Mit globaler Erwärmung – umgangssprachlich auch „der Klimawandel“, „Erderwärmung“ oder auch „Erderhitzung“ – wird der gegenwärtige Anstieg der Durchschnittstemperatur der erdnahen Atmosphäre und der Meere bezeichnet. Es handelt sich um einen menschengemachten Klimawandel, der eine Folge von Netto-Treibhausgasemissionen ist, die seit Beginn der Industrialisierung durch Nutzung von fossilen Energieressourcen sowie nicht-nachhaltiger Forst- und Landwirtschaft entstanden sind. Die Treibhausgasemissionen erhöhen das Rückhaltevermögen für infrarote Wärmestrahlung in der Troposphäre, wodurch der natürliche Treibhauseffekt verstärkt wird. Wichtigstes Treibhausgas bei der derzeitigen globalen Erwärmung ist Kohlenstoffdioxid (CO2), dazu kommen weitere wie z. B. Methan und Distickstoffmonoxid. Die von der Messstation Mauna Loa gemessene mittlere CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre stieg von ursprünglich etwa 280 ppm vor Beginn der Industrialisierung auf inzwischen über 420 ppm.
Der Temperaturanstieg betrug im Vergleich zu 1850–1900 bis zu den 2010er Jahren nach Angaben des Weltklimarats IPCC etwa 1,1 °C. Seit den 1980er Jahren war jedes Jahrzehnt wärmer als das vorangegangene. 2024 war das heißeste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen; die Temperaturen lagen ca. 1,6 °C über dem Durchschnitt der vorindustriellen Referenzperiode. Die elf Jahre von 2015 bis 2025 waren die elf heißesten Jahre seit Aufzeichnungsbeginn. Ein vergleichbares Temperaturniveau gab es zuletzt am Ende der Eem-Warmzeit vor 115.000 Jahren. Seit etwa 2015 zeigt sich eine statistisch signifikante Beschleunigung der globalen Erwärmung. Der IPCC schreibt in seinem 2023 erschienenen Synthesebericht, dass es eindeutig ist, dass menschliche Aktivitäten, darunter hauptsächlich die Emission von Treibhausgasen, die Atmosphäre, die Ozeane und Landmassen erwärmt haben. Nach Abschätzung des IPCC sind 1,07 °C der 1,09 °C Erwärmung der Erdoberfläche zwischen 1850 und 1900 sowie zwischen 2011 und 2020 auf menschliche Aktivitäten zurückzuführen. Diese Aussage wird von anderen Sachstandsberichten gestützt; in der Wissenschaft besteht seit Mitte der 1990er Jahre ein wissenschaftlicher Konsens darüber, dass die gemessene globale Erwärmung nahezu vollständig vom Menschen verursacht wird. Die gegenwärtige Erwärmung verläuft erheblich schneller als alle bekannten Erwärmungsphasen der Erdneuzeit, also seit 66 Millionen Jahren. Ohne den gegenwärtigen menschlichen Einfluss auf das Klimasystem würde sich der seit einigen Jahrtausenden herrschende leichte Abkühlungstrend mit hoher Wahrscheinlichkeit weiter fortsetzen.
Der IPCC erwartet in seinem Sechsten Sachstandsbericht, dass die globale Erwärmung bis zum Ende des 21. Jahrhunderts bei einem Szenario mit sehr niedrigen Treibhausgasemissionen sehr wahrscheinlich 1,0 °C bis 1,8 °C erreichen wird, bei einem Szenario mit mittelstarken Emissionen 2,1 °C bis 3,5 °C, und beim Szenario mit sehr hohen Treibhausgasemissionen 3,3 °C bis 5,7 °C. Mit der bis 2020 umgesetzten Klimaschutzpolitik steuert die Welt auf eine Erwärmung von ca. 3,2 °C bis zum Jahr 2100 zu, bei einer Abkehr von den derzeitigen Technologie- und Klimaschutztrends oder einer höheren Klimasensitivität ist jedoch auch eine Erwärmung von mehr als 4 °C möglich. Die Internationale Energieagentur beziffert im World Energy Outlook 2021 unter den Annahmen des Stated Policies Scenario (STEPS) den Temperaturanstieg auf 2,6 °C; der Climate Action Tracker (Stand: Nov. 2025) gibt unter Policies & Action, d. h. unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Klimaschutzmaßnahmen, einen Erwartungswert für das Jahr 2100 von 2,6 °C an.
