ปัญหาสภาพอากาศที่พบมากที่สุดคือภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ภาวะโลกร้อนเป็นความร้อนที่ผิดปกติของโลก มันเกิดขึ้นส่วนใหญ่จากการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกเช่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซมีเทนสู่ชั้นบรรยากาศของโลก นี่คือชั้นที่ประกอบด้วยก๊าซและเมฆ การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศหมายถึงการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของสภาพภูมิอากาศที่สามารถเปลี่ยนภูมิทัศน์มีอิทธิพลต่อชีวิตประจำวันของชุมชนและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเจริญเติบโตของพืช ปัญหาสภาพภูมิอากาศทั้งสองเกิดจากปัจจัยหลายอย่างแม้ว่ากิจกรรมของมนุษย์จะถูกตำหนิโดยชุมชนวิทยาศาสตร์เป็นเวลาหลายปี
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ผู้เชี่ยวชาญสังเกตว่าชั้นบรรยากาศของโลกกำลังร้อนขึ้นเล็กน้อย เหตุการณ์นี้ได้รับการชื่นชมจากชุมชนวิทยาศาสตร์ตั้งแต่แรกเพราะมันปกป้องโลกจากธารน้ำแข็งในยุคน้ำแข็งใหม่ อย่างไรก็ตามอัตราการอุ่นขึ้นกลายเป็นที่น่าตกใจว่านักวิทยาศาสตร์เริ่มทำการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการที่เหตุการณ์นี้อาจจะหยุดหรือลดลง
โดยธรรมชาติแล้วก๊าซเรือนกระจกจะดักจับพลังงานของดวงอาทิตย์บางส่วนในชั้นบรรยากาศโลกซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจก การแผ่รังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์สามารถผ่านก๊าซเหล่านี้ อย่างไรก็ตามการแผ่รังสีคลื่นยาวที่ควรจะถูกส่งกลับไปยังอวกาศรอบนอกกำลังถูกปิดกั้นโดยก๊าซเหล่านี้ซึ่งมันจะติดกับดักในชั้นบรรยากาศของโลก เมื่อมีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศจะมีการปล่อยรังสีมากขึ้นทำให้เกิดปัญหาสภาพภูมิอากาศเช่นภาวะโลกร้อน ภาวะโลกร้อนในที่สุดก็สร้างการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ
เมื่อหลายปีก่อนโลกมีการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดขึ้นเป็นเวลานาน ตัวอย่างเช่นสภาพอากาศเริ่มเย็นลงในยุคน้ำแข็ง แต่กลับกลายเป็นอากาศอุ่นขึ้นอีกครั้งหลังจากผ่านไปหลายล้านปี อย่างไรก็ตามตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศได้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมากขึ้น; การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลกระทบอย่างมากต่อโลกและทุกสิ่งบนโลกดังนั้นจึงกระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวิจัยอย่างกว้างขวาง สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในอดีตอันไกลโพ้นถือเป็นธรรมชาติอย่างแท้จริงเช่นการปะทุของภูเขาไฟและผลกระทบของอุตุนิยมวิทยา อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการเชื่อมโยงกับกิจกรรมของมนุษย์เช่นการปล่อยสารเคมีที่ใช้ในการปฏิบัติทางการเกษตรบางอย่าง
ซากดึกดำบรรพ์, ดิน, ต้นไม้และฝากน้ำแข็งเปิดเผยหลักฐานของแนวโน้มสภาพภูมิอากาศ ตัวอย่างเช่นรูปแบบแหวนการเจริญเติบโตของต้นไม้เป็นหลักฐานการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำฝนและอุณหภูมิ วงแหวนการเติบโตที่กว้างขวางเกิดขึ้นในช่วงที่มีอากาศเย็นหรือเมื่อมีปริมาณน้ำฝนเพียงพอ วงแหวนการเติบโตที่แคบเกิดขึ้นในช่วงที่อากาศอบอุ่นหรือเมื่อมีปริมาณน้ำฝนน้อย วันนี้หลักฐานโดยตรงของปัญหาสภาพภูมิอากาศและแนวโน้มถูกบันทึกโดยใช้เครื่องมือที่ทันสมัยเช่นดาวเทียม
