Die besondere Zusammensetzung der Atmosphäre bewirkt u. a., dass die Temperatur auf der Erdoberfläche konstant auf einem Niveau bleibt, auf dem sich unsere natürliche Lebenswelt entfalten kann. Diese Wirkung beruht auf dem sog. natürlichen Treibhauseffekt, der durch die in der Atmosphäre enthaltenen Spurengase – hauptsächlich Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4), Lachgas (Distickstoffoxid N2O), teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW), perfluorierte Kohlenwasserstoffe (FKW) sowie Schwefelhexafluorid (SF6) - verursacht wird. Diese Gase, die in ihrer natürlichen Konzentration nur rund drei Promille der Masse der Atmosphäre ausmachen, verhindern die Wärmerückstrahlung von der Erdoberfläche in das All soweit, dass auf unserem Planeten statt eisiger Weltraumkälte eine durchschnittliche Temperatur von 15°C herrscht. Sie werden deshalb auch als Treibhausgase bezeichnet.
Wenn ihr Anstieg nicht aufgehalten wird, wird sich die Konzentration dieser Gase in der Atmosphäre bis zum Jahr 2100 verdreifachen.

Menschliche Aktivitäten haben seit Beginn der Industrialisierung in starkem Maße zu einem Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre geführt. Wichtigste Ursache ist die Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Öl, Kohle und Gas, bei der unvermeidbar Kohlendioxid freigesetzt wird. Zu dem Anstieg der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen trägt zudem die fortschreitende Entwaldung des Planeten bei, da die Pflanzen und Bäume das Treibhausgas in erheblichem Maße absorbieren und damit eine der größten sog. Senken für das Kohlendioxid bilden.
Bedingt durch die anthropogenen Emissionen ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre seit dem Jahr 1750 bis heute um über 30 % gestiegen. Neben der CO2-Konzentration steigt durch menschliche Ursachen insbesondere auch der Methangehalt in der Atmosphäre. Die erhöhten Methanemissionen sind vornehmlich wasserbedeckten Reisfeldern und der Viehzucht mit ihren immer größeren Viehherden zuzuschreiben. Die Treibhauswirkung von Methan ist wesentlich stärker als die des CO2, allerdings wird das Methan in der Atmosphäre viel schneller wieder abgebaut als Kohlendioxid, dessen besonderes Risiko gerade in der langfristigen Anreicherung liegt.
Durch die rapide Zunahme der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre wird die Strahlungsbilanz verändert und der oben beschriebene Treibhauseffekt verstärkt. Dies hat zur Folge, dass sich die Durchschnittstemperaturen auf der Erdoberfläche erhöhen.
Vor allem die Industriestaaten sind für diesen zusätzlichen, unnatürlichen Treibhauseffekt verantwortlich. Global betrachtet waren die neunziger Jahre das wärmste Jahrzehnt seit 1861.
Während ein Bewohner Indiens jährlich etwa 1 Tonne CO2 verursacht, entfallen auf einen Europäer 9, auf einen US-Bürger sogar 20 Tonnen CO2. Sollte der steigenden Erwärmung in Zukunft nicht Einhalt geboten werden, hat das weitreichende Folgen weltweit. 

Den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisstand zu den klimatischen Auswirkungen der erhöhten Treibhausgaskonzentrationen hat das eigens zur umfassenden Auswertung der weltweiten Klimaforschung eingerichtete Gremium IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change) in einem Sachstandsbericht zusammengefasst. Nach dem Stand der Klimaforschung gilt es als sehr wahrscheinlich, dass die durch den Menschen verursachten Klimaveränderungen die natürliche und menschliche Lebenswelt ganz erheblich beeinträchtigen werden.
Sofern man weiter macht wie bisher ist aufgrund des vom Menschen verursachten zusätzlichen Treibhauseffektes damit zu rechnen, dass die durchschnittliche Erdoberflächentemperatur zwischen 1990 und 2100 um 1,4 bis 5,8 °C steigt. Durch die Wärmeausdehnung der Ozeane würde die Meereshöhe im gleichen Zeitraum um 9 bis 88 Zentimeter ansteigen. Es soll aber auch schon bei geringeren Erwärmungen mit Verschiebungen der Klimazonen und ganz erheblichen Veränderungen lokaler Klimabedingungen gerechnet werden.
Katastrophale Klimaveränderungen, die bereits heute in Ansätzen erkennbar sind, wären die Folge. Wird nichts unternommen, um diese Änderungen abzuschwächen, werden sie erhebliche Auswirkungen für das Ökosystem und unsere Wirtschaft haben. Dazu gehören:

