Toplogredni plini so atmosferski plini, ki absorbirajo toploto in nato toploto ponovno oddajajo. Postopek nenehnega absorbiranja in sevanja ustvarja cikel, ki zadržuje toploto v ozračju; ta cikel se imenuje učinek tople grede. Človekove dejavnosti so povzročile povečanje ravni toplogrednih plinov v ozračju, kar ima za posledico povečan učinek tople grede. Okrepljeni učinek tople grede povzroča trend globalnega segrevanja, ki moti ekosisteme po vsem svetu. Toplogredni plini vključujejo ogljikov dioksid, vodno paro, metan in dušikov oksid.
Ogljikov dioksid
Emisije človeškega ogljikovega dioksida so najpomembnejši vzrok za globalno segrevanje. Približno dve tretjini človekovega ogljikovega dioksida izvira iz izgorevanja fosilnih goriv, dodatna tretjina pa je posledica krčenja gozdov. Ogljik je v gozdovih shranjen v rastlinskih snoveh, kot so drevesa in rastline. Fosilna goriva nastajajo večinoma z anaerobnim razkrojem zakopanih rastlinskih snovi, običajno v milijonih let. Ko se fosilna goriva sežgejo in gozdovi uničijo, se shranjeni ogljik sprosti v ozračje kot ogljikov dioksid. Od leta 2011 so bile ravni ogljikovega dioksida v atmosferi približno 35 odstotkov nad normalno in so naraščale.
Vodna para
Vodna para je najpogostejši toplogredni plin in ima največji splošni učinek na zadrževanje toplote v ozračju. Zaradi povečanega učinka tople grede se raven vodne pare v ozračju poveča zaradi pozitivne povratne zanke. Toplejše razmere povzročajo povečano izhlapevanje vode, toplejše ozračje pa lahko zadrži večje količine vodne pare. Kadar torej emisije toplogrednih plinov pri ljudeh povzročajo segrevanje, so povišane ravni vodne pare sekundarni učinek. Višja raven vodne pare nato ujame še več toplote in ustvari povratno zanko.
Metan
Metan, glavni sestavni del zemeljskega plina, je močan toplogredni plin, ki ujame približno 20-krat več toplote kot ogljikov dioksid. Atmosferske emisije metana se pojavljajo med vrtanjem zemeljskega plina, premogovništvom in drugimi industrijskimi procesi. Prebavni sistemi živine povzročajo približno 35 odstotkov človekovih emisij metana. Nekateri znanstveniki napovedujejo, da bodo trendi segrevanja stopili arktično permafrost, kar bo povzročilo velike izpuste metana in pozitivno povratno zanko, ki bo pospešila globalno segrevanje.
Dušikov oksid
Dušikov oksid obstaja v precej manjših koncentracijah v ozračju, vendar je zelo učinkovit toplogredni plin, ki zajame približno 300-krat več toplote kot ogljikov dioksid. Emisije dušikovega oksida pri človeku proizvaja predvsem kmetijski sektor. Ko se gnojila, bogata z dušikom, prebijejo v podzemne vodonosnike in reke, se razgradijo in tvorijo atmosferski dušik, stranski produkt pa je dušikov oksid. Emisije dušikovega oksida, ki jih povzročajo ljudje, predstavljajo med 6 in 10 odstotki povečanega učinka tople grede.