Redigerer Klimaendring (avsnitt)

== Fysiske bevis == 
[[Fil:16-008-NASA-2015RecordWarmGlobalYearSince1880-20160120.png|mini|Global temperatur anomalier for 2015 sammenlignet med 1951-1980 som baselinje. I 2015 var det [[global oppvarming|varmeste året]] som noen gang er målt av [[NASA]]/[[NOAA]] med start i 1880. Det har siden blitt overgått av 2016.<ref name="NASA-20160120">{{cite web |last1=Brown |first1=Dwayne |last2=Cabbage |first2=Michael |last3=McCarthy |first3=Leslie |last4=Norton |first4=Karen |title=NASA, NOAA Analyses Reveal Record-Shattering Global Warm Temperatures in 2015 |url=http://www.nasa.gov/press-release/nasa-noaa-analyses-reveal-record-shattering-global-warm-temperatures-in-2015 |date=20. januar 2016 |work=[[NASA]] |accessdate=21. januar 2016 }}</ref>]] 

[[Fil:NSFmonsoonsandclimatesince200AD.jpg|mini|Sammenligninger mellom asiatiske [[Monsun]]er fra 200 [[Kristi fødsel|f.Kr.]] til 2000 (plassert i bakgrunnen), temperatur på den nordlige halvkule, utbredelse av alpine isbreer, samt noen milepæler for menneskets historie. Kurvene er satt sammen av en amerikanske National Science Foundation.]]

[[Fil:NASAarctic temp trends rt.jpg|mini|Arktiske temperaturanomalier over en 100-års periode estimert av [[NASA]]. Typisk høye månedlige variasjoner kan sees, mens langsiktige gjennomsnittlige trender er markert med linjer.]] 

Klimaendringene er kartlagt ved en sammenstilling av mange ulike kilder som kan brukes til å rekonstruere tidligere tiders klima. Jordens overflatetemperatur er målt siden 1700-tallet, med et tilstrekkelig omfattende målenett til å kunne angi et globalt middel siden av 1800-tallet. For tidligere perioder er de fleste av bevisene indirekte klimatiske endringer som utledes fra endringer i [[klimaproxy]], indikatorer som gjenspeiler klima, for eksempel sedimentkjerner, iskjerner,<ref>{{cite journal | last1 = Petit | first1 = J. R. | title = Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica | journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 399 | pages = 429–436 | date = 1999-06-03 | doi = 10.1038/20859 | issue = 1 | first2 = J. |last2=Jouzel | first3 = D. |last3=Raynaud | first4 = N. I. |last4=Barkov | first5 = J.-M. |last5=Barnola | first6 = I. |last6=Basile | first7 = M. |last7=Bender | first8 = J. |last8=Chappellaz | first9 = M. |last9=Davis | first10 = G. |last10=Delaygue | first11 = M. |last11=Delmotte | first12 = V. M. |last12=Kotlyakov | first13 = M. |last13=Legrand | first14 = V. Y. |last14=Lipenkov | first15 = C. |last15=Lorius | first16 = C. |last16=Ritz | first17 = E. |last17=Saltzman | ref = harv | bibcode=1999Natur.399..429P}}</ref> [[dendrokronologi]], [[havnivå]]endring og [[glasiologi]]. 

=== Temperaturmålinger og proxy === 
De [[instrumentelle måleseriene]] fra værstasjoner på bakken ble supplert med et globalt nett av [[radiosonde]]stasjoner fra midten av 1900-tallet, og fra 1970-tallet med globale satellittdata. Forholdstallet mellom <sup>18</sup>O og <sup>16</sup>O i kalsitt og [[iskjerneprøve]]r benyttes for å utlede havtemperaturen i fjern fortid. Dette har igjen sammenheng med ''[[oksygenisotop-forholdssykluser]]'' og er et eksempel på en metode for temperaturproxy.

