Soms wordt het begrip klimaatverandering gebruikt voor door mensen veroorzaakte veranderingen. Het begrip schommeling slaat vaak op een natuurlijke variatie van het klimaat. In het algemeen is het niet zo eenvoudig om een waargenomen klimaatvariatie aan één bepaalde oorzaak toe te schrijven. In dit artikel hanteren we het begrip klimaatverandering voor iedere variatie, ongeacht de oorzaak.
De begrippen schommeling en trend (ofwel aanhoudende verandering) hebben niet altijd dezelfde betekenis. Een langzame schommeling, bijvoorbeeld van millennia, kan op een tijdschaal van een eeuw worden gezien als een trend.
Zo warmde de aarde gemiddeld 5 tot 6 graden op in een tijdsbestek van achttienduizend jaar na het dieptepunt van een ijstijd. Vertaald in een temperatuurtrend is dit 0,003 graden per decennium. Op een tijdschaal van miljoenen jaren is dit echter geen trend maar een schommeling, een cyclus van ijstijden en interglacialen (warme perioden).
Om te bepalen of een waargenomen klimaatverandering een schommeling of een trend is over een bepaald tijdsbestek, is kennis van de oorzaken nodig. Bij oorzaken onderscheiden we toevallige fluctuaties (interne variabiliteit) en verstoringen van de energiehuishouding (stralingsforcering). Het kan hierbij gaan om zowel natuurlijke als menselijke oorzaken.
Een belangrijk onderdeel van klimaatverandering is El Niño en de tegenfase La Niña. Tijdens een El Niño is de wereldgemiddelde temperatuur hoger. Een sterke El Niño trad bijvoorbeeld op in 1998. Dat jaar ging daardoor de boeken in als warmterecord in de reeks van instrumentele metingen. Natuurlijke verstoringen op de energiehuishouding zijn bijvoorbeeld veranderingen in zonneactiviteit en in het stofgehalte door vulkaanuitbarstingen.
De toename van broeikasgassen, zoals kooldioxide, sinds de industriële revolutie is een menselijke stralingsforcering. Dit veroorzaakt een opwarmende trend. Deze stopt pas als het broeikasgehalte in de atmosfeer stabiliseert. Stijgende broeikasgasconcentraties veroorzaken sinds het midden van de twintigste eeuw het grootste deel van de waargenomen temperatuurtrend. Over deze periode is de temperatuurtrend niet constant. Dit komt door het optreden van natuurlijke invloeden in de vorm van interne variabiliteit en stralingsforcering (zie tabel).
De temperatuurverandering gaat in de laatste decennia aanzienlijk sneller dan de langjarige natuurlijke variaties. Dit maakt aanpassing aan klimaatverandering een steeds grotere uitdaging.
Tabel: waargenomen mondiale temperatuurtrends
| Periode | Beste schatting trend | Onzekerheidsmarge |
| 1998 - 2012 | 0,05 °C per decennium | -0,05 tot 0,15 °C per decennium |
| 1979 - 2012 | 0,16 °C per decennium | 0.12 tot 0.19 °C per decennium |
| 1951 - 2012 | 0,12 °C per decennium | 0,08 tot 0,14 °C per decennium |