É difícil estabelecer uma metodologia única de medida global de aquecimento terrestre, uma vez que, existem divergências entre cientistas e pesquisadores do mundo inteiro acerca das causas do aquecimento global e suas conseqüências. Para alguns, os sensores instalados na terra e na superfície dos oceanos mostram um aquecimento constante nas duas últimas décadas, já para outros, medidas feitas por satélites registram uma tendência ao resfriamento. Vale lembrar que o Protocolo de Quioto não estabeleceu metodologias específicas, apenas parâmetros a serem respeitados na emissão de gases.
Nos Estados Unidos e na Europa esse tipo de controle é feito desde 1960, com técnicas que apresentam pontos em comum. Na América do Sul, a grande maioria dos pesquisadores segue a metodologia americana, isto é, usam instrumentos de medição de temperatura e de concentração de gases causadores do efeito estufa, fabricados nos Estados Unidos. É possível estabelecer metodologias-padrão para cada tipo de análise que se está fazendo, afirma Magda Aparecida de Lima , pesquisadora da Embrapa Meio Ambiente: "posso estabelecer um método padrão para avaliar os fluxos de CO2 por solos agrícolas, em diferentes regiões do país, bem como posso estabelecer um método específico para avaliar emissões de metano (CH4) em sistemas de produção de bovinos e pastos em todo o Brasil. Portanto, depende do sistema que se está pensando em avaliar".A previsão futura de aquecimento global é feita com super-computadores de última geração, utilizando-se modelos complexos que levam em conta as propriedades dos oceanos, atmosfera e biosfera de modo integrado. Esses modelos são ainda simples, pois pouco se conhece acerca dos processos que governam as trocas de calor, carbono e radiação entre os diversos compartimentos do "Sistema Terra". A modelagem matemática pode ser usada para a obtenção de fatores de emissão de gases, com base em uma série de parâmetros inerentes aos sistemas de produção. Considerando-se todos os compartimentos do sistema, tem-se uma idéia do conjunto e os valores são resultantes da somatória dos processos.
José Marengo,pesquisador do Instituto de Pesquisas Espaciais, diz que para se medir as taxas do aquecimento global, usa-se a temperatura média, obtida a partir das temperaturas máximas e mínimas. Essa operação é realizada desde o século XVIII. A temperatura média global é resultado da soma das temperaturas médias do hemisfério norte e do hemisfério sul, observadas, por exemplo, em 3000 estações terrestres. Os cálculos são feitos em todas elas, seja anualmente, no verão ou no inverno, dividindo-se a soma das médias pelo número de estações terrestres.
Para se medir o aquecimento global, é usada uma variação de temperatura de um determinado período, além da variação da umidade do ar e de outras propriedades locais que possam interferir no resultado final. A figura ilustra essa variação em torno da média, no período entre 1850 e 2001.

Fonte: www.comciencia.br
O vídeo a seguir da série matemática multimídia mostra a ação reação e correlação entre efeito estufa e a estatística através das séries temporais, que podem ser definidas como um conjunto de observações feitas sequencialmente no tempo.