=== Historiske og arkeologiske bevis ===
Klimaendringer i fortiden kan oppdages ved tilsvarende endringer i bosetning og landbruksmønstre.<ref name=Demenocal01>{{Cite journal |first1=P. B. |title=Cultural Responses to Climate Change During the Late Holocene |url=http://www.ldeo.columbia.edu/~peter/Resources/Publications/deMenocal.2001.pdf |last1=Demenocal |journal=[[Science (journal)|Science]] |volume=292 |pages=667–673 |year=2001 |doi=10.1126/science.1059827 |pmid=11303088 |issue=5517 |bibcode=2001Sci...292..667D |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20081217162859/http://www.ldeo.columbia.edu/~peter/Resources/Publications/deMenocal.2001.pdf |archivedate=2008-12-17 }} {{Kilde www |url=http://www.ldeo.columbia.edu/~peter/Resources/Publications/deMenocal.2001.pdf |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2017-02-28 |arkiv-dato=2008-12-17 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20081217162859/http://www.ldeo.columbia.edu/~peter/Resources/Publications/deMenocal.2001.pdf |url-status=yes }}</ref> [[Arkeologi]]ske bevis, [[Muntlig tradisjon|muntlige overleveringer]] og historiske dokumenter kan gi innsikt i endringer i klimaet. Blant annet har historiske klimaendringer har vært knyttet til sammenbruddet av ulike sivilisasjoner.<ref name=Demenocal01/>

=== Isbreer === 
[[Fil:Glacier Mass Balance.png|mini|Tykkelsen av verdens isbreer har i gjennomsnitt gått ned de siste 50 årene.]]

[[Isbre]]er regnes blant de mest følsomme indikatorer på klimaendringer.<ref name="Seiz2007">{{cite book |last=Seiz |first=G. |author2=N. Foppa |title=The activities of the World Glacier Monitoring Service (WGMS) |year=2007 |url=http://www.meteoswiss.admin.ch/web/en/climate/climate_international/gcos/inventory/wgms.Par.0008.DownloadFile.tmp/gcosreportwgmse.pdf |accessdate=21. juni 2009 |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090325100331/http://www.meteoswiss.admin.ch/web/en/climate/climate_international/gcos/inventory/wgms.Par.0008.DownloadFile.tmp/gcosreportwgmse.pdf |archivedate=25. mars 2009 |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2009-06-21 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20090325100331/http://www.meteoswiss.admin.ch/web/en/climate/climate_international/gcos/inventory/wgms.Par.0008.DownloadFile.tmp/gcosreportwgmse.pdf |arkivdato=2009-03-25 |url-status=død }} {{Kilde www |url=http://www.meteoswiss.admin.ch/web/en/climate/climate_international/gcos/inventory/wgms.Par.0008.DownloadFile.tmp/gcosreportwgmse.pdf |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2017-02-28 |arkiv-dato=2009-02-25 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20090225094503/http://www.meteoswiss.admin.ch/web/en/climate/climate_international/gcos/inventory/wgms.Par.0008.DownloadFile.tmp/gcosreportwgmse.pdf |url-status=yes }}</ref> Størrelsen av breene bestemmes av en [[massebalanse]] mellom tilvekst ved snø og avgang ved smelting. Med høyere temperaturer vil isbreer trekke seg tilbake med mindre nedbørøkningen i form av snø er like stor som den ekstra smeltingen. Det motsatte er også tilfelle.

Vekst og tilbaketrekning av breer skyldes både naturlige endringer og ytre påvirkninger. Variasjon i temperatur, nedbør, englasial- og subglasial hydrologi kan påvirke utviklingen av en isbre kraftig i en bestemt sesong. For at isbreers utbredelse skal knyttes til klimaet må det lages et gjennomsnitt på et tiår eller enda lengre tid, og/eller at forholdene undersøkes på mange individuelle isbreer. Dette fordi en må jevne ut den lokale kortvarige variasjonen. 

