El calentamiento global es un término generalmente utilizado para describir el cambio en la temperatura promedio de la superficie de la Tierra desde mediados del siglo XX. Las causas del calentamiento global son un tema de debate, aunque existe en gran medida un consenso entre la comunidad científica, formalizado en un informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, de que la mayor parte del aumento de temperatura desde mediados del siglo XX se produjo como resultado de actividad humana. Antes de mediados del siglo XX, las causas principales del calentamiento global eran los eventos naturales, como la actividad volcánica y el aumento de la radiación solar.
Una de las principales causas del calentamiento global es el aumento de ciertos gases de efecto invernadero, que absorben la radiación infrarroja y atrapan la energía del calentamiento en la atmósfera. El dióxido de carbono es uno de los principales gases de efecto invernadero, justo detrás del vapor de agua en cantidad, y los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera han aumentado casi un 40% desde la Revolución Industrial. El dióxido de carbono es liberado por los seres humanos en varios contextos diferentes, por ejemplo, en los Estados Unidos aproximadamente el 40% de las emisiones de dióxido de carbono provienen de la generación de electricidad mediante la quema de combustibles fósiles, mientras que los automóviles son responsables de otro 33% de las emisiones.
Aunque no es tan frecuente en la atmósfera, el metano es otro gas de efecto invernadero responsable del calentamiento global. El metano es aproximadamente 20 veces más eficaz para atrapar el calor que el dióxido de carbono, y durante el último siglo los niveles de metano han aumentado casi un 150%. Una gran cantidad de metano se libera mediante la producción de combustibles fósiles y mediante la producción de ganado a gran escala. El metano también se produce en los arrozales y, a medida que ha aumentado la demanda mundial de arroz, este cultivo único se ha convertido en un contribuyente significativo a la producción de metano.
Si bien algunas causas del calentamiento global pueden vincularse directamente a una actividad humana, otras se presentan como efectos en cascada. A medida que aumenta la temperatura media del planeta, ciertos sistemas se descomponen y pueden aumentar la tasa de calentamiento global. Por ejemplo, una gran parte de la latitud norte del planeta está cubierta de permafrost, una especie de suelo sólido congelado. Este permafrost ha actuado como sumidero de muchos gases de efecto invernadero, incluidos el dióxido de carbono y el metano, durante decenas de miles de años y, a medida que las temperaturas han aumentado, el permafrost que ha estado congelado durante más de 30,000 años ha comenzado a derretirse. Además de hacer que el suelo se mueva de maneras a menudo peligrosas, esto también hace que los gases se liberen a la atmósfera, acelerando aún más el proceso de calentamiento global.
Otras causas en cascada del calentamiento global incluyen el efecto del albedo del hielo y la reducción del secuestro de los océanos. A medida que aumentan las temperaturas, el hielo del planeta se derrite, lo que reduce la cantidad de tierra altamente reflectante que en el pasado ha minimizado la absorción solar y aumenta la tasa de fusión. A medida que los océanos se calientan, la densidad de nutrientes disminuye, lo que lleva a una disminución de las poblaciones de diatomeas, lo que a su vez disminuye la capacidad de los océanos para secuestrar carbono. Si bien hay otros pequeños contribuyentes al calentamiento global, se cree que es en gran parte la liberación de dióxido de carbono y metano a la atmósfera lo que se cree que es responsable de la aceleración constante del calentamiento que tiene lugar en el mundo.