Hauptsächlich verantwortlich für den Klimawandel sind Treibhausgase und der damit verbundene Treibhauseffekt.

Menschlich verursachte Treibhausgase

Das im Rahmen des Klimawandels bedeutendste Treibhausgas ist CO₂. Ohne menschliche Aktivitäten befindet sich CO₂, im Normalfall, in einem natürlichen Gleichgewicht. Das heisst, die Atmosphäre nimmt in etwa gleich viel CO₂ aus anderen Teilen des Klimasystems (z.B. Ozeane, Biosphäre) auf, wie sie an diese abgibt. 

Menschliche Aktivitäten stören dieses Gleichgewicht zunehmend: 

• durch die Verbrennung von fossilen Treib- und Brennstoffen: über Jahrmillionen von Jahren im Boden gespeicherter Kohlenstoff wird innert kurzer Zeit in die Atmosphäre freigesetzt;
• durch Änderungen in der Landnutzung werden beispielsweise in Pflanzen oder im Boden gespeicherter Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt. 

Anstieg der Treibhausgase

Die Konzentration von CO₂ in der Atmosphäre war in den letzten zwei Millionen Jahren nie so hoch wie aktuell. Jene von Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O) seit mindestens 800'000 Jahren nicht mehr. Bis 2019 sind die Treibhausgasemissionen jährlich global angestiegen. Die Corona-Pandemie verursachte einen leichten Einbruch. 

Welche Auswirkungen hat der Klimawandel global? 

Die globale Oberflächen-Durchschnittstemperatur war im Zeitraum 2011–2020 im Mittel um 1,09 Grad wärmer als 1850–1900. Die Temperatur über Landmassen nimmt stärker zu als über Ozeanen. Der Anstieg der Temperaturen ist praktisch vollständig auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen. 

Mit dem Klimawandel verbunden sind unter anderem:

• veränderte Niederschlags- und Windmuster;
• Gletscher- und Meereis-Rückgänge;
• ein sich beschleunigender Meeresspiegel-Anstieg;
• eine Versauerung der Ozeane, welche unter anderem Korallenriffe bedroht.

Besorgniserregend ist auch die mit dem Klimawandel einhergehende Zunahme von Extremwetter-Ereignissen, insbesondere 

• Hitzewellen
• Starkregen 
• Dürren. 

Jede zusätzliche Erwärmung verstärkt die oben beschriebenen Folgen des Klimawandels. Sie kann zudem neue, bislang unbeobachtete Auswirkungen haben. Die künftige Entwicklung hängt stark von den Entscheidungen ab, welche die menschliche Gesellschaft in der nahen Zukunft trifft. 

Klimaszenarien

Im optimistischsten Szenario des aktuellen Berichtes des Weltklimarates IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) wird von einer Erwärmung gegenüber vorindustriellen Zeiten von 1,0–1,8 Grad bis Ende Jahrhundert ausgegangen. Im pessimistischsten von 3,3–5,7 Grad.

Die optimistischen Szenarien des IPCC gehen davon aus, dass dank Geoingeneering-Technologien grosse Mengen von CO₂ aus der Atmosphäre entfernt werden. Diese Technologien stecken zum grossen Teil noch in den Kinderschuhen. Es ist aktuell umstritten, ob sie künftig im nötigen grossen Stil angewendet werden können. 

Extremereignisse

Gemäss dem aktuellen Bericht des Weltklimarates verstärken sich Extremereignisse in ihrer Frequenz und Intensität immer stärker mit jeder zusätzlichen Erwärmung. Beispielsweise würden Extremtemperaturen, welche ohne Klimawandel einmal alle 50 Jahre auftreten, in einer Welt mit einer Erwärmung von 2 Grad etwa 14 Mal auftreten und 2,7 Grad heisser sein. In einer um vier Grad wärmeren Welt, würden derartige Ereignisse gar über 39 Mal auftreten und im Durchschnitt um 5,3 Grad heisser sein.

Kipppunkte im Klimasystem

Eine weitere Gefahr stellen sogenannte Kipppunkte im Klimasystem dar. Kipppunkte sind Schwellenwerte, bei deren Überschreitung plötzliche Veränderungen im Klimasystem geschehen. Diese Veränderungen sind im Erdsystem unumkehrbar und können potenziell katastrophale Folgen für die menschliche Gesellschaft bewirken. Der IPCC Sonderbericht 2018 weist darauf hin, dass solche Kipppunkte bereits zwischen 1 bis 2 Grad Erwärmung überschritten werden könnten.