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Ursache der Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur ist die anthropogene Emission von Treibhausgasen. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ein zwischenstaatlicher Ausschuss, nennt die Erwärmung „eindeutig“. Mit mehr als 98 Prozent Wahrscheinlichkeit wurde mindestens die Hälfte der Erwärmung seit 1950 vom Menschen verursacht. Die Veränderungen vollziehen sich um ein Vielfaches schneller, als durch natürliche Prozesse oder eine Kombination aus ihnen erklärt werden könnte. Hätten die Menschen keine Treibhausgase emittiert, wäre es sogar eher etwas kälter geworden.

Um das Jahr 1900 überstieg die atmosphärische CO₂-Konzentration erstmals die Marke von 300 ppm und erreichte 2019 bereits 411 ppm. Wenn weitere Treibhausgase eingerechnet werden, entspricht die Summe mehr als 500 ppm CO₂-Äquivalenten (Butler u. Montzka 2020). Weniger als 450 ppm wären allerdings notwendig, um mit 66-prozentiger Wahrscheinlichkeit eine Erwärmung von 2°C (gemessen am Beginn der Industrialisierung) nicht zu überschreiten (IPCC 2021).

Da weiterhin CO₂ emittiert wird, nähert sich die Konzentration derzeit schnell einem Niveau, das der Planet zuletzt vor 50 Millionen Jahren im Eozän hatte. Damals war es im globalen Mittel 14°C wärmer als im vorindustriellen Zeitalter (Schneider et al. 2019). Weitere wichtige Treibhausgase wie Methan und Lachgas erreichten 2019 ebenfalls Rekordhöhen (World Meteorological Organization 2020). 2020 haben die Emissionen wegen der COVID-19-Pandemie zwar etwas langsamer, aber dennoch weiter zugenommen. Selbst wenn keine anthropogenen Einträge mehr hinzukämen, würde es Jahrtausende dauern, bis die atmosphärische CO₂-Konzentration wieder auf das vorindustrielle Niveau zurückkehrt. Die Erwärmung findet nicht gleichmäßig über alle Regionen der Erde statt, sondern differiert erheblich. So erfolgt beispielsweise die Erwärmung in der arktischen Region doppelt so schnell wie im globalen Mittel. Bereits jetzt hat die globale Erwärmung Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen auf allen Kontinenten.