Kartlegging av alle verdens isbreer har blitt gjort siden 1970-årene, i første omgang i hovedsak basert på flyfoto og kart, men nå kan en stole mer på satellitter. Denne oversikten inneholder mer enn 100&nbsp;000 isbreer som tilsammen dekker et areal på cirka 240&nbsp;000&nbsp;km², og foreløpige beregninger viser at den gjenværende isdekket er rundt 445&nbsp;000&nbsp;km². The World Glacier Monitoring Service samler inn data årlig for isbresmelting og breenes massebalanse. Fra disse dataene kan en se at isbreer over hele verden har krympet betydelig, med kraftig tilbaketrekning i 1940-årene, stabil tilstand eller vekst i 1920-årene og senere i 1970-årene, men at de igjen begynte å trekke seg tilbake fra midten av 1980-årene fram til i dag.<ref name="Zemp2008">{{cite book |last=Zemp |first=M. |author2=I.Roer |author3=A.Kääb |author4=M.Hoelzle |author5=F.Paul |author6=W. Haeberli |title=United Nations Environment Programme&nbsp;– Global Glacier Changes: facts and figures |format=PDF |year=2008 |url=http://www.grid.unep.ch/glaciers/pdfs/summary.pdf |accessdate=21. juni 2009 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090325100332/http://www.grid.unep.ch/glaciers/pdfs/summary.pdf |url-status=dead }} {{Kilde www |url=http://www.grid.unep.ch/glaciers/pdfs/summary.pdf |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2017-02-28 |arkiv-dato=2009-03-25 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20090325100332/http://www.grid.unep.ch/glaciers/pdfs/summary.pdf |url-status=yes }}</ref>

=== Istider ===
De største klimaendringene som har skjedd siden slutten av [[pliocen]], for cirka 3 millioner år siden, er syklene av [[istid]]er og [[mellomistid]]er. Den nåværende perioden med mellomistid ([[holocen]]) har vart i cirka 11&nbsp;700&nbsp;år<ref name="ICS2008">{{cite web|url=http://www.stratigraphy.org/column.php?id=Chart/Time%20Scale|title=International Stratigraphic Chart|year=2008|publisher=International Commission on Stratigraphy|accessdate=3. oktober 2011|url-status=dead|archiveurl=https://web.archive.org/web/20111015042711/http://www.stratigraphy.org/column.php?id=Chart%2FTime%20Scale|archivedate=2011-10-15}}</ref> Endringene er et resultat av [[Milanković-syklusene|jordens banevariasjoner]], endringer av utbredelsen av innlandsis, i samspill med betydelige havnivåendringer. Plutselige endringer som i [[yngre dryas]], illustrerer hvordan glasiale variasjoner også kan påvirke klimaet uten at jordbanen er årsaken.

Snøballteorien er en hypotese om at jorden fire ganger før [[kambrium]], det vil si for mer enn 542 millioner år siden, har vært fullstendig dekket av is. På engelsk brukes betegnelsen snøballjorden (Snowball Earth). Noe som bygger opp om teorien er funn i morenebergarter ([[tillitt]]). En mener at i disse periodene har eneste liv på jorden vært spesielle miljøer under isen på havbunnen og ved vulkaner. Mellom periodene har øvrige livsformer utdød.<ref>{{snl|Snøballteorien|Snøballteorien}}</ref>

Forskerne er imidlertid enige om at det i jorden har opplved mange [[istider]], der store regioner har vært dekket av tykke iskapper. Mellom disse periodene med global nedkjøling har det vært [[mellomistid]]er. Overgangen mellom disse er sykliske, men med variable tider mellom endringene. 

=== Kjente istider ===
[[Fil: GlaciationsinEarthExistancelicenced annotated.jpg|mini|Tidslinje for istider vist i blått.]]

Det har vært minst fem store [[istid]]er i jordens historie, disse er kjent som [[Huronistiden]], [[Kryogenium]], [[Andes-Sahara-istiden]], [[Karooistiden]], og den siste [[kvartæristiden]]. Mellom disse epokene synes jorden å ha vært isfri selv på høye breddegrader.<ref>{{cite journal |author=Lockwood, J.G. |title=The Antarctic Ice-Sheet: Regulator of Global Climates?: Review |journal=The Geographical Journal |volume=145 |issue=3 |pages=469–471 |date= november 1979 |jstor=633219 |doi=10.2307/633219 |last2=van Zinderen-Bakker |first2=E. M.}}</ref><ref>{{cite book |url=https://books.google.com/?id=ihny39BvVhIC&pg=PA289 |title=Evaporites: sediments, resources and hydrocarbons |first=John K. |last=Warren |publisher=Birkhäuser |year=2006 |isbn=978-3-540-26011-0 |page=289}}</ref><ref name=UT>{{Kilde www | forfatter= Williams, Matt | url= https://www.universetoday.com/74714/what-is-an-ice-age/ | tittel= What is an Ice Age? | besøksdato= 2. april 2019 | utgiver= Universe Today | arkiv_url= | dato = 3. januar 2017 }}</ref>

