Hőátadás következtében a felmelegedő levegő sűrűsége csökken, felszáll, helyére nehezebb hideg levegő kerül. Ez a jelenség a konvekció.
Mindezek eredményeképpen a levegő alulról felfelé melegszik fel, felfelé haladva 100 méterenként hőmérséklete kb. 0,5 fokkal csökken.
A légkör a Napból érkező rövidebb hullámhosszú fényt könnyen átengedi, ami a földfelszínben elnyelődik. A földfelszín által kibocsátott sugárzás hullámhossza hosszabb, mint az elnyelt sugárzásé. A kisugárzásból származó energiát a légkör különféle gázai – széndioxid, vízgőz, metán, N2O, freon stb. – már nem engedik át, elnyelik és visszasugározzák a felszín felé, aminek köszönhetően egy hőcsapda jön létre. A jelenség teljesen hasonló az üvegházban tapasztaltakhoz, ezért üvegházhatásnak hívjuk.
Az üvegházhatás kb. 35 fokkal emeli a bolygó átlaghőmérsékletét. Az ipari forradalom óta emelkedik a légkörben az üvegházhatású gázok mennyisége, aminek következtében nő a levegő átlaghőmérséklete ez a jelenség a globális felmelegedés.
Üvegházhatású gázok pl.: szén-dioxid, vízgőz, metán, freon. A folyamatot gyorsítja a zöld növénytakaró csökkenése, mivel a növények a fotoszintézisük során kivonják a széndioxid egy részét a légkörből.
A globális felmelegedés következményeit nehéz előre jelezni. A Föld éghajlatát kialakító rendszer ugyanis igen összetett, és egyes elemei (szárazföldi jégtakarók, tengeri jég, tengeráramlások, csapadékzónák stb.) szoros kapcsolatban állnak egymással, befolyásolják egymást. Hatása helyenként változó mértékű, sőt ellentétes is lehet, ezért helyesebb klímaváltozásról beszélni.
- Megállíthatatlan az óceánok vízszintemelkedése.
- Az Antarktiszt övező tengeri jégtakaró összeomlása: 10 év. A jégborítás csökkenése miatt a beeső napsugárzásnak egyre nagyobb része nyelődik el, amitől még tovább melegszik a térség.
- A grönlandi jégtakaró eltűnése: minimum 300 év. A globális felmelegedés gyorsítja a jég visszahúzódását. A fogyatkozó jég csökkenő mechanikai terhelésével párhuzamosan emelkedik a kontinentális aljzat a térségben, további módosítva a gleccserek sebességét. A modellek alapján legrosszabb esetben a globális átlaghőmérséklet 3 fokos emelkedésétől a teljes grönlandi jégtakaró eltűnhet, ami akár hét méterrel is megemelheti a világtenger szintjét.
- A nyugat-antarktiszi jégself összeomlása: minimum 300 év. A jég vékonyodására itt a műholdas mérések mellett az elmúlt időszakban megfigyelt hatalmas jégtábla-leszakadások is utalnak.
- Az ún. atlanti termohalin cirkuláció összeomlása: 100 év. Ez a körforgás a tenger hőmérséklet- és sótartalom-változása nyomán alakul ki. A szárazföldről érkező, az olvadó jégtakarók miatt megnőtt mennyiségű édesvíz, valamint a változó hőmérséklet és a változó légköri páratartalom miatt módosul a tengervíz sótartalma, párolgása, ezektől pedig annak sűrűsége – ami átalakítja az áramlást.
- Az El-Nino déli oszcilláció felerősödése: 100 év. A jelenség keretében a dél-amerikai kontinens partvidékénél az óceán felszíne túl magas hőmérsékletű lesz, ami befolyásolja a csapadék mennyiségét és a tengeri bioszférát a térségben.
- Az indiai nyári monszun összeomlása: néhány év. Ez az indiai szubkontinens térségében jár nagy mennyiségű csapadékkal, változásai súlyos problémát okozhatnak, elsősorban a mezőgazdaság számára.
- A Szahara és a Száhel-öv területén a nyugat-afrikai monszun átalakulása közel 10 év múlva okoz majd változásokat. Itt egyelőre a modellek alapján a mainál akár csapadékosabb, de akár szárazabb viszonyok is kialakulhatnak.
Az Amazonas térségének és az északi erdőségek (tajga) átalakulása: közel 50 év. Itt a csapadék csökkenése, illetve a tajga esetében a növekedése okoz majd jelentős változást, amelynek pontos jellemzői és következményei egyelőre alig ismertek. A tanulmány szerint az emberi beavatkozás jelentősen felgyorsítja az idővel egyébként is bekövetkező változásokat. Leginkább az Antarktiszt övező tengeri jég és a grönlandi szárazföldi jégtakaró közelgő felbomlása kritikus. A modell előrejelzéseit ugyanakkor óvatosan kell értelmezni, az eredmények ugyanis erősen függenek egyelőre kevéssé ismert, de a számításoknál kulcsszerepet játszó bemeneti paraméterektől.