• Geographische Verlagerungen des Auftretens verschiedener Spezies und/oder das Artensterben.
• Wasserressourcen: Veränderte Regenmuster werden sich in vielen Regionen belastend auf die Wasserressourcen auswirken, was wiederum die Trinkwasserversorgung und die Bewässerung beeinträchtigen wird.
• Extreme Wetterverhältnisse wie Wirbelstürme, Hochwasser, und Dürreperioden werden häufiger vorkommen und mit hohen Kosten für die Wirtschaft und mit menschlichem Leid verbunden sein.
• Überflutung von Küstenregionen und tief gelegenen Inselstaaten
• Bodendegradation: die warmen Jahreszeiten werden in den meisten kontinentalen Inlandsgebieten mittlerer Breitengrade trockener werden, was die Häufigkeit von Dürren und der Bodendegradation erhöht. Besonders gravierend wird dies in Gegenden sein, in denen Bodendegradation, Wüstenbildung und Dürren bereits jetzt ausgeprägt sind. Insbesondere in den warmen äquatorialen Klimazonen wird es durch Veränderung der Niederschlags- und Verdunstungsverhältnisse wahrscheinlich zu einer zunehmenden Austrocknung und Degradation der Böden sowie zu einem spürbaren Rückgang der Nahrungsmittelproduktion und Artenvielfalt kommen. Davon werden vor allem Entwicklungsländer betroffen sein, die ohnehin schon größte Schwierigkeiten bei der Nahrungsmittelversorgung haben.
• Tropenkrankheiten: mit der Klimaerwärmung werden ferner Tropenkrankheiten in bisher nicht betroffene Gebiete vordringen können.

Selbst wenn es gelingt, die Emissionen auf dem heutigen Niveau einzufrieren, wäre schon bis zum Jahr 2030 mit einer Verdoppelung und bis zum Jahr 2100 mit einer Verdreifachung des CO2-Gehalts der Atmosphäre gegenüber dem vorindustriellen Stand zu rechnen. Wenn sich der gegenwärtige Trend bei den Treibhausgasemissionen fortsetzt, werden sich allerdings die CO2-Emissionen im Zeitraum von 1990-2100 vermutlich noch von jährlich 7 Mrd. t auf etwa 20 Mrd. t nahezu verdreifachen. Eine solche ungebremste Entwicklung müsste folglich zu einer weiteren Vervielfachung der atmosphärischen Konzentrationen und zu einer drastischen Verstärkung des Treibhauseffekts führen. Um die atmosphärischen CO2-Konzentrationen langfristig auf einem Niveau zu stabilisieren, das in etwa dem Doppelten der vorindustriellen Konzentration entspricht, müsste nach Berechnungen der Klimaforschung der Treibhausgasausstoß weltweit um ca. 30 % reduziert werden.
Diese Prognosen der Klimatologen offenbaren uns auf dramatische Weise den dringlichen Handlungsbedarf. Angesichts der drohenden verheerenden Schäden für die soziale und natürliche Umwelt liegt es in der Verantwortung der globalen und nationalen Umweltpolitik, wirksame Maßnahmen für den Klimaschutz und zur Reduktion der Treibhausgasemissionen zu definieren. Wegen des berechtigten Anspruchs der Entwicklungsländer auf wirtschaftliche Entwicklung und dem damit zusammenhängenden Emissionszuwachs werden hohe Reduktionen von den Industrieländern erwartet.

Wegen der weltweiten Verursachung der Klimaerwärmung ist ein wirksamer Klimaschutz allerdings nur möglich, wenn möglichst alle Staaten - und insbesondere die Industriestaaten - ihre nationale Verantwortung wahrnehmen. Das setzt im internationalen Wettbewerb der Volkswirtschaften jedoch eine langfristige Kooperation und faire Verantwortungsteilung voraus. In diesem Sinne wurde auf dem "Umwelt-Gipfel" in Rio 1992 eine globale Klimarahmenkonvention verabschiedet. Ziel ist, die Konzentration der Treibhausgase auf einem Niveau zu stabilisieren, das eine Störung des Klimasystems verhindert. Dieses Niveau soll zudem in einem Zeitraum erreicht werden, der gewährleistet, dass die Ökosysteme sich auf natürliche Weise den Klimaänderungen anpassen können, die Nahrungsmittelerzeugung nicht bedroht wird und eine nachhaltige Entwicklung möglich bleibt.

Der Emissionshandel, der ab 2005 in Europa stattfindet, bietet die große Chance, CO2 dort zu reduzieren, wo dies am kostengünstigsten ist. Für den weltweiten Klimaschutz ist es unerheblich, wo Treibhausgas-Emissionen abgebaut werden. Entscheidend ist, dass sie abgebaut werden.