Globalno segrevanje je izraz, ki se na splošno uporablja za opis premika povprečne temperature zemeljske površine od sredine 20. stoletja. Vzroki za globalno segrevanje so predmet nekaterih razprav, čeprav med znanstveno skupnostjo v veliki meri obstaja soglasje, formalizirano v poročilu Medvladnega sveta o podnebnih spremembah, da je večina zvišanja temperature od sredine 20. stoletja posledica človeško dejavnost. Pred sredino 20. stoletja so bili glavni vzroki za globalno segrevanje naravni dogodki, kot so vulkanska aktivnost in povečano sončno sevanje.
Eden glavnih vzrokov za globalno segrevanje je povečanje nekaterih toplogrednih plinov, ki absorbirajo infrardeče sevanje in ujamejo energijo segrevanja v ozračje. Ogljikov dioksid je eden glavnih toplogrednih plinov, po količini takoj za vodno paro, ravni ogljikovega dioksida v ozračju pa so se od industrijske revolucije povečale za skoraj 40 %. Ogljikov dioksid sproščajo ljudje v številnih različnih kontekstih, na primer v Združenih državah Amerike približno 40 % emisij ogljikovega dioksida izvira iz proizvodnje električne energije s sežiganjem fosilnih goriv, medtem ko so avtomobili odgovorni za še 33 % emisij.
Čeprav ni tako razširjen v ozračju, je metan še en toplogredni plin, ki je odgovoren za globalno segrevanje. Metan je približno 20-krat učinkovitejši pri lovljenju toplote kot ogljikov dioksid, v zadnjem stoletju pa so se ravni metana dvignile za skoraj 150%. Veliko metana se sprosti pri proizvodnji fosilnih goriv in z obsežno proizvodnjo goveda. Metan se proizvaja tudi na riževih poljih, in ker se je svetovno povpraševanje po rižu povečalo, je ta posamezen pridelek pomembno prispeval k proizvodnji metana.
Medtem ko so nekateri vzroki globalnega segrevanja lahko povezani neposredno s človeško dejavnostjo, se drugi pojavljajo kot kaskadni učinki. Ko se povprečna temperatura planeta poveča, se nekateri sistemi pokvarijo in lahko povečajo stopnjo globalnega segrevanja. Na primer, velik del severne zemljepisne širine planeta je prekrit s permafrostom, nekakšno trdno zamrznjeno prstjo. Ta permafrost je več deset tisoč let deloval kot ponor za številne toplogredne pline, vključno z ogljikovim dioksidom in metanom, in ko so se temperature dvignile, se je permafrost, ki je bil zamrznjen več kot 30,000 let, začel topiti. Poleg tega, da povzroči premik tal na pogosto nevarne načine, to povzroči tudi sproščanje plinov v ozračje, kar dodatno pospeši proces globalnega segrevanja.
Drugi kaskadni vzroki za globalno segrevanje vključujejo učinek ledenega albeda in zmanjšano sekvestracijo s strani oceanov. Ko se temperature dvignejo, se led na planetu topi, s čimer se zmanjša količina močno odbojne zemlje, ki je v preteklosti zmanjšala absorpcijo sonca, in poveča hitrost taljenja. Ko se oceani segrejejo, se gostota hranil zmanjša, kar vodi do zmanjšanja populacije diatomejev, kar posledično zmanjša sposobnost oceanov, da zadržujejo ogljik. Medtem ko obstajajo drugi majhni dejavniki, ki prispevajo k globalnemu segrevanju, je v veliki meri izpust ogljikovega dioksida in metana v ozračje tisti, ki naj bi bil odgovoren za vztrajno pospešeno segrevanje, ki poteka na svetu.