En el estudio del cambio climático hay que considerar cuestiones pertenecientes a los más diversos campos de la ciencia: meteorología, física, química, astronomía, geografía, geología y biología. Las consecuencias de comprender o no plenamente las cuestiones relativas al cambio climático tienen profundas influencias sobre la sociedad humana debiendo abordarse estas desde puntos de vista muy distintos a los de: la economía, sociología o el político. El registro instrumental provee de datos recientes, como el enorme flujo de datos climatológicos procedente de los satélites en órbita pertenecientes principalmente de los programas de observación de La Tierra de NASA​ y ESA. El cambio climático es la variación en el estado del sistema climático, formado por la atmósfera, la hidrosfera, la criosfera, la litosfera y la biosfera, que perdura durante periodos de tiempo suficientemente largos como décadas o más tiempo (por lo que no son tan importantes, los años puntuales de mayores registros -https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:R%C3%A9cords_meteorol%C3%B3gicos_mundiales-, resaltados por los medios de comunicación de masas –el ser humano está programado para enfrentar y resolver los problemas o amenazas más inminentes, no al largo plazo-, sino las consecuencias al largo plazo -30 años-, mediante la mitigación y la adaptación). Los cambios climáticos han existido desde el inicio de la historia de la Tierra, han sido graduales o abruptos y se han debido a causas diversas, como las relacionadas con los cambios en los parámetros orbitales, variaciones de la radiación solar, la deriva continental, periodos de vulcanismo intenso, procesos bióticos o impactos de meteoritos. El cambio climático actual es antropogénico y se relaciona principalmente con la intensificación del efecto invernadero debido a las emisiones industriales procedentes de la quema de combustibles fósiles.Casi todos los científicos están de acuerdo en que los seres humanos están contribuyendo al cambio climático observado. ​Sí se restringe a los científicos que publican en el campo del clima, el 97 al 100 % está de acuerdo con el consenso: el actual calentamiento es principalmente antrópico (causado por el ser humano). Las academias nacionales de ciencia han hecho un llamado a los líderes mundiales a crear políticas que reduzcan las emisiones globales. En la literatura científica, existe un fuerte consenso de que las temperaturas superficiales globales han aumentado en las últimas décadas y que la tendencia se debe principalmente a las emisiones antrópicas de gases de efecto invernadero. Ningún cuerpo científico de prestigio nacional o internacional está en desacuerdo con esta opinión.Los factores externos que pueden influir en el clima son llamados forzamientos climáticos​. Los forzamientos climáticos son factores que inciden en el balance de energía del sistema climático, modificando la cantidad de energía que el sistema recibe del Sol o la cantidad de energía que el sistema pierde por emisión desde la Tierra al espacio exterior. En cuanto a los procesos internos, desde el punto de vista climatológico se estudia principalmente la variabilidad natural​ dentro del mismo sistema climático que no provoca cambios en el balance radiativo de la atmósfera. Esta variabilidad se produce como resultado de la interacción dinámica entre la atmósfera y el océano típicamente en escalas temporales de unos a años a unas pocas décadas. El papel de los océanos en el calentamiento global es complejo. Los océanos sirven de “estanque” para el CO2, absorbiendo parte de lo que tendría que estar en la atmósfera. El calentamiento global está proyectado para causar diferentes efectos en el océano, como, por ejemplo, el ascenso del nivel del mar, el deshielo de los glaciares y el calentamiento de la superficie de los océanos. Otros posibles efectos incluyen los cambios en la circulación de las corrientes oceánicas.Con el ascenso de la temperatura global el agua en los océanos se expande. El agua de la tierra o de los glaciares pasa a estar en los océanos, como por ejemplo el caso de Groenlandia o las capas de hielo del océano Antártico. Las predicciones muestran que antes del 2050 el volumen de los glaciares disminuirá en un 60%. Mientras, el estimado total del deshielo glacial sobre Groenlandia es –239 ±23 km3/año (sobre todo en el este de Groenlandia).De cualquier modo, la capa de hielo de la Antártida se prevé van a aumentar en el siglo XXI debido a un aumento de las precipitaciones. Según el Informe Especial sobre los pronósticos de Misión del IPCC, el pronóstico A1B para mediados del 2090 por ejemplo, el nivel global del mar alcanzará 25 a 44 cm sobre los niveles de 1990. Está aumentando 4 mm/año. En un artículo publicado en 2007, el climatólogo James Hansen (Hansen et al., 2007) afirmaba que