जलवायु परिवर्तन को आमतौर पर उन्नत कंप्यूटर मॉडल द्वारा की गई गंभीर भविष्यवाणी के रूप में चित्रित किया जाता है। हालाँकि, जलवायु परिवर्तन का वैज्ञानिक आधार अभी भी बहुत व्यापक है, और वास्तव में, मॉडल इसका सिर्फ एक टुकड़ा हैं (हालाँकि, वे आश्चर्यजनक रूप से सटीक हैं।) ग्लोबल वार्मिंग मुख्य रूप से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में वृद्धि के साथ-साथ वृद्धि के कारण होता है। वातावरण में अन्य प्रदूषक। प्रकृति की क्षमता से अधिक तापमान में अचानक वृद्धि कुछ क्षेत्रों में विनाशकारी हो सकती है; दूसरों में इसका सीधा अर्थ होगा वर्षा में वृद्धि। ग्लोबल वार्मिंग से चरम मौसम की घटनाएं तेज हो सकती हैं, जिससे प्रवासन और अधिक गरीबी का खतरा बढ़ जाता है।
आधी सदी से भी अधिक समय से वैज्ञानिक इस बात पर बहस कर रहे हैं कि जलवायु परिवर्तन का हमारी दुनिया पर क्या प्रभाव पड़ेगा। मानव निर्मित कार्बन उत्सर्जन की सीमा का मूल्यांकन करने के लिए जलवायु परिवर्तन पर अंतर सरकारी पैनल (आईपीसीसी) 1988 से बैठक कर रहा है। पैनल अपने मूल्यांकनों को लागू करने में हुई प्रगति का विवरण देते हुए नियमित रिपोर्ट प्रदान करता है। यद्यपि अधिकांश वैज्ञानिक इस बात से सहमत हैं कि मानव निर्मित ग्रीनहाउस गैसें जलवायु परिवर्तन का प्राथमिक कारण हैं, फिर भी इस बात पर असहमति मौजूद है कि जलवायु परिवर्तन के प्रभाव कितने तेज़ और चरम होंगे। जलवायु परिवर्तन की निगरानी और आकलन करने के तरीके पर भी कुछ असहमति है।
आईपीसीसी की तीसरी रिपोर्ट के प्रमुख निष्कर्षों में से एक यह था कि ग्रीनहाउस गैसें जलवायु परिवर्तन का प्राथमिक कारण हैं। शोधकर्ताओं ने रिपोर्ट तैयार करने में पृथ्वी के तापमान को ध्यान में रखा। औद्योगिक क्रांति की शुरुआत के बाद से तापमान में लगातार वृद्धि हुई है, जिससे शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया है कि हाल ही में जलवायु परिवर्तन का कारण क्या हो सकता है। पैनल के विशेषज्ञों के अनुसार, ग्रीनहाउस गैसें हाल के जलवायु परिवर्तन का सबसे संभावित कारण हैं। यद्यपि कारणों से संबंधित कई सिद्धांत हैं, अंतिम निर्धारण कारक जीवाश्म ईंधन के जलने के कारण वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि है।
पैनल के इस निष्कर्ष के पीछे एक और कारण है कि ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन जलवायु परिवर्तन का एक प्रमुख कारण है, जो पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना से संबंधित है। जैसे-जैसे पृथ्वी का तापमान बढ़ता गया, पृथ्वी का वातावरण उन परिवर्तनों के अधीन हो गया जो इसे गर्म और ठंडा करने का कारण बनते हैं। भूवैज्ञानिकों का मानना है कि पृथ्वी के वातावरण में परिवर्तन, जिसे हिमनद शीतलन कहा जाता है, ने ग्रह की जलवायु प्रणाली की शुरुआत का कारण बना। इसी अवधि के दौरान, पृथ्वी के ग्लेशियरों और महासागरों ने अतिरिक्त पानी लिया और विस्तार किया, जिससे पृथ्वी को स्थिर रखने में मदद मिली। हजारों वर्षों के दौरान, पृथ्वी धीरे-धीरे गर्म हो गई और आर्कटिक भूमि क्षेत्र उष्णकटिबंधीय वर्षावन बन गए।
