Les projections des modèles climatiques présentées dans le dernier rapport du Giec indiquent que la température de surface du globe est susceptible d'augmenter de 1,1 à 6,4 °C supplémentaires au cours du XXIe siècle. Les différences entre les projections proviennent de l'utilisation de modèles ayant des sensibilités différentes pour les concentrations de gaz à effet de serre et utilisant différentes estimations pour les émissions futures. La plupart des études portent sur la période allant jusqu'à l'an 2100. Cependant, le réchauffement devrait se poursuivre au-delà de cette date même si les émissions s'arrêtent en raison de la grande capacité calorifique des océans et de la durée de vie du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.Ce phénomène implique de fortes conséquences humaines et environnementales à moyen et long terme.Des incertitudes sur la hausse de température globale moyenne subsistent du fait de la précision des modélisations employées, et des comportements étatiques et individuels présents et futurs. Les enjeux économiques, politiques, sociaux, environnementaux, voire moraux, étant majeurs, ils suscitent des débats nombreux, à l'échelle internationale, ainsi que des controverses.

L'effet de serre et le changement climatique

L’effet de serre est un phénomène naturel : une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre vers l’atmosphère terrestre reste piégée par les gaz dits « à effet de serre », augmentant ainsi la température de la basse atmosphère (troposphère). Ces gaz sont essentiellement de la vapeur d'eau, et une infime partie est d’origine humaine. Sans cet effet, la température de surface de la Terre serait en moyenne de -18 °C[réf. nécessaire].L'augmentation actuellement observée des quantités de gaz à effet de serre, comme le CO2, contribue à renforcer l'effet de serre. Les concentrations actuelles de CO2 dans l'atmosphère surpassent de loin les taux des 650 000 dernières années. Elles sont passées de 280 ppm en 1970 à 379 ppm en 2005, et celles de méthane sont passées de 715 ppb à 1 774 ppba 3.Par ailleurs, la vitesse de croissance du taux de CO2 dans l'atmosphère augmente également, passant de +1,5 ppm par an de 1970 à 2000, à +2,1 ppm par an entre 2000 et 200766. Il a été prouvé par l’étude isotopique du carbone dans l’air que cette augmentation des quantités de gaz à effet de serre est due pour plus de la moitié à la combustion de matière carbonée fossile11,e 1, l'autre partie étant due essentiellement aux déboisements massifs3.Selon le quatrième rapport du Gieca 4, 49 milliards de tonnes équivalent CO2 sont émises annuellement par les activités humaines, réparties comme suit :

• La part due au secteur énergétique est de 25,9% ;
• suivie par l'industrie à 19,4% ;
• le secteur forestier à 17,4% ;
• l'agriculture à 13,5% ;
• les transports à 13,1% ;
• les habitations à 7,9% ;
• les déchets et eaux usées à 2,8%.

L’hypothèse d’un lien entre la température moyenne du globe et le taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a été formulée pour la première fois en 1895 par le Prix Nobel de Chimie Svante Arrhenius. Svante Arrhenius a démontré que l’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère risquait d’accroître très significativement la température de la planète. Il avait calculé qu’un doublement de la teneur en CO2 pourrait provoquer un réchauffement de 4 à 6 °C, des valeurs en cohérence avec les modélisations du XXIe siècle. Cet élément montre l'ancienneté d'une théorie scientifique du réchauffement climatique67.En 1938, l’ingénieur anglais Guy Callendar, puis en 1956 le physicien américain Gilbert Plass ont établi puis théorisé la relation entre l’accroissement des rejets industriels de CO2 et les premières observations de réchauffement climatique planétaire[réf. nécessaire]. Dans ce contexte, en 1957, les Américains ont mis en place des mesures de la concentration en CO2 de l’atmosphère à Hawaï. Cela a permis au climatologue américain Charles Keeling de produire en 1961 une première courbe confirmant une progression régulière de la concentration de CO268,69. Dès 1965, les conseillers scientifiques de la Maison Blanche ont averti le président Lyndon B. Johnson que le réchauffement risquait d’avoir des conséquences graves pour les USA[réf. nécessaire]. En 1970, le Massachusetts Institute of Technology (MIT) plaçait le réchauffement climatique parmi les problèmes environnementaux d'avenir les plus sérieux[réf. nécessaire]. Mais c’est seulement en 1979, lors de la première conférence mondiale sur le climat, à Genève, qu’a été avancée publiquement pour la première fois sur la scène internationale l’éventualité d’un impact de l’activité humaine sur le climat70.L’augmentation de l’effet de serre induit par l’ensemble des gaz à effet de serre est estimé à 2,3 W/m2. Les variations d'énergie rayonnée par le Soleil durant ses cycles d'activité est dix fois plus faible. L'éventuelle influence sur la formation des nuages d'un rayonnement cosmique galactique modulé par le vent solaire est actuellement à l'étude