Treibhausgase sind atmosphärische Gase, die Wärme absorbieren und dann die Wärme wieder abstrahlen. Der Prozess des kontinuierlichen Absorbierens und Abstrahlens erzeugt einen Kreislauf, der die Wärme in der Atmosphäre hält; Dieser Kreislauf wird Treibhauseffekt genannt. Menschliche Aktivitäten haben zu einem Anstieg der Treibhausgase in der Atmosphäre geführt, was zu einem verstärkten Treibhauseffekt führt. Der verstärkte Treibhauseffekt verursacht einen globalen Erwärmungstrend, der die Ökosysteme weltweit stört. Zu den Treibhausgasen zählen Kohlendioxid, Wasserdampf, Methan und Lachgas.
Kohlendioxid
Die Kohlendioxidemissionen des Menschen sind die wichtigste Ursache für die globale Erwärmung. Etwa zwei Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids stammen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, ein weiteres Drittel aus der Entwaldung. Kohlenstoff wird in Pflanzenmaterial wie Bäumen und Pflanzen in Wäldern gespeichert. Fossile Brennstoffe entstehen meist durch die anaerobe Zersetzung von vergrabenem Pflanzenmaterial, meist im Laufe von Millionen von Jahren. Wenn fossile Brennstoffe verbrannt und Wälder zerstört werden, wird der gespeicherte Kohlenstoff als Kohlendioxid in die Atmosphäre abgegeben. Im Jahr 2011 lagen die atmosphärischen Kohlendioxidwerte etwa 35 Prozent über dem Normalwert, Tendenz steigend.
Wasserdampf
Wasserdampf ist das am häufigsten vorkommende Treibhausgas und das mit dem größten Gesamteffekt auf die atmosphärische Wärmespeicherung. Aufgrund des verstärkten Treibhauseffekts steigt der Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre aufgrund einer positiven Rückkopplungsschleife an. Wärmere Bedingungen führen zu einer erhöhten Wasserverdunstung, wobei die wärmere Atmosphäre größere Mengen an Wasserdampf aufnehmen kann. Wenn daher menschliche Treibhausgasemissionen eine Erwärmung verursachen, sind erhöhte Wasserdampfwerte ein sekundärer Effekt. Die höheren Wasserdampfgehalte fangen dann noch mehr Wärme ein und erzeugen die Rückkopplungsschleife.
Methan
Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, ist ein starkes Treibhausgas, das etwa 20-mal so viel Wärme einfängt wie Kohlendioxid. Atmosphärische Methanemissionen treten bei Erdgasbohrungen, Kohlebergbau und anderen industriellen Prozessen auf. Das Verdauungssystem von Nutztieren produziert ungefähr 35 Prozent der vom Menschen verursachten Methanemissionen. Einige Wissenschaftler sagen voraus, dass Erwärmungstrends den arktischen Permafrost schmelzen werden, was zu großen Methanfreisetzungen und einer positiven Rückkopplungsschleife führt, die die globale Erwärmung beschleunigen wird.
Lachgas
Lachgas kommt in viel geringeren Konzentrationen in der Atmosphäre vor, ist jedoch ein sehr effizientes Treibhausgas, das etwa 300-mal so viel Wärme einfängt wie Kohlendioxid. Die menschlichen Lachgasemissionen werden hauptsächlich von der Landwirtschaft verursacht. Wenn stickstoffreiche Düngemittel in unterirdische Grundwasserleiter und Flüsse gelangen, zerfallen sie zu atmosphärischem Stickstoff mit Lachgas als Nebenprodukt. Vom Menschen verursachte Lachgasemissionen machen zwischen 6 und 10 Prozent des verstärkten Treibhauseffekts aus.