Глобальное потепление связано с более общим явлением изменения климата, которое относится к изменениям во всей совокупности характеристик, определяющих климат. Помимо изменения температуры воздуха, изменение климата влечет за собой изменение характера осадков, ветров, океанических течений и других параметров климата Земли.
Обычно изменение климата можно рассматривать как сочетание различных природных сил, происходящих в различные временные рамки. С момента появления человеческой цивилизации изменение климата связано с "антропогенным" или исключительно антропогенным фактором, и этот антропогенный элемент приобрел более важное значение в индустриальный период последних двух столетий.
Термин "глобальное потепление" используется специально для обозначения любого потепления приповерхностного воздуха за последние два столетия, которое может быть связано с антропогенными причинами.
Для правильного определения концепций глобального потепления и изменения климата необходимо прежде всего признать, что климат Земли варьируется во многих временных масштабах, варьируя от продолжительности жизни отдельного человека до миллиардов лет. Эта переменная климатическая история обычно классифицируется в терминах "режимов" или "эпох".
Например, плейстоценовая ледниковая эпоха (около 2 600 000-11 700 лет назад) характеризовалась значительными колебаниями глобальной протяженности ледников и ледникового покрова. Эти колебания происходили в промежутках времени от десятков до сотен тысяч лет и были обусловлены изменениями в распределении солнечной радиации по поверхности Земли.
Распределение солнечного излучения известно как схема инсоляции и сильно зависит от геометрии земной орбиты вокруг Солнца и ориентации, или наклона, оси Земли относительно прямых солнечных лучей.
Кульминацией последнего ледникового периода, или ледникового периода, во всем мире стал последний ледниковый период, или ледниковый период, который был достигнут около 21 000 лет назад и который часто называют "Последним ледниковым максимумом". За это время континентальный ледниковый покров распространился далеко в среднеширотные районы Европы и Северной Америки, достигнув юга до современного Лондона и Нью-Йорка.
Среднегодовая температура в мире оказалась примерно на 4-5 °C (7-9 °F) холоднее, чем в середине 20-го века. Важно помнить, что эти цифры являются среднемировыми. На самом деле, в разгар последнего ледникового периода климат Земли характеризовался большим охлаждением в более высоких широтах (т.е. в направлении полюсов) и относительно небольшим охлаждением на большей части тропических океанов (вблизи Экватора).
Этот ледниковый интервал резко прервался около 11 700 лет назад, за которым последовал последующий относительно свободный ото льда период, известный как голоценовая эпоха. Современный период истории Земли условно определяется как период жизни в голоцене. Однако некоторые ученые утверждают, что голоценовая эпоха закончилась относительно недавно и что Земля в настоящее время находится в климатическом интервале, который по праву можно назвать Антропоценовой эпохой, то есть в период, когда люди оказывали доминирующее влияние на климат.
Хотя и менее драматичные, чем изменения климата, произошедшие в плейстоценовую эпоху, значительные колебания глобального климата все же произошли в течение голоцена. Примерно 9000 лет назад, в начале голоцена, характер атмосферной циркуляции и осадков, по-видимому, существенно отличался от сегодняшнего. Например, имеются свидетельства относительно влажных условий на территории, которая в настоящее время является пустыней Сахара.
Переход от одного климатического режима к другому был вызван лишь скромными изменениями характера инсоляции в пределах голоценового интервала, а также взаимодействием этих процессов с крупномасштабными климатическими явлениями, такими как муссоны и Эль-Ниньо/Южная осцилляция (ЭНСО).
В середине голоцена, около 5000-7000 лет назад, условия были относительно теплыми, возможно, более теплыми, чем сегодня, в некоторых частях мира и в определенные сезоны. По этой причине этот интервал иногда называют средне-голоценовым климатическим оптимальным. Относительная теплота средних приземных температур воздуха в это время, однако, несколько неясна.
Изменение характера инсоляции благоприятствовало более теплому лету в высоких широтах Северного полушария, но эти изменения также привели к прохладной зиме в Северном полушарии и относительно прохладной погоде в тропиках круглый год. Таким образом, любые общие изменения средней температуры в Западном полушарии или в мире в целом отражают баланс между конкурирующими сезонными и региональными изменениями. В самом деле, последние теоретические исследования климатической модели показывают, что средние глобальные температуры в среднем голоцене были, вероятно, на 0,2-0,3 °C (0,4-0,5 °F) холоднее, чем в среднем в конце 20 века.
В течение последующих тысячелетий условия, по-видимому, охлаждались относительно среднего уровня голоцена. Этот период иногда называют "неогляциальным". В средних широтах этот тренд охлаждения связывался с периодическими периодами наступления и отступления горных ледников.
