Perubahan iklim secara harfiah adalah iklim yang berubah akibat suhu global rata-rata meningkat. Peningkatan emisi gas rumah kaca tersebut di atmosfer, khususnya CO2, telah memerangkap suhu panas di atmosfer bumi. Hal tersebut berdampak pada sistem cuaca global yang menyebabkan segala sesuatu mulai dari curah hujan yang tak terduga hingga gelombang panas yang ekstrim. Bumi telah melalui periode pemanasan dan pendinginan yang terkait dengan perubahan iklim berkali-kali. Hal yang saat ini menjadi perhatian utama dan disetujui oleh para ilmuwan adalah bahwa proses pemanasan yang terjadi jauh lebih cepat daripada yang telah dilakukan sebelumnya, dan bahwa pemanasan yang cepat disebabkan oleh peningkatan tingkat emisi buatan manusia.

Sebagian besar ilmuwan setuju bahwa penyebab utama pemanasan global saat ini adalah peranan manusia dalam efek rumah kaca. Gas rumah kaca menahan panas dari matahari dan tidak terpantulkan kembali ke angkasa. Hal ini menyebabkan atmosfer bumi memanas, yang dikenal sebagai efek rumah kaca. Hanya dalam 200 tahun, tingkat karbondioksida di atmosfer kita telah meningkat sebesar 30%.



Lalu gas apa saja yang mampu menahan panas ?
Karbon dioksida. Meski berupa komponen minor, akan tetapi karbon dioksida merupakan komponen penting pada atmosfer. Karbon dioksida terlepas dari proses alami seperti respirasi dan erupsi volkanik, serta akibat aktivitas manusia seperti penebangan hutan, penggunaan lahan, dan pembakaran fossil. Manusia telah meningkatkan konsntrasi CO2 di atmosfer sejak revolusi industry dimulai.
Metana. Suatu gas hidrokarbon yang terbentuk baik oleh proses alami maupun aktivitas manusia, seperti dekomposisi sampah, aktivitas pertanian dan peternakan. Meski jumlahnya lebih sedikit dari CO2, namun metana merupakan gas rumah kaca yang lebih aktif daripada karbon dioksida.
Nitro oksida. Gas rumah kaca yang dihasilkan oleh praktik pengolahan tanah, terutama penggunaan pupuk organic komersil, pembakaran bahan bakar fosil, produksi asam nitrat, dan pembakaran biomasa
Chlorofluorocarbons (CFCs). Senyawa buatan yang awalnya digunakan untuk berbagai macam industry, namun sekarang penggunaanya telah diatur ketat oleh persetujuan internasional mengingat kemampuannya dalam menghancurkan lapisan ozon.

Siklus air pada dasarnya merupakan kesetimbangan antara resapan, penguapan, dan tahapan yang terjadi antara keduanya. Temperatur yang semakin tinggi akan meningkatkan laju penguapan air menuju atmosfer, yang berdampak pada peningkatan kapasitas atmosfer untuk "menahan" air. Peningkatan evaporasi dapat menyebabkan kekeringan pada beberapa daerah dan peningkatan curah hujan pada daerah lain yang dapat memicu terjadinya banjir.



Dengan meningkatnya temperatur, manusia dan binatang akan membutuhkan semakin banyak air untuk memenuhi kebutuhan hidup mereka. Banyak aktivitas ekonomi penting seperti produksi energi, peternakan, dan pertanian yang membutuhkan banyak persediaan air. Jumlah air yang dapat digunakan untuk aktivitas tersebut semakin sedikit seiring dengan meningkatnya temperatur bumi serta meningkatnya persaingan untuk mendapatkan air bersih.

Kualitas air mengalami penurunan di beberapa daerah, terutama daerah yang mengalami peningkatan curah hujan. Peningkatan curah hujan menyebabkan masalah pada infrastruktur air, sebagaimana sistem penyaliran dan pengolahan air akibat menerima kenaikan volume air yang cukup besar. Peningkatan debit limpasan menuju sungai dan danau yang membawa banyak material endapan, humus, sampah, dan zat tercemar lainnya, akan membuat sungai dan danau sebagai sumber persediaan air bersih menjadi tercemar dan berbahaya bagi kesehatan serta membutuhkan pengolahan air lebih lanjut.

Disisi lain, sumberdaya air bersih sepanjang pantai mengalami ancaman seiring dengan peningkatan muka air laut. Peningkatan muka air laut akan menyebabkan infiltrasi ke air tanah dan mencemari persediaan air sehingga meningkatkan salinitas air tanah tersebut. Akibatnya, masyarakat perllu mencari sumber air tawar lain atau melakukan desalinasi.

Menurut data Badan Perencanaan Pembangunan Nasional (Bappenas), selama abad 20 Indonesia telah mengalami peningkatan suhu rata-rata udara di permukaan tanah sekitar 0,5 derajat Celcius. Rata-rata suhu Indonesia diproyeksikan meningkat 0,8 – 1,0 derajat Celcius antara tahun 2020 hingga 2050, jika dibandingkan periode tahun 1961 hingga 1990 (Bappenas, 2010 ).
Peningkatan suhu akibat perubahan iklim mengakibatkan semakin tingginya penguapan sumber air permukaan seperti sungai, danau dan waduk sehingga mengurangi jumlah air baku. Penguapan ini sekaligus menurunkan kualitas sumber air permukaan hingga batas bawah toleransi (tidak dapat diolah) akibat makin pekatnya bahan pencemar, salinitas dan mikroorganisme air pembawa wabah penyakit.
Sistem air tanah umumnya lebih tahan terhadap perubahan iklim daripada sumber air permukaan. Namun perlu diwaspadai, saat penguapan meningkat maka badan air tanah kehilangan lebih banyak air. Suhu tinggi juga mempercepat pembentukan kerak tanah sehingga tanah butuh waktu lebih lama agar dapat kembali ke kondisi maksimum untuk meresapkan air hujan. Akibatnya, total volume air yang masuk ke lapisan akuifer (lapisan penahan air) menjadi berkurang.



Curah hujan tinggi dengan periode yang lebih pendek tidak meningkatkan volume pengisian ulang air tanah tetapi justru meningkatkan limpasan, banjir ekstrem, erosi dan sedimentasi yang akan mengikis lapisan atas tanah (humus) yang sangat berharga karena subur.
Sementara naiknya muka laut (transgresi) dapat membuat batas antara air tanah dan air laut naik semakin jauh ke daratan (intrusi air laut) sehingga mencemari lebih banyak sumber air minum. Sejumlah model memproyeksikan peningkatan muka laut di Indonesia sebesar 6 – 8 milimeter per tahun, sehingga mencapai peningkatan sekitar 195 milimeter pada tahun 2030 dan 320 milimeter pada tahun 2050 (BAPPENAS, 2010).