Die Erdatmosphäre hat die Eigenschaft, die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche und der bodennahen Luftschichten in das Weltall zu verringern. Ohne diesen „natürlichen Treibhauseffekt“ lägen die globalen Mittelwerte um mehr als 30 Grad Celsius unter ihrem heutigen Wert, womit ein Leben auf der Erde unmöglich wäre. Durch menschliche Aktivitäten sind die natürlichen Treibhausgase (Wasserdampf, Kohlendioxid, bodennahes Ozon und andere Gase) in erheblichem Maße angereichert worden. Die Folge ist eine auch als „anthropogener Treibhauseffekt“ bezeichnete Erderwärmung, die weitreichende Auswirkungen hat.

Emission von Kohlenstoffdioxid (CO₂)
Als hauptverantwortlich für die globale Erderwärmung in den letzten Jahrzehnten wird die vermehrte Emission (der Ausstoß) von Treibhausgasen seit Beginn der Industrialisierung durch Stromerzeugung, Industrie und Verkehr angesehen. Das wichtigste dieser Treibhausgase ist Kohlenstoffdioxid (CO₂). Wurden um das Jahr 1860 jährlich etwa 340 Millionen Tonnen CO₂ emittiert, waren es 2005 mehr als 27 Milliarden Tonnen. CO₂ wird besonders bei der Verbrennung der nicht erneuerbaren (fossilen) Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas im Rahmen der Stromerzeugung freigesetzt. Strom kann allerdings auch durch Kernkraft und erneuerbare Energieträger (z. B. Wasser, Sonne, Wind) gewonnen werden. Ein Vergleich der zur Stromerzeugung verwendeten Energieträger in den Jahren 1995 und 2005 zeigt, dass – mit Ausnahme Südamerikas – in allen Erdteilen hauptsächlich und verstärkt fossile Brennstoffe genutzt werden. Auffallend sind die Zuwachsraten im Nahen Osten, in Süd- und Ostasien und in Afrika. Dies ist eine Folge der nachholenden wirtschaftlichen Entwicklung. Dafür sind die absoluten Zahlen in den USA und Europa, aber auch in den GUS-Staaten, wesentlich höher. Die Länder mit den höchsten absoluten CO₂-Emissionen sind China, die USA, Russland, Japan und Indien. Werden hingegen die CO₂-Emissionen pro Einwohner betrachtet, zeigt sich insbesondere für einwohnerstarke Länder wie China oder Indien ein anderes Ergebnis – dort sind die Emissionen pro Kopf eher gering.

Emission von Methan (CH₄) und weitere Ursachen der Treibhausgaszunahme
Das zweitwichtigste Treibhausgas neben Kohlenstoffdioxid ist Methan (CH₄). In die Atmosphäre gelangt es vor allem durch die Viehhaltung und den Reisanbau, aber auch durch Verbrennung von Biomasse sowie durch Erdgasförderung und Mülldeponien. Jährlich werden inzwischen rund 500 Millionen Tonnen CH₄ emittiert, etwa das Fünffache des Werts der vorindustriellen Zeit.
Weitere Treibhausgase gelangen nicht durch aktiven Ausstoß, sondern durch die großflächige Zerstörung riesiger Waldgebiete in die Atmosphäre, da diese Wälder in einem unbeschadeten Zustand große Mengen CO₂ aus der Luft aufnehmen würden. Die Abholzung, insbesondere der tropischen Regenwälder, trägt inzwischen zu 18 Prozent zu den erhöhten Emissionen bei.
K. Lückemeier, U. M. Buchheim