Fordi atmosfæren er et tyndt lag sammenlignet med jordens størrelse, står den over for mere alvorlige problemer fra menneskelig aktivitet end andre komponenter på planeten. Det er en blanding af mange gasser, men dets sammensætning ændrer sig. Hvis ændringerne fortsætter, kan problemerne i jordens atmosfære have negative konsekvenser for hele livet, men især for vores egen komplekse og energiintensive civilisation.
Drivhusgasser
Atmosfæren består hovedsageligt af nitrogen og ilt, men indeholder cirka 0,04 procent kuldioxid. Denne lille mængde kuldioxid lader sollys passere gennem atmosfæren, men fanger varmen produceret af sollyset, når det rammer jordens overflade. Vi producerer kuldioxid, når vi forbrænder fossile brændstoffer som olie og gas, og den tilsatte kuldioxid øger mængden af fanget varme. Kuldioxid fungerer som glasset i et drivhus og opvarmer jorden. Kuldioxid og nogle andre gasser, der virker på samme måde, såsom metan, kaldes drivhusgasser og hjælper med at forårsage global opvarmning.
Andre gasser
Et andet problem, som atmosfæren står over for, er forurening fra andre skadelige gasser. Ud over kuldioxid producerer fabrikker og kraftværker svovl- og nitrogenoxider. Disse forurenende stoffer kommer ind i atmosfæren via røgstabler, udstødningsventilatorer og fordampning, og atmosfæren fordeler dem over hele kloden. Når lokal forurening er alvorlig, kan den forårsage åndedrætsbesvær og forværre tilstande som astma og forårsage sur regn. I USA har Environmental Protection Agency tvunget industrier til at reducere udledningen af skadelige gasser, men nogle andre lande forurener stadig meget.
Ozonlag
Et af de øverste lag af atmosfæren, stratosfæren, der ligger fra 10 miles til 30 miles høj, indeholder ozon, som absorberer det meste af de skadelige ultraviolette stråler fra solen. Hvis alle disse stråler trængte ind i atmosfæren og nåede op på jorden, ville de skade planter, forårsage mutationer og give mennesker hudkræft. Nogle kemiske produkter, især kølemidler, såsom chlorfluorcarboner, kan stige op i stratosfæren og reducere mængden af ozon ved at interagere kemisk med den. Når der er mindre ozon, trænger flere ultraviolette stråler ind i atmosfæren og når jorden. Dette problem er mindre alvorligt nu, hvor brugen af chlorfluorcarboner i køling og klimaanlæg er begrænset.
Partikler
Forurening af atmosfæren med støv og partikler er et alvorligt problem, både lokalt og internationalt. Industrielle processer og eksplosioner kan frigive skadelige partikler i atmosfæren, deponere støvet over brede områder og derefter sprede det rundt om i verden, når det når det øverste stemning. Dette er af særlig bekymring, når vinden spreder pesticider, radioaktivitet eller andet farligt materiale. Der er fundet forurening fra pesticider i Arktis, og radioaktivitet fra nukleare ulykker, såsom Tjernobyl og Fukushima, spredt over store områder.