Zo de stijging van de wereldgemiddelde temperatuur met 0,6 graden waarschijnlijk de sterkste en snelste opwarming van de laatste duizend jaar. In de 20e eeuw is de bedekking door sneeuw en ijs op het Noordelijk Halfrond afgenomen, terwijl de hoeveelheid neerslag hier op gematigde en hogere breedten 0,5 tot 1% per tien jaar meer is geworden. In de subtropen is de neerslag met 0,3% per tien jaar afgenomen. De zeespiegel is 10 tot 20 cm gestegen, voornamelijk door opwarming van zeewater en smeltwater van landijs.

De concentraties van de broeikasgassen kooldioxide en methaan in de atmosfeer zijn op dit moment de hoogste in minstens 650.000 jaar, blijkt uit de analyse van ijsboringen. De toename van deze concentraties sinds 1750 is voornamelijk het gevolg van menselijke emissies via de verbranding van fossiele brandstoffen, landbouw en veeteelt en veranderingen in landgebruik. De voortdurende stijging van de concentratie van kooldioxide in de atmosfeer was de afgelopen 10 jaar sneller dan ooit. De hogere concentraties van broeikasgassen houden de warmte langer vast in de atmosfeer, waardoor het klimaat opwarmt. Dit effect wordt steeds beter begrepen. Variaties in de instraling door de zon zijn vermoedelijk minstens vijf maal kleiner dan de invloed van broeikasgassen.

Computerberekeningen op basis van nieuwe scenario's laten zien dat die toename in deze eeuw zal leiden tot een stijging van de wereldgemiddelde temperatuur tussen 1,1 tot 6,4 graden en een zeespiegelstijging gemiddeld over de hele aarde van 18 tot 59 cm. Het IPCC stelt daarnaast dat de zeespiegel nog verder zou kunnen stijgen als gevolg van een versnelde afsmelting van het ijs van Groenland en Antarctica. Een bovengrens voor deze extra stijging kan momenteel niet gegeven worden. Op grond van het huidige inzicht in klimaatprocessen en terugkoppelingen in het klimaatsysteem mag men verwachten dat de zeespiegel nog eeuwenlang zal stijgen, zelfs als de concentraties van broeikasgassen zouden worden gestabiliseerd door reductie van de uitstoot.

Door nieuw onderzoek zijn de wetenschappers beter in staat om de natuurlijke variaties en het door mensen veroorzaakte broeikaseffect te scheiden. De natuurlijke variaties worden vooral veroorzaakt door vulkaanuitbarstingen, El Niño (periodiek warm water bij kust van Peru en langs de evenaar) en variaties in de intensiteit van de zon. Uit recent onderzoek blijkt dat de waargenomen opwarming in het eerste deel van de 20e eeuw een natuurlijke oorzaak heeft. De opwarming in de tweede helft van de 20e eeuw kan alleen goed begrepen worden als rekening wordt gehouden met menselijke invloed.