Zemes atmosfēra sastāv no skābekļa (21%), slāpekļa (78%), un citām gāzēm. To starpā ir tā saucamās siltumnīcefekta gāzes jeb SEG. SEG ir dabiskās un antropogēnās atmosfēras gāzveida sastāvdaļas, kas absorbē un reemitē infrasarkano starojumu. Tās ir oglekļa dioksīds (CO₂), metāns (CH₄), vienvērtīgā slāpekļa oksīds (N₂O), fluorogļūdeņraži (HFC), perfluorogļūdeņraži (PFC) un sēra heksafluorīds (SF₆), kā arī netiešās SEG – oglekļa monoksīds (CO), slāpekļa oksīdi (NO_x) un nemetāna gaistošie organiskie savienojumi (NMGOS). Tās darbojas kā sega ap Zemi, palīdzot uzturēt siltumu.

Galvenā siltumnīcefekta gāze ir oglekļa dioksīds (CO2). Oglekļa dioksīds rodas, dedzinot koku un pārakmeņojušos koku (fosilie kurināmie). Dabā tūkstošiem gadus pastāvēja oglekļa līdzsvars, jo dabiskie procesi un malkas dedzināšana ražoja oglekļa dioksīdu, bet augošie koki savukārt piesaistīja aptuveni tikpat daudz oglekļa dioksīdu. Pārakmeņojies koks jeb fosilais kurināmais (ogles, nafta, dabas gāze) rada daudz vairāk oglekļa dioksīdu. 20. gs. laikā strauji pieauga fosīlā kurināmā dedzināšana, kā arī mežu izciršana, mainot Zemes atmosfēras dabisko oglekļa īpatsvaru.

Kopš industriālās revolūcijas sākuma, šo gāzu sastāvs atmosfērā ir gandrīz dubultojies. Zinātnieki rēķina, ka rezultātā vidējā Zemes gaisa temperatūra ir pieaugusi par 0,3°C līdz 0,6°C pēdējos 100 gados un varētu vēl pieaugt no 1,5 līdz 6°C nākamos 100 gados, ja SEG izmeši netiek samazināti.

Lai gan lielākā daļa zinātnieku piekrīt, ka siltumnīcefekta gāzu īpatsvars atmosfērā un vidējā gaisa temperatūra uz Zemes palielinās, nevienam nav zināms par cik pieaugs Zemes vidējā temperatūra un kā šīs tendences varētu ietekmēt laika apstākļus un klimatu. Dažādi klimata modeļi paredz:

• pieaugs nokrišņu daudzums;
• būs vairāk vētras, viesuļvētras, sausums un plūdi;
• ledāju kušanas rezultātā celsies jūras līmenis, iespējams līdz 65 cm nākamo 100 gadu laikā.

Šīs pārmaiņas būtiski mainītu arī esošās mežu, lauksaimniecības un piekrastes zonas.