لملايين السنين كان مناخ الأرض يتقلب بشكل طبيعي، حيث تغير من فترات أكثر دفئًا إلى العصور الجليدية، ومع ذلك خلال القرن الماضي ارتفعت درجة حرارة الأرض بسرعة غير عادية (1.2 إلى 1.5 درجة فهرنهايت على وجه الدقة). وفقًا للدراسات البحثية تساهم الأنشطة البشرية بشكل كبير في هذا الارتفاع غير العادي في درجات الحرارة، وتسمى هذه الزيادة في درجات الحرارة بظاهرة يشار إليها عادة باسم الاحتباس الحراري.
يعد انتشار أنواع الوقود الأحفوري مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي الناجم عن بداية الثورة الصناعية من المساهمين الرئيسيين في ظاهرة الاحتباس الحراري، حيث تعمل بعض محطات الطاقة والمصانع والسيارات على حرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري منذ العصر الصناعي، مما أدى إلى إطلاق كميات هائلة من غازات الاحتباس الحراري، كما تساهم غازات الاحتباس الحراري في ظاهرة طبيعية تسمى تأثير الاحتباس الحراري.
يتكون الغلاف الجوي من عدد قليل من الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز والميثان، والاسم الجماعي لهذه الغازات هو غازات الدفيئة (إذا كانت بالكمية المناسبة فإن غازات الدفيئة هذه جيدة)، حيث تشكل غازات الدفيئة بشكل طبيعي طبقة دائرية تلتف حول الأرض، وعندما تضرب أشعة الشمس سطح الأرض تمتص الأرض بعضها، ولكن الغالبية منهم تعود إلى الغلاف الجوي (تنتقل أشعة الشمس المنعكسة إلى الغلاف الجوي العلوي).
في الغلاف الجوي العلوي تمتص غازات الدفيئة كميات هائلة كبيرة من الحرارة من أشعة الشمس المنعكسة، وبعض هذه الحرارة تجد طريقها إلى الفضاء، والحرارة التي تمتصها غازات الدفيئة تتعرج في كل اتجاه، كما تساعد الحرارة الممتصة في الحفاظ على دفء الأرض، وإذا لم يتم امتصاص الحرارة المنبعثة من الشمس بواسطة غازات الدفيئة ستتجمد الأرض.
يشير هذا إلى حقيقة أن هذه الغازات ضرورية لبقاء كل الأنواع التي تعيش على الأرض مثل الحيوانات والنباتات والبشر، حيث يشار إلى امتصاص غازات الاحتباس الحراري لحرارة الشمس للحفاظ على دفء الأرض باسم تأثير الاحتباس الحراري. يضمن تأثير الدفيئة أن يعيش البشر بسعادة على الأرض.
يوجد الكثير من الحلول لمشكلة الاحتباس الحراري، والذي يمثل في المقام الأول مشكلة وجود الكثير من ثاني أكسيد الكربون (CO2) والميثان وأكسيد النيتروز في الغلاف الجوي. فيما يلي أشهر الحلول لظاهرة الاحتباس الحراري: