این تغییرات ممکن است از فرایندهای درونی زمین یا نیروهای خارج از آن (مانند نوسانات در شدت نور خورشید) یا در زمان‌های اخیر در اثر فعالیت‌های مربوط به تغییرات اقلیمی دست بشر حاصل شده باشد.به‌خصوص در کاربرد اخیر، در مقوله سیاست محیطی، اصطلاح تغییر اقلیم اغلب تنها به تغییرات جاری در اقلیم جدید اشاره می‌کند، از جمله بالا رفتن سطح متوسط دمای سطح (زمین) که به‌عنوان گرم‌شدن جهانی شناخته می‌شود. در برخی موارد، این عبارت با فرض رابطه علت و معلولی بشری نیز به‌کار می‌رود، همچنان که در کنوانسیون چارچوب تغییر اقلیمی سازمان ملل UNFCCC استفاده شده است. کنوانسیون اصطلاح نوسان پذیری اقلیمی را برای تغییراتی به کار می‌برد که منشأ غیرانسانی داشته باشند.
گرم شدن زمین یا گرمایش زمین (Global Warming) نام پدیده‌ای است که منجر به افزایش میانگین دمای سطح زمین و اقیانوس‌ها شده است. در طول ۱۰۰ سال گذشته، کرهزمین به‌طور غیرطبیعی حدود 74/0 درجه سانتی‌گراد گرمتر شده که این موضوع دانشمندان را نگران کرده است. برخی از دانشمندان معتقدند که دهه‌های پایانی قرن بیستم، گرمترین سال‌های ۴۰۰ سال اخیر بوده است. گزارش‌ها حاکی از آن است که ۱۰ مورد از گرمترین سال‌های جهان تنها از سال 1990تا سال 2007 به ثبت رسیده است که این میزان در ۱۵۰ سال گذشته بی‌سابقه بوده است. به‌نظر می‌رسد فعالیت‌های صنعتی در ایجاد این مشکل بسیار مؤثر است و به گرم شدن کره زمین کمک می‌کند.
از سال1880 اندازه‌گیری دمای هوای کره زمین آغاز شده است و تاکنون نیز ادامه دارد. پیش‌بینی می‌شود تا سال2014 زمین شاهد رکورد بی‌سابقه «گرم شدن» باشد. همچنین گفته می‌شود گرم شدن کرهزمین، در سال 2100 باعث خشکسالی شدید، گرمای سوزان و توفان‌های وحشتناک خواهد شد.
در مورد دلایل این پدیده، یک‌سری از تئوری‌ها بر تأثیر گازهای گلخانه‌ای بر این فرایند مبتنی است و برخی دیگر فرایندهایی نظیر فعالیت‌های آتشفشانی و زمین گرمایی و همچنین فعالیت‌های خورشیدی را دلیل این پدیده می‌دانند. استناد این دانشمندان برای گفته‌های خویش، وقوع دوره‌های سرد و گرم در طول مدت زمانی است که از عمر زمین می‌گذرد.
به عقیده بسیاری از دانشمندان با افزایش آگاهی‌های عمومی، مصرف بهینه سوخت و انرژی، افزایش سطح فضای سبز و جلوگیری از تخریب جنگل‌ها، بازیافت مواد و استفاده از انرژی‌های جایگزین سوخت‌های فسیلی مانند باد و خورشید می‌توان این پدیده و اثرات منفی آن بر زندگی بشر را کنترل کرد.
هیات بین‌المللی بررسی تغییرات آب و هوایی (IPCC) می‌گوید: تغییرات جوی که در سراسر جهان مشاهده می‌شود به احتمال خیلی زیاد ناشی از عواملی است که بشر در آنها دست دارد.
آکادمی ملی علوم آمریکا نیز فعالیت انسان‌ها و تولید گازهای گلخانه‌ای را علت اصلی این پدیده معرفی می‌کند.دانشمندان با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده از گیاهان، یخچال‌ها و سایر نمونه‌ها به این نتیجه دست‌یافته‌اند و معتقدند که این تحقیقات به‌طور قطعی تایید می‌کند که فعالیت‌های انسانی بر آب و هوا تأثیر می‌گذارد.
ولی برخی دانشمندان معتقدند که افزایش حرارت در سال‌های اخیر را می‌توان به فعالیت‌های خورشیدی و تابش آن نسبت داد. این گروه می‌گویند تصاعد دی اکسیدکربن و سایر گازهای گلخانه‌ای کمتر از آن است که تغییرات مشاهده شده را توجیه کند.همچنین نابودی و
آتش سوزی جنگل‌ها به‌عنوان یکی از دلایل گرم شدن دمای زمین مطرح شده است.
درحقیقت درختان با جذب دی‌اکسیدکربن، آن را ذخیره می‌کنند که در اثر سوختن، آن را آزاد می‌کنند. بنابراین آتش سوزی در جنگل‌ها می‌‌تواند به‌عنوان یکی از دلایل افزایش میزان دی‌اکسید کربن در اتمسفر و درنتیجه گرم شدن زمین مورد توجه قرار بگیرد. شایان ذکر است رویداد النینو میزان گرمای زمین را به‌طور موقت افزایش می‌دهد.