आज, औद्योगिक क्रांति की शुरुआत और नई प्रौद्योगिकियों के विकास के कारण, वैज्ञानिक पृथ्वी की जलवायु प्रणाली को पहले से कहीं अधिक विस्तार से देखने में सक्षम हैं। दुनिया भर के मौसम केंद्रों के डेटा को मिलाकर, वैज्ञानिक पिछली आधी सदी से वैश्विक तापमान का रिकॉर्ड बनाने में सक्षम हैं। इन रिकॉर्डों ने समय के साथ वैश्विक तापमान में लगातार वृद्धि दिखाई है, खासकर पिछले 15 वर्षों के दौरान। उन्होंने दुनिया भर में असामान्य रूप से गर्म दिनों की संख्या में भी थोड़ी वृद्धि देखी। जबकि अधिकांश जलवायु परिवर्तन वैज्ञानिक ग्रीनहाउस गैसों के लिए वार्मिंग का श्रेय देते हैं, असामान्य रूप से गर्म दिनों की रिकॉर्ड संख्या कुछ ऐसी है जिसे समझाना इतना आसान नहीं है।
एक संभावित व्याख्या यह है कि मानव-जनित वार्मिंग के कारण महासागरों ने अपनी क्षारीयता बढ़ा दी, जिसके कारण ग्लोबल वार्मिंग हुई। एक और संभावना यह है कि प्राकृतिक जलवायु परिवर्तनशीलता ने महासागरों को अधिक अम्लीय बना दिया, जिसके कारण समुद्र के पानी में एसिड का स्तर बढ़ गया। चाहे जो भी स्पष्टीकरण अंततः सही हो, एक बात स्पष्ट है: मानव जनित जलवायु परिवर्तन ग्रह पर मानव जीवन के अस्तित्व के लिए एक गंभीर जोखिम है। वायुमंडलीय स्थितियों में तेजी से परिवर्तन, विशेष रूप से कुछ प्राकृतिक जलवायु परिवर्तनशीलता में कमी, पृथ्वी के पारिस्थितिक तंत्र पर विनाशकारी प्रभाव डाल सकती है और इसके परिणामस्वरूप जीवन के कई रूपों का विलुप्त होना हो सकता है। विज्ञान और पर्यावरण प्रौद्योगिकी अनुसंधान गठबंधन (एसईईए) के निर्माण से वैज्ञानिकों के बीच अधिक सहयोग हुआ है जो पर्यावरण पर मानव गतिविधियों के प्रभाव की जांच कर रहे हैं।
प्राकृतिक जलवायु में परिवर्तन के प्रकार का एक उदाहरण जिसका वैज्ञानिक वर्तमान में परीक्षण कर रहे हैं, गर्मी की लहरों के कारण फसल की विफलता में वृद्धि है। अत्यधिक गर्मी की लहरों और बढ़ती फसल विफलताओं के बीच एक मजबूत संबंध है, और जबकि फसल की विफलता सीधे जलवायु परिवर्तन का कारण नहीं बन सकती है, संयुक्त प्रभाव किसानों के लिए विनाशकारी हो सकता है। वैज्ञानिक पिछले तीन दशकों की अल नीनो घटना और वैश्विक जलवायु परिवर्तन के बीच संबंधों का अध्ययन करके गर्मी की लहरों के लिए फसलों की सहनशीलता को कैसे बढ़ाया जाए, इस पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। SEEA इस क्षेत्र में कृषि अनुसंधान को बढ़ाने के प्रयास कर रहा है, साथ ही तूफान और बाढ़ जैसी प्राकृतिक आपदाओं से होने वाले नुकसान को कम करने का प्रयास कर रहा है।
ग्लोबल वार्मिंग मूल रूप से सोचा की तुलना में धीमी गति से हो सकता है, लेकिन वास्तविकता यह है कि इससे पृथ्वी की जलवायु में पहले से ही कई कठोर परिवर्तन हो चुके हैं। यदि ग्लोबल वार्मिंग उस दर से जारी रहती है जो वर्तमान में हो रही है, तो पृथ्वी को अत्यधिक मौसम का अनुभव होगा जो संभवतः मानव सभ्यता के अस्तित्व के लिए खतरा होगा। पृथ्वी को जलवायु परिवर्तन के कठोर प्रभावों से बचाने के लिए, वैज्ञानिक विश्व स्तर पर ऊर्जा की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए अधिक कुशल ऊर्जा विकल्प विकसित करने पर काम कर रहे हैं। वैकल्पिक ऊर्जा अनुसंधान में प्रगति भी हानिकारक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को वातावरण में पारित होने से रोकने के लक्ष्य के साथ, पृथ्वी को और विनाश से बचाने में आसान बना रही है। ग्लोबल वार्मिंग एक बहुत बड़ा खतरा बनने के साथ, पृथ्वी को और अधिक तबाही और परिवर्तन से बचाने के लिए कार्रवाई करने का समय आ गया है।