Styrkur gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftinu hefur aukist mjög frá upphafi iðnvæðingar. Aukninguna má fyrst og fremst rekja til losunar kolefnasambanda, svo sem koltvísýrings (CO2), metans (CH4), og flúorkolefnissambanda. Koltvísýringur er að magni til lang veigamesta gróðurhúsalofttegundin. Styrkur hans í andrúmsloftinu hefur aukist um þriðjung á 200 árum. Ástæður þess eru bruni á kolefniseldsneyti úr jörðu (kol, olía og gas) en einnig eyðing skóga, hnignun gróðurlendis og jarðvegsrof

Grunsemdir um að brennsla kolefnis úr jörðu gæti haft áhrif á lofthjúp jarðar voru fyrst settar fram af prófessor Svante Arrhenius í grein í Philosophical magazine and Journal of Science árið 1896. Þó leið hartnær öld þangað til þjóðir heims náðu saman, á umhverfisráðstefnunni í Ríó árið 1992, um að reyna að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda. Nánari útfærsla þess samnings er kennd við borgina Kyoto í Japan og Loftslagsráðstefnuna sem haldin var þar í desember 1997.

Aukinn styrkur gróðurhúsalofttegunda í andrúmslofti er talinn leiða til röskunar á veðurfari á jörðinni, m.a. hækkun á meðalhita. Hve mikil sú hlýnun verður ræðst af þróun í útstreymi gróðurhúsalofttegunda en milliríkjanefnd um loftslagsbreytingar spáir hækkun á hitastigi á bilinu 1,4-5,2°C næstu hundrað árin.
Slík hlýnun á sér ekki hliðstæðu í loftslagssögu jarðar síðasta árþúsundið. Talið er að hlýnað hafi um 0,6°C síðustu hundrað árin og svo virðist sem hraði hlýnunarinnar hafi aukist á síðustu 20 árum.

Við upphaf iðnvæðingar (um 1750) var styrkur koltvíoxíðs um 280 ppm. Nýverið hefur hann mælst um og yfir 400 ppm. Milliríkjanefnd Sameinuðu þjóðanna (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) um loftslagsbreytingar hefur lagt mat á hugsanlega þróun í útstreymi gróðurhúsalofttegunda til næstu aldamóta og hefur í því sambandi skilgreint mismunandi sviðsmyndir sem byggja á forsendum um fólksfjölgun, efnahagsþróun, tækniþróun og aðgerðir til þess að draga úr útstreymi gróðurhúsalofttegunda.

Varfærnasta spá milliríkjanefndarinnar sem kom út árið 2007 gerir ráð fyrir því að styrkur koltvíoxíðs verði í besta falli 540 ppm. um næstu aldamót en í versta falli 970 ppm. Þessi aukning á að miklu leyti rætur að rekja til mannlegra athafna, þá einkum til bruna á jarðefnaeldsneyti og eyðingar skóga eins og áður segir.

Halldór Björnsson, doktor í haf- og veðurfræði hjá Veðurstofu Íslands, hefur dregið saman helstu niðurstöður áðurnefndrar skýrslu IPCC. Þar kemur m.a. fram að:
„Frá upphafi iðnbyltingar hefur hlýnað á jörðinni. Á síðustu 100 árum er hlýnun við yfirborð rúmlega 0,7°C. Ýmsar breytingar tengdar hlýnun eru merkjanlegar. Frostdögum hefur fækkað, jafnframt því sem óvenju köldum dögum fækkar, en heitum dögum fjölgar. Hitabylgjur eru tíðari.

Úrkomubreytingar eru ekki jafn eindregnar og hitabreytingar. Víða má merkja verulegar langtíma breytingar á magni úrkomu, en á öðrum svæðum hefur dregið úr henni. Á norðlægum svæðum fellur meiri úrkoma en fyrr sem rigning, en minni sem snjór. Mjög víða hefur helliregn aukist, jafnvel á svæðum þar sem dregið hefur úr heildarúrkomu. Tíðni flóða og þurrka hefur sumstaðar aukist.

Snjóhula hefur minnkað víðast hvar, sérstaklega að vorlagi. Á norðurhveli færðist vorbráðnun fram um nærri tvær vikur á tímabilinu 1972 til 2000. Snjór nær nú mestri útbreiðslu í janúar í stað febrúar áður. Í fjalllendi minnkar snjóhulan meira neðarlega í hlíðum þar sem áhrifa hlýnunar gætir frekar. Á suðurhveli jarðar er minna um snjóhulugögn en þau sýna ýmist minnkun eða engar breytingar á næstliðnum fjórum áratugum.

Hörfun jökla frá 19. öld er víðtæk og nær jafnt til fjalljökla á norður- og suðurhveli sem og í hitabeltinu. Líklegt er að ísmassi beggja stóru jökulhvelanna (á Grænlandi og á Suðurskautslandinu) hafi minnkað á tímabilinu 1993-2003.

Hafís á norðurhveli hefur minnkað, sérstaklega sumarísinn í N-Íshafi sem hefur minnkað um 7,4% á áratug. Mælingar sýna merkjanlega hlýnun sjávar á tímabilinu 1961 til 2003 og að varmainnihald efstu 700 m heimshafanna hefur aukist frá miðjum 6. áratugnum. Eðlismassabreytingar vegna hlýnunar heimshafanna haldast í hendur við hækkandi sjávaryfirborð.

Frá 1961 til 2003 hækkaði yfirborð sjávar að meðaltali um 1,8 mm á ári og frá 1993 um 3,1 mm á ári. Þáttur varmaþenslu í hækkun sjávarborðs vegna hlýnunar sjávar er verulegur. Þótt gögn um sjávarstöðu fyrr á tíð séu brotakennd þá er mikil vissa fyrir því að hraði sjávarborðshækkunar jókst á tímabilinu frá 1871 til 2000.
Aukning á styrk CO₂ í lofthjúpnum leiðir til aukinnar upptöku hafsins. Þetta sýrir hafið og hefur það súrnað um 0,1 pH stig að meðaltali frá upphafi iðnbyltingar. Takmarkaður vísindalegur skilningur er á áhrifum súrnunar á vistkerfi hafsins“.

Koltvísýringur er ekki einungis hættuleg gróðurhúsalofttegund heldur einnig undirstaða ljóstillífunar plantna sem binda kolefnisatómið en skila súrefni út í andrúmsloftið. Um helmingur af lífmassa plantna er kolefni sem aftur er undirstaða alls lífs á jörðinni. Því má segja að aukið framboð koltvísýrings í andrúmsloftinu sé auðlind á villigötum og í því felast tækifærin.

Tvær leiðir eru færar til þess að koma á jafnvægi í kolefnisbúskap jarðar og þær eru annars vegar að sporna við losun kolefnis út í andrúmsloftið og hins vegar skógrækt og uppgræðsla lands þar sem gróður hefur eyðst eða hangir á horriminni. Það er því allt að vinna með því að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda sem mest við megum en stuðla jafnframt að aukinni bindingu kolefnis og endursköpun öflugra gróðurvistkerfa.