท่าเพื่อต่อสู้กับปัญหามลพิษและภาวะโลกร้อน

คณะทำงานกลุ่มที่ 3 ของ IPCC รับผิดชอบต่อการทำรายงานเกี่ยวกับการบรรเทาภาวะโลกร้อนและวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายและผลดีของแนวทางต่าง ๆ เมื่อ พ.ศ. 2550 ในรายงานผลการประเมินของ IPCC ได้สรุปว่าไม่มีเทคโนโลยีใดเพียงหนึ่งเดียวที่สามารถรับผิดชอบแผนบรรเทาการร้อนขึ้นของบรรยากาศในอนาคตได้ทั้งหมด พวกเขาพบว่ามีแนวปฏิบัติที่สำคัญและเทคโนโลยีหลายอย่างในหลาย ๆ อุตสาหกรรม เช่น การส่งจ่ายพลังงาน การขนส่ง การอุตสาหกรรม และการเกษตรกรรม ที่ควรนำมาใช้เพื่อลดการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจก ในรายงานประเมินว่า “การเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์” (Carbon dioxide equivalent: CDE) ในภาวะเสถียรระหว่าง 445 และ 710 ส่วนในล้านส่วนในปี พ.ศ. 2573 จะทำให้ค่าผลิตภัณฑ์มวลรวม (GDP) ของโลกแปรอยู่ระหว่างการเพิ่มขึ้น 0.6% และลดลง 3%

ช่วงหลายปีที่ผ่านมา การรับรู้และทัศนคติของสาธารณชนในความห่วงใยต่อสาเหตุและความสำคัญของภาวะโลกร้อนได้เปลี่ยนแปลงไปมาก การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ด้านต่าง ๆ เกี่ยวกับภาวะโลกร้อนที่เพิ่มมากขึ้นทำให้สาธารณชนเริ่มตระหนักและมีการอภิปรายทางการเมืองและเศรษฐกิจอย่างกว้างขวาง ประเทศในภูมิภาคต่าง ๆ ที่ยากจน โดยเฉพาะแถบแอฟริกาดูเหมือนจะมีความเสี่ยงมากในการได้รับผลกระทบจากภาวะโลกร้อน ทั้งที่ตนเองปล่อยแก๊สเรือนกระจกออกมาน้อยมากเมื่อเทียบกับประเทศที่พัฒนาแล้ว ในขณะเดียวกันประเทศกำลังพัฒนาที่ได้รับการยกเว้นการปฏิบัติตามพิธีสารเกียวโตก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์มากจากประเทศสหรัฐและออสเตรเลีย และทำให้สหรัฐฯ นำมาอ้างเป็นส่วนหนึ่งของเหตุผลที่ยังไม่ยอมให้สัตยาบันในพิธีสารดังกล่าว ในโลกตะวันตก แนวคิดที่ว่ามนุษย์มีส่วนสำคัญที่ทำให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในยุโรปมากกว่าในสหรัฐฯ

ประเด็นปัญหาการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศได้จุดประกายให้เกิดการอภิปรายเพื่อชั่งน้ำหนักผลดีจากการจำกัดการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกทางอุตสาหกรรมและแก๊สเรือนกระจกกับค่าใช้จ่ายของการจำกัดดังกล่าวที่จะเกิดขึ้น ได้มีการถกเถียงกันในหลายประเทศเกี่ยวกับประโยชน์ที่จะได้รับกับค่าใช้จ่ายที่จะเกิดขึ้นจากการรับเอาพลังงานทางเลือกชนิดต่าง ๆ ที่นำมาใช้เพื่อลดการปลดปล่อยคาร์บอน องค์การและบริษัท เช่น ""สถาบันวิสาหกิจการแข่งขัน"" (Competitive Enterprise Institute) และเอกซ์ซอนโมบิล (ExxonMobil) ได้เน้นสถานการณ์จำลองการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศเชิงอนุรักษนิยม ในขณะเดียวกันก็เน้นให้เห็นแนวโน้มค่าใช้จ่ายทางเศรษฐกิจของการควบคุมที่เข้มงวดเกินไป ในทำนองเดียวกันก็มีการเจรจาทางสิ่งแวดล้อมหลายฝ่าย และผู้มีบทบาทเด่นในสาธารณะหลายคนพากันรณรงค์ให้เห็นถึงแนวโน้มความเสี่ยงจากการเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศและเสนอให้มีมาตรการควบคุมที่เข้มงวดขึ้นให้เกิดการปฏิบัติอย่างจริงจัง บริษัทเชื้อเพลิงฟอสซิลบางแห่งได้เข้าร่วมโดยการลดขนาดกำลังเครื่องจักรของตนลงในรอบหลายปีที่ผ่านมา หรือเรียกร้องให้มีนโยบายลดภาวะโลกร้อน