el hielo de los polos no se funde de una manera gradual y lineal, sino que oscila repentinamente de un estado a otro según los registros geológicos. En 2017, David Wallace-Wells​ realizó docenas de entrevistas con investigadores del clima, cuyos puntos de vista en gran medida representan el consenso científico sobre el próximo siglo más o menos. Su revisión proporciona una referencia lista y actualizada del impacto esperado del presente ciclo de alteraciones climáticas. Las predicciones más probables de las alteraciones climáticas contemporáneas incluyen:"En ausencia de un ajuste significativo de cómo miles de millones de humanos llevan a cabo sus vidas, es probable que partes de la Tierra se vuelvan inhabitables y otras partes horriblemente inhóspitas, tan pronto como a fines de este siglo".Miami (sólo en USA, 5 áreas territoriales altamente densas y con una gran cantidad de reactores nucleares que se podrían ver afectados, como fue el caso de Fukuskima en Japón, pudiendo generar un invierno nuclear adicional al calentamiento global en marcha), Bangladesh (como consecuencia del aumento del nivel del mar, se espera que las inundaciones amenacen la infraestructura vital con la degradación continua del permafrost, que probablemente conducirá a una infraestructura inestable en las regiones árticas o Alaska antes de 2100. Por consiguiente, impactará caminos, oleoductos y edificación, además de la distribución de agua, causará fallas de taludes, efectos sociales, refugiado medioambientales y migraciones masivas o supermasivas de forma progresiva por causas ambientales) y los asentamientos humanos en islas pequeñas o grandes deltas (de acuerdo con estimaciones del IPCC -2011- de las pérdidas anuales han variado desde 1980 desde unos pocos millardos y arriba de US$200 millardos -en dólares de 2010-, con el mayor valor para 2005 -el año del Huracán Katrina-. Las pérdidas globales de desastres meteorológicos informado en las últimas décadas reflejan mayormente los daños directos calculados a bienes inmuebles y están distribuidos desigualmente. El límite inferior de las estimaciones de pérdidas está subvalorado debido a que muchos impactos, tales como la pérdida de vidas humanas, el patrimonio cultural y servicios ambientales, son difíciles de evaluar y valorizar y por lo tanto están pobremente reflejados en las estimaciones de pérdidas).​ Esto podría llevar a problemas de falta de vivienda en países con zonas bajas como Bangladés, así como la pérdida de patria de los habitantes de Maldivas y Tuvalu) y otras bajas áreas costeras podrían perderse en este siglo (https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Ciudades_pr%C3%B3ximas_al_nivel_del_mar).  Ciudades como Karachi y Kolkata serán inhabitables.Las olas de calor y las sequías pueden causar disminuciones significativas en la productividad agrícola (sólo en USA la extensión imparable de los desiertos de sur del país, crecen a 5 km/año a lo largo de toda su extensión, de igual modo, en las últimas décadas, USA perdió en los desiertos fríos, islas, … muchísimos km2, en extensión superficial).Los últimos años del siglo XX se caracterizaron por poseer temperaturas medias que son siempre las más altas del siglo. Rachel Kyte, vicepresidente para Desarrollo Sostenible del Banco Mundial anunció en el año 2013, que el costo económico por los desastres naturales aumentó cuatro veces desde 1980. La quema de petróleo, carbón y gas natural ha causado un aumento del CO2 en la atmósfera que últimamente es de 1,4 ppm al año y produce el consiguiente aumento de la temperatura. Se estima que desde que el hombre mide la temperatura hace unos 150 años (siempre dentro de la época industrial) esta ha aumentado 0,5 °C y se prevé un aumento de 1 °C en el 2020 y de 2 °C en el 2050. Se ha estimado la subida del nivel del mar en un promedio entre 2,6 mm y 2,9 mm ± 0,4 mm por año desde 1993. Adicionalmente, esta se ha acelerado durante las dos décadas pasadas. ​ Durante el siglo XXI, el IPCC proyecta en un escenario de altas emisiones que la media global del nivel del mar podría aumentar en 52 a 98 cm.​ Las proyecciones del IPCC son conservadoras y pueden subestimar el aumento futuro del nivel del mar.