Les concentrations mondiales de ces gaz à effet de serre dans l’atmosphère ont crû de façon notable depuis 1750. Celles du dioxyde de carbone (CO₂), du méthane (CH₄) et du protoxyde d’azote (N₂O) ont ainsi augmenté pour atteindre des niveaux sans précédent depuis au moins 800 000 ans.

Ainsi, la concentration atmosphérique mondiale du dioxyde de carbone a augmenté de 40 % depuis l’époque préindustrielle. Elle est passée de 280 parties par million (ppm) en 1750 à 400 ppm en 2015. Cette augmentation s’explique en premier lieu par l’utilisation de combustibles fossiles et en second lieu par les changements d’utilisation des sols (déforestation…).

Dans son 5^e rapport de synthèse intitulé « Changements climatique 2014 : rapport de synthèse » adopté en novembre 2014, le Giec précise que « l’influence humaine sur le système climatique est claire », que « le réchauffement du système climatique est sans équivoque » et que « les émissions de gaz à effet de serre ont augmenté depuis l’ère préindustrielle… » et que « leurs effets … sont, avec une probabilité extrêmement élevée, la cause dominante du réchauffement climatique observée depuis le début du XX^e siècle ».

Pour analyser les futurs possibles du climat sur Terre, le Giec a retenu 4 scénarios, chacun étant fondé sur un profil spécifique d’évolution des concentrations de gaz à effet de serre pour le XXI^e siècle et au-delà :
-    un scénario RCP2,6 à très faibles émissions avec un point culminant des émissions avant 2050 ;
-    un scénario RCP4,5 avec stabilisation des émissions à un niveau faible avant la fin du XXI^e siècle ;
-    un scénario RCP6,0 avec stabilisation des émissions à un niveau moyen avant la fin du XXI^e siècle ;
-    un scénario RCP8,5 pour lequel les émissions de GES continuent d’augmenter au rythme actuel.

Le pouvoir de réchauffement global
Afin d’être comparés ou additionnés, les gaz à effet de serre sont exprimés en équivalent CO₂ sur la base de leur potentiel ou pouvoir de réchauffement global (PRG). Ainsi, pour exprimer les émissions de gaz à effet de serre en tonnes équivalent CO₂ (t eqCO₂), les émissions de chaque gaz sont pondérées par un coefficient tenant compte de son PRG comparé à celui du CO^₂. Sur une période de cent ans, ce coefficient est par définition de 1 pour le CO₂, de 25 pour le CH₄, de 298 pour le N₂O et de 22 800 pour le SF₆. Sur une période de 100 ans, un kilogramme de méthane a donc un impact sur l’effet de serre 21 fois plus fort qu’un kilogramme de CO₂. Les hydrofluorocarbures (HFC) et les perfluorocarbures (PFC) recouvrent différentes molécules dont le PRG diffère. La valeur moyenne pondérée pour les HFC était ainsi de 6 685 en 1990 et de 2 093 en 2013, et celle pour les PFC de 8 843 en 1990 et de 9 069 en 2013. Les valeurs de PRG sont mises à jour en fonction de l’évolution des connaissances scientifiques.