19世紀後半から、地球の平均気温は過去に例を見ないような急激な上昇を示している。その原因としては、人為起源の温室効果ガスに求める説が最も有力である（温暖化人為説）。この理論は、主に化石燃料の燃焼やその他の人間活動（農業や森林破壊など）によって、二酸化炭素他の温室効果ガスが増加したことが温暖化の大きな原因であるとするものである。
人類の活動の影響量、および将来の温暖化の影響に関する予測は、超長期を対象として地球全体の大気や水の状態を計算する必要がある。計算量を抑える必要性から、こうした予測はある程度の不確実性を持つ。しかし様々な予測手法とスーパーコンピュータを組み合わせたシミュレーションの努力により、その不確実性は年々狭まっている。現在ではより詳しく研究が進み、特に正負のフィードバック機構のような、気温上昇に影響を与えるプロセスや要素について精密な評価することができるようになりつつある。