如前所述，工业革命前大气中CO 2 含量是280ppm，如按目前增长的速度，到2100年CO 2 含量将增加到550ppm，即几乎增加一倍。全世界的许多气象学家都在努力研究，CO 2 含量增加一倍以后，到2100年全球的平均气温会增高多少？
目前采用的具体办法是，根据大气运动规律和物理状态变化规律，设计成数值模式进行计算。不过，由于人们对大气运动变化规律认识得还不够完善，采取的简化计算办法不同，各个模式的计算结果常相差很大。为此，80年代美国科学院组织了评估委员会，对这些模式的结果进行研究和综合评估，最终得出CO 2 倍增后全球平均气温将上升3℃土1.5℃，即1.5℃-4.5℃。这就是对本问题最有权威的组织--联合国IPCC第一次《报告》中采用的数字。
近年来，气候模式的模拟能力有了重大改进，这主要是考虑了大气中气溶胶（空气中悬浮的微小颗粒）的作用。因为在燃烧化石燃料放出CO 2 的同时也释放出了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶会遮挡部分阳光到达地面，因此使地面气温降低，起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达-0.5瓦／米2。即相当于CO 2 增温效应（1.56瓦／米2）的1／3，比甲烷的增温效应（+0.47瓦／米2）还略大。主要根据这个改进，IPCC在l996年公布的第二个《报告》中，把2100年CO 2 倍增后全球平均气温的升温值从1.5℃-4.5℃，修改为1.0℃-3.5℃。评估报告中还指出，由于海洋的巨大热惯性，到2100年这个增温值中大约只有50％-90％得以实现。
然而，模式计算结果还说明，全球平均增温1.0℃-3.5℃不均匀分布于世界各地，而是赤道和热带地区不升温或几乎不升温，升温主要集中在高纬度地区，数量可达6℃-8℃甚至更大。这一来便引起另一严重后果，即两极和格陵兰的冰盖会发生融化，引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄，引起大范围地区沼泽化。还有，海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评估报告中预计海平面上升70-140厘米（相应升温1.5℃-4.5℃），第二次评估报告中比第一次评估结果降低了约25％ （相应升温1.0℃一3.5℃），最可能值为50厘米。IPCC的第二次评估报告还指出，从19世纪末以来的百年间，由于全球平均气温上升了0.3℃-0.6℃，因而全球海平面相应也上升了10-25厘米。
全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区，因此后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上，44个小岛国组成了小岛国联盟，为他们的生存权而呼吁。
此外，研究结果还指出，CO 2 增加不仅使全球变暖，还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少，加上升温使蒸发加大，因此气候将趋干旱化。大气环流的调整，除了中纬度干旱化之外，还可能造成世界其他地区气候异常和灾害。例如，低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起和加剧传染病流行等。以疟疾为例，过去5年中世界疟疾发病率已翻了两番，现在全世界每年约有5亿人得疟疾，其中200多万人死亡。
但是，温室效应也并非全是坏事。因为最寒冷的高纬度地区增温最大，因而农业区将向极地大幅度推进。CO 2 增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物产量。还有论文指出，在我国和世界历史时期中温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期，等等。
当然，在大气温室效应这个问题上，也有不同意见。例如，过去有些科学家认为目前数值模式还不成熟，计算结果过于夸大；百年升高0.3℃-0.6℃属于正常气候变化，不能证明是大气温室效应所造成，等等。当然这是少数人的意见。
尽管如此，但对于目前大气中CO 2 浓度和全球温度正迅速增加，以及温室气体增加会造成全球变暖的原理，都是没有争论的事实。我们如果等到问题发展到了人类可以明显感知的水平，这时候往往已经难以逆转，那么就为时已晚。因此现在就必须引起高度重视，以便采取对策，保护好人类赖以生存的大气环境。
