Fosil yakıtların yakılması, ormansızlaştırma, tarım ve arazi kullanımı değişiklikleri gibi insan etkinlikleri, küresel olarak sera gazlarının ve bazı bölgelerde de sülfat aerosollerinin atmosferdeki birikimlerini arttırmaktadır. Sera gazlarının birikimlerindeki artış atmosferi ısıtma eğilimi gösterirken, aerosollerdeki artış soğutma eğilimindedir. İklimsel değişebilirlik araştırmaları ve iklim senaryoları/modelleri, sera gazlarındaki ve aerosollerdeki bu değişikliklerin, sıcaklık, yağış, toprak nemi ve deniz seviyesi gibi iklimsel ve iklim ile ilişkili elemanlardaki küresel ve bölgesel değişiklikleri yönlendirdiklerini göstermektedir. Sera gazlarının ve aerosollerin etkilerini birlikte dikkate alan en duyarlı iklim modelleri, küresel ortalama yüzey sıcaklıklarında 2100 yılına kadar 1-3.5 C° arasında bir artış ve buna bağlı olarak deniz seviyesinde de 15-95 cm arasında bir yükselme olacağı düşünülmektedir. İçerdiği tüm belirsizliklere karşı, küresel ısınmanın sürmesi durumunda, bazı bölgeler için ekstrem yüksek sıcaklıklar, taşkınlar, yaygın ve şiddetli kuraklık olayları, onların doğal bir sonucu olan çalılık ve orman yangınları ile insan sağlığını ve ekosistemlerin işlevselliğini de içeren bazı ciddi potansiyel değişikliklerin olacağı oldukça yüksek bir olasılıkla tahmin edilmektedir.

Küresel ortalama yüzey sıcaklığının, 19. yüzyılın sonundan 1995 yılına kadar yaklaşık 0.3-0.6 C°'lik bir artış gösterdiği hesaplanmıştır. Küresel ısınma, özellikle 1980'li yıllardan sonra daha da belirginleşerek ve 1990'lı yıllarda yüksek değerlere ulaşmıştır.

Isınmada bölgesel dağılım

Gerçekte, küresel ortalama yüzey sıcaklığında gözlenen ısınma eğilimi, dünya üzerinde eşit bir coğrafi dağılış göstermemiştir; bölgesel farklılıklar belirgindir. Uzun süreli ısınma eğilimi, 40 °K ve 70 °K enlemleri arasındaki anakaralarda en fazladır. Buna karşılık, Atlas Okyanusu'nun kuzeyinde ve içerisinde Türkiye'nin de yer aldığı Doğu Akdeniz ve Karadeniz havzalarında, özellikle son 20 yıllık dönemde, ortalama yüzey sıcaklıklarında bir soğuma eğilimi egemen olmuştur. Ortalama hava sıcaklıklarındaki bu soğuma, Türkiye'nin kıyı bölgelerinde daha belirgindir .

Gece ve gündüz sıcaklıklarında değişim

Gece ve gündüz sıcaklıklarında ise: Minimum (gece en düşük) sıcaklıkların, en azından 20. yüzyılın ortalarından beri, maksimum (gündüz en yüksek) sıcaklıklara oranla iki kat daha fazla bir artış gösterdiği bilinmektedir. Günlük sıcaklık genişliğinde (maksimum ve minimum sıcaklıklar arasındaki fark), gecelerin gündüzlerden daha fazla ısınması ya da gece sıcaklıklarında bir ısınma ve gündüz sıcaklıklarında bir soğuma nedeniyle, dünyanın birçok bölgesinde genel bir azalma eğilimi gözlenmektedir. Özellikle gelişmiş dünyanın, kentsel hava kirliliğinin ve hızlı kentleşmenin yaşandığı büyük kentlerinde, günlük sıcaklık genişliğinde gözlenen azalma eğilimleri önemli düzeydedir. Bu değişimler, artan sera etkisine ek olarak, sıcaklık genişliğindeki azalmayla birlikte dünyanın birçok bölgesinde bulut örtüsünde gözlenen artışlarla açıklanmaktadır. Bulut örtüsündeki bir artış, hem gündüz Güneş ışığının bir bölümünü yere ulaşmadan tutarak, hem de geceleyin termik ışınımın kaçışına engel olarak, sıcaklık genişliğini daraltır. Günlük sıcaklık genişliğindeki daralma üzerinde, insan kaynaklı aerosoller de etkili olmuş olabilir.