Voor de samenleving en voor de economie is dat van groot belang: denk aan de Peruaanse vissers, overstromingen, mislukte oogsten of juist overvloedige jaren voor de boeren. Met satellieten en boeien wordt de zeewatertemperatuur langs de evenaar gemeten, die aangeeft hoe sterk El Niño is. Ook wordt het luchtdrukverschil tussen Tahiti en Darwin in de gaten gehouden. Daaruit kan worden afgeleid hoe sterk de passaat is. Op basis van deze gegevens worden voorspellingen van de sterkte van El Niño en de gevolgen voor het weer over de wereld gemaakt, tot zo'n zes maanden vooruit (seizoensverwachtingen). De invloed van El Niño op het weer in Europa is relatief klein. Uit KNMI-onderzoek blijkt echter dat een sterke El Niño in de winter vaak wordt gevolgd door een nat voorjaar in ons land en omringende landen. De hoge wereldgemiddelde temperaturen van 1997 en 1998 worden voor een deel toegeschreven aan de zeer sterke El Niño.

Noord Atlantische Oscillatie (NAO)
De recente warme periode in Nederland hangt deels samen met een ongewoon sterke en standvastigheid van de Noord Atlantische index, een maat voor het gemiddelde luchtdrukverschil tussen de Azoren en IJsland. Een groot drukverschil gaat gepaard met een karakteristiek patroon van sterkere westenwinden. In de winters geeft dit door zeewind warmer weer. Uit waarnemingen is bekend dat de Noord Atlantische index onregelmatige slingeringen vertoont. Deze slingeringen noemt men de Noord Atlantische Oscillatie (NAO). Het is een natuurlijke, onregelmatige slingering die vermoedelijk vooral te maken heeft met het chaotische karakter van de atmosfeer. Onderzoek suggereert dat het broeikaseffect de NAO zou kunnen beïnvloeden, maar duidelijkheid in hoeverre dit heeft bijgedragen aan de opwarming is er nog niet.
De activiteit van de zon vertoont een duidelijke cyclus van 11 jaar. Als de zon actiever is vertoont haar oppervlak zowel meer zonnevlekken als meer explosieve fakkels. Sinds 1979 zijn er nauwkeurige satellietwaarnemingen beschikbaar waaruit blijkt dat de intensiteit van de zonnestraling in de pas loopt met die 11-jarige cyclus van zonneactiviteit. Maar de 11-jarige variaties in de zonnestraling zijn klein en daarom verwacht men dat ze maar beperkte invloed hebben. In de waarnemingen zijn ze dan ook niet of nauwelijks terug te vinden. Daarnaast zijn er aanwijzingen dat de activiteit van de zon ook langzame variaties vertoont. Deze langzame variaties zouden wel een merkbare invloed op het klimaat hebben en mogelijk hebben bijgedragen aan de lage wintertemperaturen in de zeventiende eeuw en aan de opwarming in de eerste helft van de twintigste eeuw. Verder onderzoek is echter gewenst. Ook wordt wel gesuggereerd dat de zon nog op een andere manier dan via de zonnestraling invloed zou kunnen hebben op het klimaat, maar dit is nogal speculatief. (zongedreven klimaatveranderingen WAB)

Grote vulkaanuitbarstingen kunnen veel stof in de atmosfeer brengen. Dit stof reflecteert zonlicht en heeft daardoor een koelend effect. Gewoonlijk verdwijnt het stof binnen een paar jaar vanzelf weer uit de atmosfeer. Satellietwaarnemingen bevestigen dat sterke vulkaanuitbarstingen een flinke invloed kunnen hebben op de warmtebalans van de aarde. Zo wordt de tijdelijke onderbreking van de stijging van de wereldgemiddelde temperatuur in 1992 en 1993 toegeschreven aan de uitbarsting van de vulkaan Pinatubo op de Filippijnen in juni 1991.