​ En el curso del siglo XXI, Parris y otros sugieren que el nivel medio global del mar podría subir entre 0,2 y 2,0 m con respecto de 1992.Se prevé una inundación costera generalizada si se mantienen varios grados de calentamiento durante milenios. ​ El derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia podría contribuir 4 a 7,5 m adicionales durante muchos miles de años. ​ Se ha estimado que ya estamos comprometidos a una subida de aproximadamente 2,3 m por cada grado de calentamiento dentro de los próximos 2000 años.Un calentamiento mayor al límite de 2 °C podría conducir potencialmente a una tasa de aumento del nivel del mar, dominada por la pérdida de hielo antártico. Las emisiones persistentes de CO2 por fuentes fósiles podría causar una subida adicional de decenas de metros durante los próximos milenios y finalmente la eliminación de toda la capa de hielo de la Antártida, lo que causaría una elevación de aproximadamente 58 metros.En los ecosistemas terrestres, el desarrollo precoz de los eventos primaverales y los cambios de hábitat de los animales y las plantas hacia los polos y las alturas se han vinculado con alta confianza al calentamiento reciente. Se espera que el cambio climático futuro afecte especialmente a ciertos ecosistemas, incluidos la tundra, los manglares y los arrecifes de coral. ​ Se prevé que la mayoría de los ecosistemas se verán afectados por el aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera, combinado con mayores temperaturas globales. ​ En general, se espera que el cambio climático resultará en la extinción de muchas especies –muchas empleadas en la alimentación humana, por la reducción del grano en la agricultura- y la reducción de la diversidad de los ecosistemas.Los aumentos en las concentraciones atmosféricas de CO2 han dado lugar a un aumento de la acidez de los océanos. El CO2 disuelto incrementa la acidez del océano, que es medida por los valores de pH más bajos.​ Entre 1750 y 2000, el pH de la superficie oceánica ha disminuido en ≈0,1, desde ≈8,2 a ≈8,1.​ El pH de la superficie del océano probablemente no ha estado por debajo de ≈8,1 durante los últimos dos millones de años.​ Las proyecciones sugieren que el pH superficial oceánico podría disminuir otras 0,3-0,4 unidades para 2100.​ La acidificación futura de los océanos podría amenazar los arrecifes de coral, la pesca (según estadísticas de la FAO y sus cifras del año 2010 -publicadas en 2012-, el número total de pescadores y piscicultores en el mundo se estima en 56,8 millones. La misma estadística indica que el 84 % de las personas empleadas en el sector pesquero se encuentran en Asia –el continente más poblado-), las especies protegidas y otros recursos naturales de valor social. Sólo en China, la nación más poblada del mundo tiene la mayor parte del consumo de pescado. Con una población de más de 1000 millones, la demanda de pescado y marisco es alta y se refleja en las 2,035,262.17 toneladas consumidas anualmente. Además, sólo el 10% del agua de todos los mares y océanos concentran desde los años 80 valor económico en capturas pesqueras.Dos factores claves para un mejor conocimiento son: Hace 65 millones de años la temperatura era muy superior a la actual y la diferencia térmica entre el Ecuador y el Polo era de unos pocos grados. Todo el planeta tenía un clima tropical y apto para quienes formaban la cúspide de los ecosistemas entonces, los dinosaurios. Las variaciones orbitales podrían tener su relevancia en tiempos históricos y constituir uno de los disparadores del Óptimo Climático del Holoceno hace unos 6.000 años, cuando el verano del hemisferio norte llevaba varios milenios en la parte de la órbita cercana al perihelio​. La mayor cantidad de radiación incidente sobre el norte de África también ayudó al aumento de las lluvias monzónicas y a crear, como consecuencia, un Sahara verde y húmedo haces unos 10.000 años. Lo que indica de que darse un cambio climático “regresivo”, es decir, que todo el planeta tuviera un clima tropical, muchas de las zonas desérticas actuales, regresarían con el paso del tiempo por las lluvias monzónicas de nueva creación a ser selvas verdes (Australia, Mongolia, Sahara, …). Con la diferencia del posicionamiento de la tierra emergida en la actualidad, más fragmentada que hace 60 millones de años y con menor volumen de agua –el retroceso de las aguas oceánicas, dejó gran cantidad de km2 de los fondos marinos al descubierto, lo que significó una superficie mayor, en volumen de km2, por millones-.El otro factor, sería un estudio, hasta ahora pendiente, del vapor de agua (entre los principales gases de efecto invernadero está el vapor de agua causante de alrededor de 36 - 70 % del efecto invernadero dependiendo de las regiones microclimáticas) en la influencia en los mecanismos termodinámicos. Dicho sea de paso, que la ingeniería climática podría trabajar en el asunto de la radiación programada, es decir, en tecnología radiativa, para la mitigación de las consecuencias. O, dicho de otro modo, lo que China hace para Defensa Militar, crear tierra emergida radiativa, islas artificiales, por ejemplo. Ya que, aunque se desconoce con exactitud científica la cantidad de millones de km2 emergidos durante el Jurásico, es evidente que la cantidad de superficie radiativa tuvo que influir en las condiciones climáticas. De igual modo, que se desconoce la cantidad y los lugares exactos de agua dulce en Pangea –al menos en la última Pangea-.