גזי חממה הם גזים אטמוספריים הסופגים חום, ואז מקרינים מחדש את החום. תהליך הקליטה והקרינה המתמידים יוצר מחזור השומר על החום באטמוספרה; מחזור זה נקרא אפקט החממה. הפעילות האנושית הביאה לעלייה ברמות גזי החממה באטמוספירה, וכתוצאה מכך השפעת חממה משופרת. אפקט החממה המשופר גורם לטרנד התחממות כדור הארץ המשבש מערכות אקולוגיות ברחבי העולם. גזי החממה כוללים פחמן דו חמצני, אדי מים, מתאן ותחמוצת החנקן.
פחמן דו חמצני
פליטת הפחמן הדו-חמצני האנושי היא הגורם המשמעותי היחיד להתחממות כדור הארץ. כשני שלישים מהפחמן הדו-חמצני שנגרם על ידי האדם מקורם בשריפת דלקים מאובנים, ושליש נוסף נובע מכריתת יערות. פחמן מאוחסן בחומרים צמחיים, כגון עצים וצמחים, בתוך יערות. דלקים מאובנים נוצרים בעיקר על ידי פירוק אנאירובי של חומר צמחי קבור, בדרך כלל במהלך מיליוני שנים. כשנשרפים דלקים מאובנים ויערות נהרסים, הפחמן המאוחסן משתחרר לאטמוספירה כפחמן דו חמצני. נכון לשנת 2011, רמות הפחמן הדו-חמצני האטמוספריות היו בערך 35 אחוזים מהרגיל, ועולות.
אדי מים
אדי מים הם גז החממה הנפוץ ביותר, וזה עם ההשפעה הכללית הגדולה ביותר על החזקת אטמוספירה. בשל אפקט החממה המשופר, רמות אדי מים באטמוספירה עולות בגלל לולאת משוב חיובית. תנאים חמים גורמים לאידוי מוגבר של מים, כאשר האווירה החמה יותר מסוגלת להחזיק כמויות גדולות יותר של אדי מים. לכן, כאשר פליטת חממות אנושית גורמת להתחממות, רמות מוגברות של אדי מים הן השפעה משנית. לאחר מכן רמות אדי המים הגבוהות יותר לוכדות עוד יותר חום ויוצרות את לולאת המשוב.
מתאן
מתאן, המרכיב העיקרי של הגז הטבעי, הוא גז חממה חזק הלוכד חום גדול פי 20 מפחמן דו חמצני. פליטת מתאן אטמוספרית מתרחשת במהלך קידוחי גז טבעי, כריית פחם ותהליכים תעשייתיים אחרים. מערכות העיכול של בעלי החיים מייצרות כ- 35 אחוז מפליטת המתאן הנגרמת על ידי האדם. יש מדענים המנבאים כי מגמות ההתחממות ימיסו את פרפרוסט הצפוני, וכתוצאה מכך יש שחרורים גדולים של מתאן ולולאת משוב חיובית שתאיץ את ההתחממות הגלובלית.
חמצן דו חנקני
תחמוצת החנקן קיים בריכוזים קטנים בהרבה באטמוספירה, אך הוא גז חממה יעיל מאוד, הלוכד חום גדול פי 300 מכמות פחמן דו חמצני. פליטת תחמוצת החנקן האנושית מיוצרת בעיקר על ידי המגזר החקלאי. כאשר דשנים עשירים בחנקן עושים את דרכם לאקוויפרים ונהרות תת קרקעיים, הם מתפרקים לייצור חנקן אטמוספרי, עם תחמוצת החנקן כתוצר לוואי. פליטת תחמוצת החנקן הנגרמת על ידי האדם מהווה בין 6 לעשרה אחוזים מהשפעת החממה המשופרת.