增加地表温度可由增加地面接收的太阳短波辐射（通过改变地球轨道或太阳本身，或者减少被反射的那部分太阳辐射），或者通过增加温室气体浓度，减少地球表明的净长波辐射损失。近百年的全球增暖，太阳常数和地球轨道的波动很小，主要是人为温室气体增加造成的。

自工业化时代以来，人类活动大幅增加CO2等温室气体排放，大气中CO2的增长率为海洋吸收率的2倍，在1750，1980和2020年全球平均CO2含量分别为278， 339和415ppm（1ppm 代表百万分之一），自1750年已经上升137ppm （约50%），其中76ppm的涨幅出现于1980 年后，表明CO2排放加速。目前CH4和N2O浓度分别为1875ppb和332ppb （1ppb 代表10亿分之一）。以上三类主要温室气体含量目前已经远远超过了过去80万年的自然变化的范围：180-300ppm （CO2）（图3），330-800ppb（CH4）和200-280ppb（N2O）。 全球CO2浓度的增加主要是由于化石燃料的使用， CH4和N2O浓度主要是由于农业生产，毁林和化石燃料的使用。和1750年相比，这些主要温室气体增加导致大气层顶向太空外长波辐射每平方米减少约3.1W。这相当于在地球大气层顶平均多接收了3.1W的太阳短波辐射，太阳常数必须增加18W （从1360增加到1378W），约1.30%才能达到这个效果，而这远大于1750年以来太阳常数波动范围（大约2W，0.15%的太阳常数）。根据IPCC第四及第五次气候变化评估报告结论，1950年后的全球平均温度增加主要是温室气体增加贡献的。