Theorie:
Abb. 1: Schema des Treibhauseffekts
Der Treibhauseffekt lässt sich auf Treibhausgase wie Wasserdampf (H2O), Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Stickstoffdioxid (N2O oder Lachgas) und Halogenkohlenwasserstoffe (besonders Fluorchlorkohlenwasserstoffe = FCKW und Fluorkohlenwasserstoffe = FKW) zurückführen.
Treibhausgase sind gasförmige Stoffe in der Atmosphäre, die einen Einfluss auf die Wärmestrahlung haben. Sie können natürlichen oder anthropogenen Ursprungs sein:
FCKW und FKW sind vom Menschen gezielt erzeugte Stoffe, die etwa als Treibgas oder Feuerlöschmittel genutzt werden. Sie nehmen jedoch dank der Maßnahmen, die auf Grund des "Protokolls von Montreal zum Schutz der Ozonschicht 1987" ergriffen wurden, bereits ab.
Die Treibhausgase lassen die von der Sonne kommende kurzwellige Strahlung weitgehend ungehindert auf die Erde durch, absorbieren aber einen Großteil der von der Erde ausgestrahlten langwelligen Infrarotstrahlung, erwärmen sich und emittieren selbst Strahlung im längerwelligen Bereich. Diese Ausstrahlung findet in alle Richtungen statt, ein Teil davon ist in Richtung der Erdoberfläche gerichtet und wird als atmosphärische Gegenstrahlung bezeichnet.
Durch diese den Treibhauseffekt bestimmende Strahlung erhält die Erdoberfläche mehr Strahlung und erwärmt sich stärker als dies allein durch die kurzwellige Strahlung der Sonne der Fall wäre. Hingegen befindet sich das System Erdoberfläche-Atmosphäre im thermischen Gleichgewicht, wenn genau so viel Energie ins All abgestrahlt wird, wie von der Sonne ankommt.
Die Treibhausgase Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und Lachgas sind natürliche Bestandteile der Atmosphäre. Sie sind (ohne menschliches Zutun durch Emissionen) für den natürlichen Treibhauseffekt verantwortlich. Ohne diesen läge die bodennahe Lufttemperatur der Erde bei etwa minus 18 °C und damit um ungefähr 33 °C unter dem heutigen Mittelwert von etwa plus 15 °C. Die Erde wäre damit für die meisten Lebewesen unbewohnbar.
Seit der Industriellen Revolution verstärkt der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt durch den Ausstoß von Treibhausgasen erheblich (sowohl natürliche als auch anthropogene Treibhausgase). Weitgehend herrscht Übereinstimmung, dass diese gestiegene Konzentration der vom Menschen in die Erdatmosphäre freigesetzten Treibhausgase mit hoher Wahrscheinlichkeit die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung ist, da ohne sie die gemessenen Temperaturen nicht zu erklären sind.
Abb. 2: Infolge der Industrialisierung nimmt der Ausstoß von Treibhausgasen erheblich zu.
Seit Beginn der Industrialisierung (ca. 1750) nimmt man die globale Erwärmung mit 0,7 Grad Celsius an. Am deutlichsten ausgeprägt ist die Erwärmung von 1975 bis heute. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen von den gegenwärtig höchsten Temperaturen seit mindestens 400 Jahren aus, wahrscheinlich sogar seit wenigstens tausend Jahren.
Zu einer Zunahme der Erwärmung führt auch die verringerte Abstrahlung der Sonne durch Schnee- und Eisflächen in Folge von darauf niedergegangenen Rußpartikeln - aber auch dadurch, dass die Schnee- und Eisflächen infolge der Erwärmung geringer werden. Schon gibt es den Vorschlag, die Häuser vor allem in den Städten mit weißen Dächern zu versehen, um die Abstrahlung wieder zu verstärken.
Neben der Luft haben sich auch die Ozeane erwärmt. Während sich diese insgesamt seit 1955 aufgrund ihres enormen Volumens und ihrer großen Temperaturträgheit nur um 0,037 °C aufgeheizt haben, erhöhte sich ihre Oberflächentemperatur im selben Zeitraum um 0,6 °C. 
Abb. 3: Neben der Luft erwärmen sich auch die Ozeane.