อีกประเด็นหนึ่งที่อภิปรายกันก็คือ กลุ่มประเทศเศรษฐกิจพัฒนาใหม่ (newly developed economies) เช่น อินเดียและจีนควรบังคับระดับการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจกสักเท่าใด คาดกันว่าการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์รวมของประเทศจีนจะสูงกว่าอัตราการปล่อยของสหรัฐฯ ภายในไม่กี่ปีข้างหน้านี้ และบางทีเหตุการณ์นั้นอาจเกิดขึ้นไปแล้วด้วยตามรายงานเมื่อ พ.ศ. 2549 แต่จีนยืนยันว่าตนมีข้อสัญญาในการลดการปลดปล่อยน้อยกว่าที่ประมาณกัน เพราะเมื่อคิดอัตราการปล่อยต่อรายหัวแล้วประเทศของตนยังมีอัตราน้อยกว่าสหรัฐฯ ถึงหนึ่งต่อห้า อินเดียซึ่งได้รับการยกเว้นจากข้อจำกัดรวมทั้งแหล่งอุตสาหกรรมขนาดใหญ่อื่น ๆ หลายแห่งก็ได้ยืนยันอ้างสิทธิ์ในทำนองเดียวกัน อย่างไรก็ดี สหรัฐฯ ได้ยืนยันต่อสู้ว่าถ้าตนจะต้องแบกรับภาระค่าใช้จ่ายในการลดการปลดปล่อยแก๊สเรือนกระจก จีนก็ควรต้องรับภาระนี้ด้วย

มีประเด็นปัญหาอื่น ๆ อีกมากที่ยกขึ้นมาว่าเกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อน หนึ่งในนั้นคือการเป็นกรดของมหาสมุทร (ocean acidification) การเพิ่ม CO ในบรรยากาศเป็นการเพิ่ม CO ที่ละลายในน้ำทะเล CO ที่ละลายในน้ำทะเลทำปฏิกิริยากับน้ำกลายเป็นกรดคาร์บอนิก ซึ่งทำให้มหาสมุทรมีความเป็นกรดมากขึ้น ผลการศึกษาประเมินว่า ค่า pH ที่ผิวทะเลเมื่อครั้งเริ่มยุคอุตสาหกรรมมีค่า 8.25 และได้ลดลงมาเป็น 8.14 ในปี พ.ศ. 2547 คาดว่าค่า pH จะลดลงอีกอย่างน้อย 0.14 ถึง 0.5 หน่วย ภายในปี พ.ศ. 2643 เนื่องจากมหาสมุทรดูดซับ CO มากขึ้น ทว่าสิ่งมีชีวิตจุลชีพและระบบนิเวศจะดำรงอยู่ได้ในช่วง pH แคบ ๆ ปรากฏการณ์นี้จึงอาจทำให้เกิดปัญหาการสูญพันธุ์ อันเป็นผลโดยตรงจากการเพิ่มปริมาณ CO ในบรรยากาศ ผลกระทบที่ตามมาก็คือห่วงโซ่อาหารจะมีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งอาจส่งผลโดยตรงต่อสังคมมนุษย์ที่ต้องพึ่งพาระบบนิเวศทางทะเลอยู่มาก

“โลกหรี่ลง” (Global dimming) หรือการค่อย ๆ ลดลงของความรับอาบรังสี (irradiance) ที่ผิวของโลกอาจมีส่วนในการบรรเทาภาวะโลกร้อนในช่วงหลังของคริสต์ศตวรรษที่ 20 (ประมาณ พ.ศ. 2490 เป็นต้นมา) จากปี พ.ศ. 2503 – พ.ศ. 2533 ละอองลอยที่เป็นกิจกรรมของมนุษย์มีส่วนทำให้เกิดผลกระทบนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้แถลงด้วยความมั่นใจ 66-90% ว่าละอองลอยโดยมนุษย์ร่วมกับผลของภูเขาไฟมีส่วนทำให้ภาวะโลกร้อนลดลงบางส่วน และว่าแก๊สเรือนกระจกน่าจะทำให้โลกร้อนมากกว่าที่สังเกตได้ถ้าไม่มีปัจจัย "โลกหรี่ลง" มาช่วย

การลดลงของโอโซน (Ozone depletion) การที่ปริมาณรวมของโอโซนในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ลดลงอย่างสม่ำเสมอถูกระบุว่าเป็นสาเหตุของภาวะโลกร้อนอยู่บ่อยครั้ง ถึงแม้ว่าจะมีความเชื่อมโยงกันอยู่จริง แต่ความเกี่ยวข้องระหว่างปรากฏการณ์ทั้งสองนี้ก็ยังไม่หนักแน่นพอ