全球氣候變暖是人類亟需解決的關鍵問題。氣候指一個地區大氣的多年平均狀況，通常由溫度、降水、光照等氣候要素的統計量來反映。氣候變化是指長時期內氣候狀態的變化。氣候變化有兩方面表現形式：一是氣候平均值的變化，如溫度整體下降或者升高；二是氣候離差值的變化，是指目前的氣候狀態偏離正常狀態的程度，氣候離差值增大，氣候狀態的不穩定性增加，氣候異常將愈加明顯。
全球變暖是目前氣候變化的主要特征，其原因是大氣中溫室氣體濃度上升導致溫室效應增強。溫室氣體主要包括水蒸氣（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）、甲烷（CH4）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等，其中除水蒸氣外的其他溫室氣體與人類活動關系密切，成為當前減排的重點。溫室效應是指地球主要通過地表吸收來自太陽的輻射，并以長波輻射（熱輻射、紅外輻射）到宇宙。某些長波輻射被大氣中的溫室氣體所吸收。這些被吸收的能量再向各個方向輻射，向上輻射的部分從大氣較冷的高層消失到宇宙之中，向下輻射的部分使地表增溫。
人類活動排放的溫室氣體快速增長，導致全球氣候變暖、極端天氣頻發等一系列嚴重后果。根據政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）最近一次評估形成的《氣候變化 2014 綜合報告》，自 1850 年以來，全球人為 CO2 排放快速增長，導致地球表面溫度趨勢性上行，過去 30 年里，每 10 年的地球表面溫度都依次比前一個 10 年的溫度更高。人為溫室氣體排放與全球溫升、海平面上升具有高度相關性。
