במאה העשרים, בכללותה, עלו הטמפרטורות בכדור הארץ. יחד עם זה, ניתן לחלק את המאה לשלוש תקופות. ההתחממות ארעה בתחילת המאה ולקראת סופה, ובאמצע, בין השנים 1940 ו-1975, היתה התקררות. הרצף הזה מאפשר בחינה של שינויי האקלים והגורמים המשפיעים עליו.

ההתחממות בתחילת המאה נבעה בעיקר מפעילות מוגברת של השמש. ההתחממות לקראת סוף המאה העשרים נבעה בעיקר מעליה בריכוז הפחמן הדו חמצני. קיימים גורמים נוספים שהשפיעו על האקלים בשתי התקופות. מה גרם, אם כך, להתקררות באמצע המאה? מנגנון של "עמעום" קרינה השמש (solar dimming) בהשפעת חלקיקי זיהום באטמוספירה.

חלקיקי גפרה (סולפט) באטמוספירה מחזירים חלק מאנרגית השמש חזרה אל החלל וגורמים להתקררות. באמצע המאה העשרים עלה ריכוזם של חלקיקים כאלה באטמוספירה, בהשפעת שני גורמים.

1. פעילות תעשייתית מוגברת בעקבות מלחמת העולם השניה. בהעדר מנגנונים להפחתת זיהום אוויר, עלה ריכוז החלקיקים בחלק התחתון של האטמוספירה (טרופוספירה).

2. בכמה התפרצויות געשיות השתחררה כמות גדולה של אירוסולים לחלק העליון של האטמוספירה (סטרטוספירה).

צירוף הגורמים האלה היה משמעותי יותר, באמצע המאה העשרים, ממנגנונים אחרים שגורמים להתחממות. רמת פעילות השמש הייתה יציבה, והמגמה הנצפית היתה של התקררות. מנגנון מקביל קיים במחזור הטמפרטורה היומי. טמפרטורת המקסימום היומית מושפעת בעיקר מקרינת השמש הישירה, וריכוז גבוה של אירוסולים יוריד אותה משמעותית. הטמפרטורה הלילית המינימלית, לעומת זאת, מושפעת הרבה יותר מגזי חממה, והשפעת האירוסולים עליה צפויה להיות זניחה. ההבדלים האלה אכן התקיימו - בתקופת ההתקררות המדוברת, טמפרטורת המקסימום היומית ירדה, אך הטמפרטורות בלילה המשיכו לעלות, כמו בתחילת ובסוף המאה.

מנגנונים להגבלת זיהום האוויר הצליחו להוריד משמעותית את פליטת חלקיקי הסולפט לאטמוספירה. בשנות השבעים של המאה העשרים הפכה ההשפעה המצטברת של ריכוז גזי החממה משמעותית יותר מזו של האירוסולים, והמגמה הגלובלית חזרה להיות עלייה בטמפרטורות.

נקודה נוספת שראוי לציין היא שבשנת 1945 השתנתה שיטת המדידה של טמפרטורת מי הים. הטמפרטורות שנמדדו בשיטה החדשה נמוכות יותר באופן שאינו משקף את המציאות. תיקון ההטיה הזו צפוי למתן את מידת ההתקררות המיוחסת לאקלים באמצע המאה העשרים.