در مناطق مختلف زمین، آب و هوا دائما در حال تغییر است. این فرآیند که در اصطلاح علمی به آن «تنوع اقلیمی» (Climate variability) گفته می‌شود کاملا طبیعی است. در شرایط عادی، تنوع اقلیمی باعث بروز تغییراتی در وضعیت متوسط متغیرهای جوی (مانند دما و بارندگی) در همه مقیاس‌های مکانی و زمانی، فراتر از وقایع منفرد جوی، می‌شود. حال اگر تنوع اقلیمی ماندگار بوده و به طور «اصولی» باعث تغییر در ویژگی‌های میانگین پارامترهای جوی در مقیاس‌های زمانی بیش از ۱۰ سال شود، «تغییرات اقلیمی» گفته می‌شود. تغییرات اقلیمی می‌تواند از فعالیت‌های انسانی ناشی شود و یا به عنوان بخشی از یک فرایند طبیعی ایجاد گردد. اما پژوهشگران بر این باورند که تغییرات اقلیمی عصر حاضر مستقیما ناشی از فعالیت‌های صنعتی انسان‌هاست.
 |
| بودجه سالانه انرژی زمین / منبع |
زمین و سیستم‌های جوی تقریبا تمام انرژی خود را از خورشید دریافت می‌کنند. در حالت عادی بخش عمده‌ای از این انرژی پیش از ورود به جو و یا پس از گردش در سیستم‌های جوی-سطحی به فضا بازتابانده می‌شود. اما گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسیدکربن که خاصیت اختلاطی بالایی با گازهای دیگر دارند باعث می‌شوند که بخش عمده‌ای از این انرژیِ در حال فرار، در درون سیستم‌های جوی و اقیانوسی محبوس شده و در زمین باز توزیع شود. در نهایت میزان انرژی ورودی و خروجی و نحوه گردش انرژی در زمین، «بودجه انرژی زمین» را تعیین می‌کند. با این تعریف، به باور اقلیم‌شناسان، بودجه انرژی زمین به دلیل فعالیت‌های بشری از جمله آزادسازی مقادیر بی‌سابقه گازهای گلخانه‌ای در جو از تعادل خارج شده است، به این صورت که نسبت «فرار انرژی از زمین به فضا» به «ورود انرژی به زمین از طرف خورشید» کاهش پیدا کرده است.
