在地质历史上，地球的气候发生过显著的变化。一万年前，最后一次冰河期结束，地球的气候相对稳定在当前人类习以为常的状态。地球的温度是由太阳辐射照到地球表面的速率和吸热后的地球将红外辐射线散发到空间的速率决定的。从长期来看，地球从太阳吸收的能量必须同地球及大气层向外散发的辐射能相平衡。大气中的水蒸气、二氧化碳和其他微量气体，如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地球的长波辐射。因此，这类气体有类似温室的效应，被称为"温室气体"。温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，大气层和地球表面将变得热起来，这就是"温室效应"。大气中能产生温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起相当重要的作用(见表 2)。从长期气候数据比较来看，在气温和二氧化碳之间存在显著的相关关系(见图 1)。国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。
表 2 主要温室气体及其特征
气体 | 大气中浓度(ppm) | 年增长(%) | 生存期(年) | 温室效应(CO2=1) | 现有贡献率(%) | 主要来源 |
CO2 | 355 | 0.4 | 50-200 | 1 | 55 | 煤、石油、天然气、森林砍伐 |
CFC | 0.00085 | 2.2 | 50-102 | 3400-15000 | 24 | 发泡剂、气溶胶、制冷剂、清冼剂 |
甲烷 | 1.714 | 0.8 | 12-17 | 11 | 15 | 湿地、稻田、化石、燃料、牲畜 |
NOX | 0.31 | 0.25 | 120 | 270 | 6 | 化石燃料、化肥、森林砍伐 |
引自全球环境基金(GEF):Valuing the Global Environment,1998
本世纪以来所进行的一些科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280ppm。工业革命后，随着人类活动，特别是消耗的化石燃料(煤炭、石油等)的不断增长和森林植被的大量破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增长，大气中二氧化碳含量逐渐上升，每年大约上升1.8ppm(约0.4%)，已上升到近360ppm。从测量结果来看，大气中二氧化碳的增加部分约等于人为排放量的一半。按照政府间气候变化小组(IPCC)的评估，在过去一个世纪里，全球表面平均温度已经上升了0.3℃到0.6℃，全球海平面上升了10到25厘米。许多学者的预测表明，到下世纪中叶，世界能源消费的格局若不发生根本性变化，大气中二氧化碳的浓度将达到560ppm，地球平均温度将有较大幅度的增加。政府间气候变化小组1996年发表了新的评估报告，再次肯定了温室气体增加将导致全球气候的变化。依据各种计算机模型的预测，如果二氧化碳浓度从工业革命前的280ppm增加到560ppm，全球平均温度可能上升1.5℃到4℃。
图 1 大气二氧化碳浓度和气温变化
