Các mô hình khí hậu tự nhiên không thể mô phỏng sự ấm lên nhanh chóng quan sát thấy trong những thập kỷ gần đây nếu chỉ tính đến những biến động trong sản lượng mặt trời và hoạt động núi lửa. Vì Mặt trời là nguồn năng lượng chủ yếu của Trái Đất nên thay đổi trong ánh sáng mặt trời chiếu tới sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hệ thống khí hậu. Cường độ chiếu rọi của Mặt trời được đo trực tiếp bằng vệ tinh và những phép đo gián tiếp đã có từ đầu những năm 1600. Lượng năng lượng Mặt trời đến Trái Đất không có chiều hướng gia tăng. Các phép đo đạc chỉ ra hạ tầng khí quyển (tầng đối lưu) ấm lên trong khi thượng tầng khí quyển (tầng bình lưu) lạnh đi là một bằng chứng khác nói lên nguyên nhân gây biến đổi khí hậu gần đây là khí nhà kính. Nếu những biến động Mặt trời góp phần gây ra sự ấm lên đã quan sát thì kết quả dự kiến phải là cả tầng đối lưu và tầng bình lưu đều ấm lên chứ không như trường hợp thực tế.Các vụ phun trào núi lửa dữ dội là yếu tố tự nhiên lớn nhất trong thời đại công nghiệp. Nếu vụ phun trào đủ mạnh (sulfur dioxide vươn đến tầng bình lưu), một phần ánh sáng mặt trời có thể bị chặn trong vài năm với tín hiệu nhiệt độ kéo dài một thời gian cỡ gấp đôi. Trong kỷ nguyên công nghiệp, hoạt động núi lửa đã có những tác động không đáng kể đến khuynh hướng nhiệt độ toàn cầu. Hiện nay lượng khí thải CO2 từ núi lửa chỉ bằng chưa đến 1% lượng CO2 mà con người thải ra.
Các mô hình khí hậu tự nhiên không thể mô phỏng sự ấm lên nhanh chóng quan sát thấy trong những thập kỷ gần đây nếu chỉ tính đến những biến động trong sản lượng mặt trời và hoạt động núi lửa. Các phép đo đạc chỉ ra hạ tầng khí quyển (tầng đối lưu) ấm lên trong khi thượng tầng khí quyển (tầng bình lưu) lạnh đi là một bằng chứng khác nói lên nguyên nhân gây biến đổi khí hậu gần đây là khí nhà kính.