Die Atmosphäre besteht zu etwa 78 Prozent aus Stickstoff, zu 21 Prozent aus Sauerstoff und zu knapp 1 Prozent aus Edelgasen. Dazu kommt eine Gruppe von Gasen, die zusammen gerade einmal 0,1 Prozent ausmachen, ohne die es jedoch kein Leben auf der Erde gäbe: Die Treibhausgase.

Treibhausgase wirken wie die Glasscheiben eines Gewächshauses, indem sie das einstrahlende Sonnenlicht in Richtung Erdboden passieren lassen, jedoch die vom Erdboden zurückstrahlende Wärme zum Teil reflektieren.

Ohne den natürlichen Treibhauseffekt läge die globale Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche bei etwa -18°C anstatt bei komfortablen +15°C. Die Differenz geht zu rund zwei Dritteln (20,5°C) auf den in der Atmosphäre enthaltenen Wasserdampf zurück. Doch auch Kohlendioxid (7,2°C), Ozon und Lachgas (je etwa 2,5°C), Methan (0,8°C) und andere Gase (ca. 0,6°C) erhöhen die Temperatur.

Durch die Freisetzung von Treibhausgasen dreht der Mensch an der Klimaschraube und verstärkt den natürlichen Treibhauseffekt. Diese Verstärkung wird als vom Menschen verursachter, also anthropogener Treibhauseffekt bezeichnet.

Das Treibhauspotenzial einzelner Gase lässt sich berechnen. So führt allein der Anstieg des Kohlendioxidgehaltes (siehe Tabelle) dazu, dass pro Quadratmeter Erdoberfläche etwa 1,5 Watt mehr Energie in der Atmosphäre verbleiben. Das Treibhauspotenzial von Methan beträgt rund 0,5 Watt/m² zusätzlichen Treibhauseffektes, weitere 0,5 Watt/m² gehen auf die als Ozonkiller bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) zurück. Ebenfalls treibhausrelevant sind Lachgas (N₂O), Schwefelhexafluorid (SF₆) und die als FCKW-Ersatzstoffe eingesetzten Fluorkohlenwasserstoffe (FKW).

Der Energiegewinn aus diesem zusätzlichen Treibhauseffekt führt zu einem Anstieg der Temperaturen und einer Verstärkung der atmosphärischen Prozesse, wie z. B. Verdunstung oder Wind.

Mischungsverhältnisse von Treibhausgasen in der Atmosphäre seit 1765