Bei dem in der Atmosphäre natürlich vorhandenen Treibhauseffekt spielt Wasserdampf die wichtigste Rolle. Da der Mensch seit der Industrialisierung Treibhausgase in die Atmosphäre emittiert, kommt zum natürlichen noch ein anthropogener Treibhauseffekt hinzu. Bei diesem anthropogenen Treibhauseffekt ist das Kohlendioxid der Hauptverursacher.
Die Erdatmosphäre enthält einen natürlichen Anteil an Treibhausgasen. Dazu gehören – in der Reihenfolge ihrer Bedeutung – Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan, Distickstoffmonoxid (Lachgas) und Ozon. Ohne diese Gase wäre die Erde völlig vereist. Anstelle einer globalen Mitteltemperatur in Bodennähe von etwa 14°C, so wie sie tatsächlich beobachtet wird, würden vielmehr etwa -19°C herrschen. Diese Wirkung der in der Atmosphäre natürlich vorhandenen Treibhausgase ist der natürliche Treibhauseffekt. Durch die massive Verbrennung fossiler Energieträger, durch großflächige Entwaldung sowie Land- und Viehwirtschaft verursacht der Mensch zusätzliche Treibhausgase in der Atmosphäre. Den dadurch hervorgerufenen – zusätzlichen – Treibhauseffekt nennen wir anthropogenen Treibhauseffekt.
Beim natürlichen Treibhauseffekt ist der Wasserdampf ausschlaggebend: dieser verursacht etwa zwei Drittel des natürlichen Treibhauseffekts, der seit Jahrmillionen die Erde bewohnbar macht. Ein geringerer Teil stammt von CO2 und den restlichen Treibhausgasen.
Warum steht der Wasserdampf nicht stärker im Zentrum der Diskussionen um die anthropogene Klimaänderung? Weil der Wasserdampf zwar beim natürlichen, jedoch nicht beim anthropogenen Treibhauseffekt die Hauptrolle spielt. Denn die Atmosphäre nimmt – in Abhängigkeit von ihrer Temperatur – nur eine bestimmte Menge an Wasserdampf auf. So nimmt eine wärmere Atmosphäre mehr Wasserdampf auf als eine kalte. Bei gleichbleibender Temperatur kann der atmosphärische Wasserdampfgehalt also nicht stetig steigen. Anders verhält es sich beim Kohlendioxid: Seit Beginn der Industrialisierung bis in die Gegenwart stieg der CO2-Gehalt der Atmosphäre durch die vom Menschen verursachten – anthropogenen – Emissionen um rund 40 % (IPCC 2013) kontinuierlich an und hat etwa am 06.02.2023 mit einer Konzentration von 419.98 ppm (parts per million = 419,98 CO2-Moleküle auf eine Million Luftmoleküle) einen neuen Rekordwert erreicht (co2.earth/daily-co2).
Dennoch spielt Wasserdampf auch bei der anthropogenen Erwärmung des Klimas eine wichtige Rolle, weil der atmosphärische Wasserdampfgehalt von der Temperatur abhängt. Steigt nun die Lufttemperatur, nimmt auch der atmosphärische Wasserdampfgehalt zu und die zuvor eingetretene Erwärmung wird damit verstärkt. Wasserdampf wirkt somit als Verstärker einer durch Kohlendioxid und andere anthropogene Treibhausgase verursachten Erwärmung. Umgekehrt wirkt Wasserdampf auch als Verstärker einer Abkühlung, wie das bei Vereisungen in der Vergangenheit der Fall war. Kühlt sich die Atmosphäre ab, nimmt sie weniger Wasserdampf auf. Die Folge ist ein verringerter Treibhauseffekt, der die anfängliche Abkühlung verstärkt. Dieser Prozess ist eine wichtige positive (verstärkende) Rückkopplung im Klimasystem.
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