Promieniowanie krótkofalowe Słońca docierające do Ziemi jest odbijane , absorbowane i rozpraszane. 3% promieniowani jest bezpośrednio odbijana przez górne warstwy atmosfery, 24% dociera do powierzchni Ziemi, pozostała część jest rozpraszana przez atmosferę. Z atmosfery 25% promieniowania trafia z powrotem w przestrzeń natomiast 26 na powierzchnie Ziemi. Pozostała część zostaje zabsorbowana. Promieniowanie krótkofalowe słońca pochłonięte przez powierzchnie lądów i oceanów oraz wszelkich przedmiotów na powierzchni Ziemi, zostaje oddawane w postaci promieniowania długofalowego (cieplnego). Promieniowanie to jest zatrzymywane w atmosferze przez gazy zwane cieplarnianymi. Są to m.in. dwutlenek węgla, metan, para wodna. Dzięki temu Ziemia magazynuje ciepło docierające do nas ze Słońca. Ten naturalny proces zwany jest efektem cieplarnianym lub szklarniowym. Bez niego warunki na Ziemi nie byłyby dla nas tak korzystne. Panowałaby znaczne niższa temperatura. Efekt cieplarniany zachodzi na Ziemi od miliardów lat. Głównym gazem szklarniowym jest dwutlenek węgla. Naturalnymi źródłami dwutlenku węgla są wybuchy wulkanów, procesy spalania i oddychania. Aby równowaga była zachowana dwutlenek węgla jest pochłaniany przez rośliny w reakcjach fotosyntezy oraz przez oceany (fitoplankton). Na początku istnienia naszej planety kiedy ziemska atmosfera znajdowała się w fazie tworzenia, dwutlenek węgla stanowił w niej ok. 70%. Efekt cieplarniany zachodził znacznie wolniej niż by się można było spodziewać ponieważ ówczesne słońce emitowało znacznie mniej energii niż obecnie. Wraz ze wzrostem dostarczanej energii słonecznej następowało ograniczanie zawartości dwutlenku węgla w wyniku coraz bujniej rozwijającego się świata roślinnego.
Do zachwiania równowagi doprowadził człowiek. W wyniku rewolucji przemysłowej do atmosfery ziemskiej trafia duża ilość dwutlenku węgla. Powstaje on podczas procesów spalania głównych surowców energetycznych tj. węgla kamiennego i brunatnego oraz ropy naftowej. Dodatkowo sytuacje pogarsza wycinanie lasów tropikalnych , stanowiących naturalną kontrolę ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Podobna rolę spełnia fitoplankton oceaniczny, który jest niszczony przez szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe (dziura ozonowa). W roku 1750 a więc przed rewolucją przemysłową stężenie CO2 w atmosferze wynosiło 280 ppm (part per milion), dziś wartość ta osiąga 360 ppm obj. Przewiduje się że do roku 2025 osiągnie poziom 450 ppm obj. Sytuacja to doprowadziła do drastycznego przyspieszenia efektu cieplarnianego i ocieplania się ziemskiego klimatu. Może doprowadzić to do katastrofalnych zmian. Na skutek topnienia lądolodów podniesie się poziom wód w oceanach, spowoduje to zatopienie dużych obszarów przybrzeżnych, często gęsto zaludnionych lub wykorzystywanych rolniczo. Dwutlenek węgla jest uważany za główne źródło problemu, jednak inne gazy takie jak metan czy para wodna posiadają znacznie większe właściwości pochłaniające ciepło.
Głównymi emitorami dwutlenku węgla do atmosfery są kraje wysoko uprzemysłowione. W wyniku szybkiego postępu i wielkiej liczby mieszkańców dołączą do nich szybki Chiny i Indie. Najwięcej tego gazu (25%) produkują Stany Zjednoczone. Mimo to nie podpisały one konwencji w Kioto, dotyczącej ograniczenia emisji CO2 do atmosfery. Oficjalnym tego powodem był argument że nie udowodniono dotychczas związku między ociepleniem klimatu a działalnością przemysłową człowieka. Układ w Kioto podpisany został przez wiele państw, które zobowiązały się ograniczyć emisje dwutlenku węgla do naszej atmosfery.