Een andere bron van variatie is de oceaan, bijvoorbeeld wanneer oceaanstromingen zich verleggen. We lazen al dat de oceaan bij het ontstaan van El Niño een belangrijke rol speelt. Ook elders op aarde hebben variaties in de oceaan invloed op het klimaat. Bepaalde oceaanstromingen zijn zeer gevoelig voor veranderingen in de atmosfeer. Het klimaat in Europa wordt sterk beïnvloed door de noordwaartse stroming in de Atlantische Oceaan die afkomt van de warme Golfstroom. Volgens sommige berekeningen stopt deze stroming als er meer zoet water komt in het noorden, bijvoorbeeld door meer neerslag of smeltwater van gletsjers of ijskappen. Dit lijkt ongeveer 12000 jaar geleden ook al eens gebeurd te zijn bij het afsmelten van het ijs van de laatste IJstijd. Zo'n verandering zou tot een abrupte regionale klimaatverandering kunnen leiden. Meteorietinslagen kunnen ook een abrupte klimaatverandering teweegbrengen. Het uitsterven van de Dinosauriërs (65 miljoen jaar geleden) zou veroorzaakt kunnen zijn door de inslag van een meteoriet. Dergelijke inslagen zijn echter niet voorspelbaar en daarom is het voor klimaatonderzoekers onmogelijk om er in klimaatvoorspellingen rekening mee te houden.

Door industrie, ontbossing, verkeer, energieverbruik in het huishouden, landbouw en veeteelt brengt de mens extra broeikasgassen in de atmosfeer. CO₂ is het belangrijkste broeikasgas. Niet alle CO₂ die uitgestoten wordt, blijft in de atmosfeer. Ongeveer de helft wordt opgenomen door de oceaan en de biosfeer. Hoe en waar precies is nog onduidelijk. Extra CO₂, dat wel in de atmosfeer blijft, is herkenbaar afkomstig van fossiele brandstoffen. Andere broeikasgassen zijn methaan (CH₄), lachgas (N₂O), CFK's en ozon (O3, zie kader). Door de toename van de concentratie van broeikasgassen wordt het broeikaseffect van de dampkring versterkt. Dit versterkte broeikaseffect leidt tot een warmer klimaat en meer neerslag. Op grote schaal kunnen wetenschappers deze veranderingen veroorzaakt door de mens onderscheiden van natuurlijke klimaatveranderingen.

De mens brengt niet alleen broeikasgassen maar ook aerosolen in de atmosfeer, bestaande uit zwevende druppeltjes en stofjes. Evenals vulkanisch stof kaatsen ze het zonlicht terug en daardoor hebben ze een koelende werking. Op deze wijze maskeren ze de gevolgen van het versterkte broeikaseffect. Aerosolen hebben daarnaast een effect op de wolkenvorming. Er is nog weinig bekend over de precieze aard van deze effecten. Tenslotte heeft ook verandering in landgebruik effect. Waar de mens grootschalige veranderingen aanbrengt kan dit leiden tot klimaatveranderingen.

Ozon en broeikas

Ozon komt voor zowel in de troposfeer (ruwweg de onderste 10 km van de dampkring) als in de stratosfeer (de laag daarboven). De concentratie van troposferisch ozon, een broeikasgas, is toegenomen en dit draagt bij aan de opwarming van de aarde. De concentratie van stratosferisch ozon is juist afgenomen. Het stratosferisch ozon is echter van groot belang voor het filteren van schadelijke zonnestraling. De afname van stratosferisch ozon wordt veroorzaakt door chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's). Internationaal zijn maatregelen genomen om de productie van CFK's te beperken. Als de afspraken goed worden nageleefd, zal de ozonlaag zich langzaam herstellen, nadat de hoeveelheid ozonafbrekende stoffen naar verwachting rond de eeuwwisseling een hoogtepunt bereikt heeft. Het broeikaseffect kan echter voor vertraging zorgen. Volgens de theorie van het versterkte broeikaseffect gaat de opwarming van de troposfeer gepaard met een afkoeling van de stratosfeer. Dit kan het herstel van de ozonlaag vertragen.