La temperatura media annua della Terra si aggira intorno ai  15°C. Il nostro pianeta deve questa sua condizione ottimale al fatto che esso è circondato da un sottile strato di gas, l’atmosfera, composta per il 78% di azoto e per il 21% di ossigeno; il restante 1% è costituito da altri gas in bassa concentrazione. La concentrazione dei gas si fa sempre minore via via che si passa dal livello del mare alla troposfera (fino a circa 10-15 Km di altezza) e poi alla stratosfera (fra i 10 e i 40 Km di altezza).

La Terra riceve continuamente dal Sole energia sotto forma di radiazione elettromagnetica di diversa lunghezza d’onda, da quella ultravioletta (con lunghezza d’onda “più corta”) seguita dalla radiazione visibile (prima blu, poi verde, arancione, rossa), fino alla parte infrarossa (con lunghezza d’onda ancora maggiore). La radiazione solare attraversa i gas dell’atmosfera e viene assorbita dalla superficie della Terra che, come quella di qualsiasi altro corpo caldo, emette anch’essa energia sotto forma di radiazione infrarossa con lunghezza d’onda “lunga”. La cosa positiva è che i gas dell’atmosfera lasciano passare l’energia inviata dal Sole e quella re-irraggiata dalla Terra verso lo spazio, più o meno nella stessa quantità e in modo da conservare la temperatura media della Terra praticamente costante intorno a 15 gradi.

Le attività umane (fin dal 1400 si è cominciato a bruciare il carbone) hanno alterato le concentrazioni medie dei gas atmosferici e hanno liberato in tutto il mondo grandi quantità di gas (CO₂ + CH₄ + CFC, HCFC, HFC, FC vari + N₂O) che influiscono sull’effetto serra naturale.

L’anidride carbonica, che da sola è responsabile di almeno la metà dell'effetto serra di origine umana, deriva soprattutto dalla combustione di fonti di energia fossile (circa 23 miliardi di tonnellate) e dalla combustione delle foreste tropicali (circa 6 miliardi di tonnellate). La natura (oceani e biomassa terrestre) ha limitate possibilità di assorbimento del carbonio prodotto dall’uomo, ed è proprio per questo motivo che il livello del carbonio nell’atmosfera continua ad aumentare. Nel corso degli anni Ottanta la concentrazione di CO₂ nell’atmosfera è cresciuta in media di 1,5 ppmV ( una parte su un milione di parti per unità di volume) all'anno arrivando a 365 ppmV (1999). L’aumento della concentrazione nell’atmosfera dei gas che aggravano l’effetto serra provoca un riscaldamento globale che ha come conseguenza ulteriori cambiamenti di clima.

Gli attuali modelli climatici prevedono un riscaldamento medio globale da 1°C a 3,5°C nei prossimi cento anni, nel caso che l’attuale tendenza del livello di emissioni continui. Il conseguente spostamento delle fasce climatiche e della vegetazione si verificherebbe a una velocità superiore alle capacità di adattamento della flora e della fauna: si potrebbe pertanto prevedere il collasso di molti ecosistemi naturali. La frequenza di eventi meteorologici estremi (siccità, alluvioni, tempeste) aumenterebbe e la superficie del mare si alzerebbe nei prossimi cento anni di circa 70 centimetri. Alcune zone verrebbero permanentemente sommerse e le inondazioni diventerebbero più frequenti. Le zone aride e i deserti tropicali e subtropicali si estenderebbero ulteriormente, soprattutto in quei paesi già oggi colpiti dal fenomeno della desertificazione. L'acqua diventerebbe un bene ancora più raro e in tutto il mondo si correrebbe il rischio di raccolti scarsi o pessimi.  

Per prevenire o almeno limitare questi effetti pericolosi, gli stati del mondo hanno firmato nel1992 a Rio de Janeiro un trattato giuridicamente vincolante. L’articolo 2 di questa Convenzione sul Clima contiene l’impegno a ridurre a livello mondiale le emissioni dei gas che hanno effetto sul clima in modo da “raggiungere la stabilizzazione della concentrazione dei gas che provocano l’effetto serra nell’atmosfera ad un livello che impedisca un pericoloso danneggiamento del sistema climatico da parte dell’uomo. Tale livello dovrebbe venir raggiunto in un periodo sufficiente  a permettere in modo naturale l’adattamento degli ecosistemi ai cambiamenti climatici.