Najpogostejši podnebni problemi so globalno segrevanje in podnebne spremembe. Globalno segrevanje je nenavadno segrevanje Zemlje. Povzroča ga predvsem porast toplogrednih plinov, kot sta ogljikov dioksid in metan, v zemeljsko atmosfero; to je plast, sestavljena iz plinov in oblakov. Podnebne spremembe se nanašajo na premik v elementih podnebja, ki lahko spremeni pokrajino, vpliva na vsakdanje življenje skupnosti in povzroči spremembe v rasti pridelkov. Obe podnebni težavi povzročajo številni dejavniki, čeprav velik del znanstvene skupnosti že leta očita človeške dejavnosti.
Na začetku 20. stoletja so strokovnjaki opazili, da se zemeljsko ozračje rahlo segreje. Ta pojav je znanstvena skupnost sprva cenila, saj je ščitila zemljo pred ledeniki nove ledene dobe. Stopnja segrevanja pa je postala tako zaskrbljujoča, da so znanstveniki začeli izvajati raziskave o tem, kako bi lahko ta pojav morda ustavili ali zmanjšali.
Seveda toplogredni plini ujamejo del sončne energije v Zemljino atmosfero, kar se imenuje učinek tople grede. Kratkovalovno sevanje sonca lahko prehaja skozi te pline; vendar dolgovalovno sevanje, ki naj bi se prenašalo nazaj v vesolje, ti plini blokirajo, kjer se ujame v zemeljsko atmosfero. Ko se v ozračje vnese več toplogrednih plinov, se ujame več sevanja, kar povzroči podnebne težave, kot je globalno segrevanje. Globalno segrevanje pa povzroča podnebne spremembe.
Pred mnogimi leti je Zemlja doživela spremembe podnebja, ki so se zgodile v daljšem obdobju. Na primer, podnebje je postalo hladnejše v ledenih dobah, vendar je postalo spet topleje po milijonih let. Od 18. stoletja pa so se podnebne spremembe dogajale hitreje; te spremembe so močno prizadele Zemljo in vse na njej ter tako spodbudile znanstvenike k obsežnim raziskavam. Vzroki podnebnih sprememb v daljni preteklosti veljajo za povsem naravne, kot so vulkanski izbruhi in meteorni vplivi. Podnebne spremembe v zadnjih letih pa so povezane s človekovo dejavnostjo, kot je sproščanje kemičnih spojin, ki se uporabljajo v nekaterih kmetijskih praksah.
Fosili, tla, drevesa in ledeniške usedline razkrivajo dokaze o podnebnih trendih. Na primer, vzorci rastnih obročev dreves dokazujejo premike padavin in temperature. V hladnem podnebju ali ob zadostnih količinah padavin nastane širok rastni obroč; ozek rastni obroč nastane v toplem podnebju ali ko je manj padavin. Danes se neposredni dokazi o podnebnih težavah in trendih beležijo s pomočjo sodobnih instrumentov, kot so sateliti.