根据科学家的说法，地球形成于大约45亿年前，当时的气候与今日差异甚大。地球的气候不停地进行演变，然而岩石、冰和树木化石中留有的线索告诉我们很多关于地球气候的情况。科学家们已经推算出，在过去的65万年里，有七个冰川进退的周期（或所谓的 “冰河时代”），最后一个冰河时代在大约11700年前突然结束。这一时间点标志着现代气候时代以及人类文明的开始。在过去的11700年左右，地球上的气候一直是相对稳定的，这促进了许多物种的和现代社会的进化。

然而今天的气候变化在许多方面与过去的气候变化不同。自然原因的影响很小，甚至太阳活动和地球轨道的变化也不能完全解释我们今天看到的变化。毫无疑问，人类的活动是气候变化的主要驱动力，尤其是化石燃料（包括天然气、石油和煤炭）的使用，使大气中的二氧化碳（CO2）超载，从而加剧了温室效应。 此外，其他温室气体，如甲烷（CH4）和一氧化二氮在大气中达到创纪录的水平。因此，一方面，全球变暖正在加剧，另一方面，海洋由于吸收了二氧化碳而酸性增加，这个改变了的脆弱的生态系统正威胁着许多海洋物种的生存。因此，当务之急是解决气候变化问题，减少所有的温室气体排放，以保证我们和这个星球上所有其他物种共同生存。

自然温室效应是一个自然过程，从地球有大气层的时候就存在。大气层中的气体，主要由是二氧化碳[CO₂]、甲烷[CH₄]、一氧化二氮[N₂O]、臭氧[O₃]和水蒸气[H₂O]（称为 “天然温室气体”）留住太阳的热量，使地球表面平均温度维持在15摄氏度（59华氏度）的舒适值，从而给这个星球上的生命提供生存条件。如果没有这种自然效应，地球将成为一个不适合居住的冰冻星球。

地球的大气层由大约78%的氮气、21%的氧气、0.93%的氩气、0.04%的二氧化碳和其余0.03%的其他气体组成。地球大气中包含的天然温室气体，即使浓度很低，也对气候有根本性的影响。事实上，它们与氮气和氧气不同，能够吸收热辐射，以阻碍其退散回太空中。没有这些气体的地球气候将会非常寒冷（至少低33℃）。

火山可以影响地球的气候。在火山爆发期间，大量的气体（其中包括大量的二氧化碳）和火山灰被释放到大气中。注入的火山灰和其他尘埃颗粒通常迅速下降，对气候变化的影响不大，但它们长期悬浮在大气层中，遮挡进入的太阳辐射，会引起持续数月或数年的冷却效应，这取决于火山活动的强度；而二氧化碳（CO2）是一种温室气体，会导致全球变暖。

“太阳辐射 “被认为是地球上生命的先决条件，自古以来在一定程度上主导着一些重要的气候变化。所谓的 “太阳黑子”，即太阳表面的黑点，是测量太阳活动非常有用的参数。据观察，它们的数量每11年变化一次（所谓的 “太阳活动周期11年”），在这些周期中，太阳活动加强（这一时期的特点是形成facole），但在这个周期之后，太阳活动会减少。太阳活动的这些持续变化影响着地球上的全球和区域温度。

云层起着非常重要的作用：它们分散了来自太阳的光线，因此，地球表面接受的太阳辐射较少。云层还吸收地球表面发出的热辐射，然后再向各个方向释放。因此，这些能量（热量）的一部分被地球系统保留下来。

在对流层上部形成的云，被称为 “卷云”，通常非常薄，它们只为地球遮挡了一小部分太阳辐射。此外，它们冷的特性使它们向太空释放的热量很少，因此，它们产生吸收热量的效果。相反，更厚的低云，对全球平均气候有冷却作用，因为它们将大部分入射的太阳辐射反射回太空。

在目前的条件下，云层的冷却效应是主要的。

温盐环流（有时也称为 “大洋传送带”）由海洋环流中由盐分密度差异而非潮汐（月亮和太阳引力引起）驱动。 从本质上说，海水密度与温度和盐度高度相关（因此被称为 “温盐线”）。值得注意的是，冰的形成提高了盐度，而径流和冰的融化降低了盐度。这种 “传送带 “实际上传输了大量的热量，对气候产生了重大影响。例如，如果传送带的大西洋部分完全停止，北半球的空气温度将平均下降1-2℃，在北大西洋以上的地区将下降多达8℃。需要强调的是，由海洋表面冷热产生的盐度和温度差，也受到其他条件的影响，如包括蒸发和降水在内的表面淡水通量。