Dünyanın atmosferi bir sera gibi çalışır. Güneşin yaydığı kısa dalga ışınlar atmosferden geçerek yeryüzüne ulaşır. Yeryüzü güneşten aldığı bu ışınların bir kısmını, uzun dalga kızılötesi ışınlar olarak tekrar atmosfere geri yansıtır.
Atmosfer neredeyse bütünüyle nitrojen ve oksijenden oluşur ve bu gazlar kızılötesi ışınları yani sıcak dalgasını tutmaz. Ancak atmosferdeki karbondioksit, metan, ozon, azotoksit ve nitrojen oksit gibi gazlar yeryüzünden yansıyan kızılötesi ışınların bir kısmını yakalar ve tutulan ışınlar atmosferin alt tabakalarını ısıtır. Bu gazlar modern endüstride ve tarımda kullanılan, fosil yakıtların yanmasıyla açığa çıkan gazlardır.
Bu şekilde ısınan havanın bir kısmı alçalarak yeryüzünü etkiler. Buna sera gazı etkisi deniyor. Şayet sera gazları olmasaydı, yeryüzünün sıcaklığı yaklaşık 33 °C daha soğuk olur ve tüm dünya buzullarla kaplanırdı. Sera etkisi sonucu dünya yüzeyinin sıcaklığının artmasına küresel ısınma diyoruz.
Geçtiğimiz bin yıl boyunca ormanlar sayesinde, dünyadaki bitkilerin saldığı gazlarla karbondioksit arasında bir denge söz konusuydu. Ormanlar havaya salınan karbondioksiti tutarak, selüloza dönüştürüp, fotosentez yoluyla oksijen saldı. Ancak günümüzde, bin yıl önceki ormanların yarıdan fazlası yok oldu.
İnsan faaliyetleriyle değişen atmosferin gaz dengeleri içinde önemli bir rol oynayan karbondioksit, küresel ısınmada yüzde 64 paya sahip ve bu gazların emisyonunun yüzde 77'si, petrol, kömür, doğal gaz gibi fosil yakıtların yanmasıyla oluşuyor. Günümüzde karbondioksitin atmosferdeki seviyesi, doğanın kabul edebileceğinin bin katı daha hızlı artıyor. Atmosferdeki karbondioksit konstanstrasyonu 1800'lü yıllardan beri yüzden 30'dan daha yüksek bir seviyede arttı. Yeryüzünün ortalama sıcaklığı geçtiğimiz yüz yıl içinde 0.6 °C arttı.
Özetle, kömür, gaz, petrol gibi fosil yakıtları tüketerek ve ağaçları keserek dünyanın atmosferindeki karbondioksit oranını yükseltmiş durumdayız, ki bu da sıcaklıkların sürekli yükselmesine neden oluyor. Bilim adamlarının birçoğu küresel ısınmanın doğal bir olay olmaktan çok insanların aktiviteleri sonucunda oluştuğunu söylüyorlar.