Dieser Klimawandel verursacht aufgrund seines Ausmaßes bereits heute negative Auswirkungen auf Natur und Menschheit. Verschiedene Ökosysteme wurden über die Grenzen ihrer Anpassungsfähigkeit hinaus belastet, sodass schon einige irreversible Folgeschäden entstanden sind. Wie schnell und folgenschwer der Klimawandel verlaufen wird, hängt stark von den umgesetzten Klimaschutz- und Klimaanpassungsmaßnahmen ab. Die negativen Klimawandelfolgen nehmen mit jedem weiteren Anstieg der globalen Erwärmung weiter zu. Spätestens seit 2020 benutzen die Vereinten Nationen regelmäßig die Bezeichnung Klimakatastrophe für das ungünstigste Szenario. Zu den laut Klimaforschung ermittelten und oft bereits beobachteten Folgen der globalen Erwärmung zählen je nach Erdregion: Meereis- und Gletscherschmelze, ein Meeresspiegelanstieg, das Auftauen von Permafrostböden mit Freisetzung von Methanhydrat, wachsende Dürrezonen und zunehmende Wetter-Extreme mit entsprechenden Rückwirkungen auf die Lebens- und Überlebenssituation von Menschen und Tieren (Beitrag zum Artensterben). Wie schwer die Folgen sind, ist abhängig von Ausmaß und Dauer der Erwärmung. Einige können unumkehrbar sein und zudem als Kippelemente im Erdsystem wirken (etwa die Freisetzung des Treibhausgases Methan aus den auftauenden Permafrostböden), mit unabsehbaren Folgen für die gesamte Biosphäre. Ohne wirksamen Klimaschutz bedroht der Klimawandel immer stärker Gesundheit und Lebensgrundlagen von Menschen, Tieren und Pflanzen sowie die Funktionsfähigkeit und biologische Vielfalt von Ökosystemen. Politisch hat diese Entwicklung international zu den Begriffen der Klimakrise und des Klimanotstandes geführt.
Nationale und internationale Klimapolitik versucht durch Klimaschutz und Anpassung an die bereits erfolgte Erwärmung die Folgen für Mensch und Umwelt abzumildern. Um die menschengemachte globale Erwärmung aufhalten zu können, müssen weitere energiebedingte Treibhausgasemissionen vollständig vermieden werden sowie fortan nicht vermeidbare Emissionen durch negative Treibhausgasemissionen mittels geeigneter Technologien, wie z. B. BECCS, DACCS oder Kohlenstoffbindung im Boden, kompensiert werden. Mit Stand 2016 waren bereits ca. 2⁄3 des CO2-Budgets der maximal möglichen Emissionen für das im Übereinkommen von Paris vereinbarte Zwei-Grad-Ziel aufgebraucht, sodass die weltweiten Emissionen schnell gesenkt werden müssen, wenn das Ziel noch erreicht werden soll. Möglicherweise ist das Zwei-Grad-Ziel nicht ambitioniert genug, um langfristig einen als Treibhaus Erde bezeichneten Zustand des Klimasystems zu verhindern, der zu insbesondere für den Menschen lebensfeindlichen Bedingungen auf der Erde führen würde.
Seit der Industriellen Revolution verstärkt der Mensch den natürlichen Treibhauseffekt durch den Ausstoß von Treibhausgasen, wie messtechnisch belegt werden konnte. Seit 1990 ist der Strahlungsantrieb – d. h. die Erwärmungswirkung auf das Klima – durch langlebige Treibhausgase um 43 % gestiegen. In der Klimatologie ist es heute Konsens, dass die gestiegene Konzentration der vom Menschen in die Erdatmosphäre freigesetzten Treibhausgase mit hoher Wahrscheinlichkeit die wichtigste Ursache der globalen Erwärmung ist, da ohne sie die gemessenen Temperaturen nicht zu erklären sind.
Treibhausgase lassen die von der Sonne kommende kurzwellige Strahlung weitgehend ungehindert auf die Erde durch, absorbieren aber einen Großteil der von der Erde ausgestrahlten Infrarotstrahlung. Dadurch erwärmen sie sich und emittieren selbst Strahlung im langwelligen Bereich (vgl. Kirchhoffsches Strahlungsgesetz). Der in Richtung der Erdoberfläche gerichtete Strahlungsanteil wird als atmosphärische Gegenstrahlung bezeichnet. Im isotropen Fall wird die absorbierte Energie je zur Hälfte in Richtung Erde und Weltall abgestrahlt. Hierdurch erwärmt sich die Erdoberfläche stärker, als wenn allein die kurzwellige Strahlung der Sonne sie erwärmen würde. Der Weltklimarat IPCC schätzt den Grad des wissenschaftlichen Verständnisses über die Wirkung von Treibhausgasen als „hoch“ ein.
Das Treibhausgas Wasserdampf (H2O) trägt mit 36 bis 66 %, Kohlenstoffdioxid (CO2) mit 9 bis 26 % und Methan mit 4 bis 9 % zum natürlichen Treibhauseffekt bei. Die große Bandbreite erklärt sich folgendermaßen: Einerseits gibt es sowohl örtlich wie auch zeitlich große Schwankungen in der Konzentration dieser Gase. Zum anderen überlappen sich deren Absorptionsspektren. Strahlung, die zum Beispiel von Wasserdampf bereits absorbiert wurde, kann von CO2 nicht mehr absorbiert werden. In Trockenwüsten oder eisbedeckten Kältewüsten, in der Wasserdampf nur wenig zum Treibhauseffekt beiträgt, ist somit der Anteil der übrigen Treibhausgase am Gesamttreibhauseffekt größer als in den feuchten Tropen.