اثر گلخانه‌ای
تحقیقات نشان می‌دهند بین افزایش میزان گازهای گلخانه‌ای موجود در اتمسفر با گرم شدن کره زمین ارتباط مستقیمی وجود دارد.
زمین مقداری از انرژی خورشید را جذب و باقی آن را منعکس می‌کند. طی این فرایند طول موج نور تغییر پیدا می‌کند. بعضی از گازهای موجود در جو زمین، این تابش خروجی را جذب می‌کنند. این تابش عمدتاً در محدوده فروسرخ است. مولکول گازهای گلخانه‌ای، بسیار بیشتر از سایر گازها نور مادون قرمز را جذب می‌کند.
جذب انرژی توسط مولکول‌های گاز سبب جنبش مولکول و افزایش انرژی آن می‌شود. وقتی این اتفاق در مقیاس بزرگ رخ دهد، مانند این است که زمین را با یک پتو پوشانده‌ایم. دمای کل نواحی زمین افزایش می‌یابد. این پدیده اثر گلخانه‌ای و گازهایی که در آن مؤثرند، گازهای گلخانه‌ای نامیده می‌شوند.
تغییر شکل زیستگاه‌های طبیعی
ممکن است در محل‌های طبیعی مسکونی حیوانات و گیاهان تغییرات شدیدی روی دهد. بسیاری از گونه‌های‌زیستی مشکلات زیادی برای ادامه حیات در شرایط جدید خواهند داشت. برای مثال بسیاری از گیاهان گلدار، بدون طی کردن زمستانی سرد، شکوفه نخواهند زد.
تاثیرگرما بر آب‌ها
در هنگام گرم شدن هوا، دمای آب اقیانوس‌ها نیز افزایش می‌یابد و منجر به بروز مشکلاتی در اکوسیستم اقیانوس‌ها می‌شود. برای مثال گرم شدن آب‌ها ممکن است باعث بروز پدیده‌ای به نام سفیدی مرجان‌های دریایی شود. وقتی که آب گرم می‌شود، مرجان‌ها ماده‌ای را که عامل رنگ و تغذیه آنهاست از درون خود خارج می‌کنند.
در این حالت رنگ مرجان‌ها سفید می‌شود و چنانچه دمای آب به‌وضع طبیعی برنگردد، می‌میرند. گرمای افزوده همچنین منجر به وقوع بیماری‌هایی می‌شود که بر جانوران دریایی تاثیر‌گذار است.
تاثیر گرما بر آب و هوا
تکرار وقوع شرایط بحرانی آب و هوا منجر به خسارات زیادی می‌شود. تغییرات الگوهای بارش باعث افزایش سیلاب‌ها و خشکسالی در نواحی مختلف می‌شود. توفان‌ها و تندبادها، بیشتر و قدرتمندتر به وقوع خواهند پیوست.
شهر Lilypad
شهر Lilypad با وسعت 50هزار مترمربع در اقیانوس ها شناور است. نیمی‌از این شهر روی آب و نیمی‌دیگر زیر آب است. این شهر برای اسکان 50 هزار نفر طراحی شده است. در مرکز Lilypad محلی برای جمع آوری آب باران و تصفیه آن به آب شیرین وجود دارد. این استخر باعث غوطه ور ماندن Lilypad در سطح آب و زندگی انسان در اعماق آب می‌شود. ساخت پروژه با احداث 3لنگرگاه ادامه پیدا می‌کند. در ادامه 3 کوه ساخته و پوششی سبز آن را فرامی‌گیرد.
سازه کوهی گسترش یافته و سازه ای هیبریدی روی آن قرار می‌گیرد. سپس سازه را گسترش داده و طبقات نهایی را تکمیل می‌کنند و در انتها پوشش سبز روی آن قرار می‌گیرد .
در گرداگرد Lilypad پروانه هایی برای تبدیل نیروی باد به الکتریسیته که برای تامین برق شهر است، قرار گرفته است. در Lilypad کوه، برکه و دریاچه، لنگرگاه، فضای سبز سرپوشیده و پوشش زنده مجموعه با تامین انرژی سبز مجموعه این شهر را از شهرهای معاصر جهان جدا می‌کند.
طبق مطالعات گسترده در روانشناسی قبل از طراحی این عناصر در شهر Lilypadبرای انسان های ساکن یا تازه متولد شده، احساس فرامو ش شدن و افسردگی در سرگردانی را نداشته زیرا آن عناصر ذکر شده همگی در قاره ها موجود بوده و کم و کاستی نداشته به طوری که زندگی در این شهر مانند گردش به دور این کره خاکی با ویژگی های خود بوده که کمتر تجربه شده است. این مجموعه پیوند آشکار بین انسان و طبیعت و همزیستی انسان با طبیعت را باز گو می‌کند . این شهر در سفر به اقیانوس‌ها سفیری برای پیوند انسان و طبیعت بوده و این سازگاری را گسترش می‌دهد و در آینده کپی هایی از این شهر را در اقیانوس ها مشاهده می‌کنیم .