全球气候变暖是人类亟需解决的关键问题。气候指一个地区大气的多年平均状况，通常由温度、降水、光照等气候要素的统计量来反映。气候变化是指长时期内气候状态的变化。气候变化有两方面表现形式：一是气候平均值的变化，如温度整体下降或者升高；二是气候离差值的变化，是指目前的气候状态偏离正常状态的程度，气候离差值增大，气候状态的不稳定性增加，气候异常将愈加明显。 全球变暖是目前气候变化的主要特征，其原因是大气中温室气体浓度上升导致温室效应增强。温室气体主要包括水蒸气（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）、三氟化氮（NF3）等，其中除水蒸气外的其他温室气体与人类活动关系密切，成为当前减排的重点。温室效应是指地球主要通过地表吸收来自太阳的辐射，并以长波辐射（热辐射、红外辐射）到宇宙。某些长波辐射被大气中的温室气体所吸收。这些被吸收的能量再向各个方向辐射，向上辐射的部分从大气较冷的高层消失到宇宙之中，向下辐射的部分使地表增温。 人类活动排放的温室气体快速增长，导致全球气候变暖、极端天气频发等一系列严重后果。根据政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）最近一次评估形成的《气候变化 2014 综合报告》，自 1850 年以来，全球人为 CO2 排放快速增长，导致地球表面温度趋势性上行，过去 30 年里，每 10 年的地球表面温度都依次比前一个 10 年的温度更高。人为温室气体排放与全球温升、海平面上升具有高度相关性。