溫室效應，又稱「花房效應」或「大氣效應」，是大氣層對大氣下層和地表的保溫作用。這一效應使得太陽短波輻射能夠透過大氣射入地面，而地面增暖後放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亞氮、氯氟烴以及水汽等溫室氣體所吸收，從而產生大氣變暖的效應。這些溫室氣體既能吸收來自太空的長波輻射，又能攔截地表向外放出的長波輻射，從而使大氣下層和地表溫度升高。
自工業革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應也隨之增強。這種增強導致了地球冰川消退、海平面上升、氣候帶北移等生態問題，以及局部地區在短時間內發生的急劇天氣變化，如高溫、熱浪、熱帶風暴、龍捲風等自然災害的加重。溫室效應還導致極熱天氣出現頻率增加，使心血管和呼吸系統疾病的發病率上升，同時加速流行性疾病的傳播和擴散，直接威脅人類健康。
大氣中的水蒸氣含量要高於二氧化碳等人為的溫室氣體，是導致自然溫室效應的主要氣體。研究表明，在中緯度地區晴朗天氣下，水蒸氣對溫室效應的影響占60%～70%，而二氧化碳僅占25%。儘管如此，二氧化碳隨著人類工農業活動的發展，排放量在逐年增加，成為對溫室效應貢獻最大的人為溫室氣體。