從科學上講，氣候變化是指氣候平均狀態隨時間的變化，即氣候平均狀態和離差（距平）兩者中的一個或兩個一起出現了傳統意義上的顯著變化。離差值越大，表明氣候變化的幅度越大，氣候狀態越不穩定。

    引起氣候變化的原因很多，多數指的是由于人類活動所引發的氣候變化，正如《聯合國氣候變化框架公約》（UNFCCC，以下簡稱公約）第一條所特指，“氣候變化”是指“經過相當一段時間的觀察，在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變全球大氣組成所導致的氣候變化。”UNFCCC因此將因人類活動而改變大氣組成的“氣候變化”與歸因于自然原因的“氣候變化”區分開來。

    氣候變化與溫室效應密切相關。溫室效應（又稱“花房效應”）是大氣保溫效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。自工業革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等輻射強迫高的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應也隨之增強，已引起全球氣候變暖等一系列嚴重問題，引起了世界各國的關注。