[[Fil:EisrandlagenNorddeutschland.png|mini|Isalderkart over Nord-Tyskland og dets nordlige naboer. Rød: Maksimumgrense for [[Weichselian]] iskall; gul: [[Saale isbreising|Saale]] isbre på maksimum (Drenthe scenen); blå: [[Anglian isbreeding|Elster]] iskall maksimal isbreeding.]] 

==== Huronistiden ====
Huronistiden var en periode for rundt 2,4 til 2,1 milliarder år siden i den tidlige fasen av [[proterozoikum]]. Nord og nordøst for [[Lake Huron]], som strekker seg fra Sault Ste, er en flere hundre kilometer lang geologisk formasjon kalt Huronian Supergroup. Lignende beviser for denne istiden er paleoproterozoiske islagsavsetninger i [[Michigan]] og [[Australia|Vest-Australia]]. Denne istiden kan ha vært forårsaket av reduksjon av atmosfærisk [[metan]], en [[klimagass]], under [[oksygenkatastrofen]].<ref>{{Cite journal| last=Kopp| first=Robert|date=14. juni 2005|title=The Paleoproterozoic snowball Earth: A climate disaster triggered by the evolution of oxygenic photosynthesis |journal=PNAS |volume=102 |issue=32 |pages=11131–6| doi=10.1073/pnas.0504878102 |pmid=16061801| pmc=1183582| bibcode=2005PNAS..10211131K}}</ref><ref name=UT/> En annen teori er at global nedkjøling startet på grunn av en 250 millioner år lang periode uten vulkansk aktivitet. Dette ga redusert nivå av CO<sub>2</sub> i atmosfæren, og dermed redusert drivhuseffekt.<ref name=MM>{{Kilde www | forfatter= Marshall, Michael | url= https://www.newscientist.com/article/dn18949-the-history-of-ice-on-earth/ | tittel= The history of ice on Earth | besøksdato= 2. april 2019 | utgiver= NewScientist | arkiv_url= | dato = 24. mai 2010 }}</ref>

==== Kryogenium ====
Den neste veldokumenterte istiden, Kryogenium, var sannsynligvis den alvorligste de siste milliarder årene og skjedde fra 720 til 630 millioner år siden. Denne kan ha formet en såkalt ''snøballjord'' hvor isbreer fra polene strakk seg helt ned til ekvator,<ref>{{cite journal |vauthors=Hyde WT, Crowley TJ, Baum SK, Peltier WR |author-link4=William Richard Peltier |title=Neoproterozoic 'snowball Earth' simulations with a coupled climate/ice-sheet model |journal=Nature |volume=405 |issue=6785 |pages=425–9 |date=mai 2000 |pmid=10839531 |doi=10.1038/35013005 |url=http://www.meteo.mcgill.ca/~tremblay/Courses/ATOC530/Hyde.et.al.Nature.2000.pdf |bibcode=2000Natur.405..425H }}</ref> En hypotese er at istiden startet på grunn av dannelse av liv i form av organiser med én, eller muligens flere celler. Da disse døde la de seg på sjøbunnen og forårsaket reduksjon av CO<sub>2</sub> i atmosfæren, noe som reduserte drivhuseffekten og ga nedkjøing.<ref name=MM/> Epoken ble muligens avsluttet ved akkumulering av [[klimagass]]er, som for eksempel CO<sub>2</sub> produsert av vulkaner. Tilstedeværelsen av is på kontinentene og pakkis på havene vil hemme både [[forvitring]] av [[silikat]] og [[fotosyntese]], som er de to store kilder for opptak av CO<sub>2</sub> i den epoken jorden er inne i nå.<ref>{{cite web |author=Chris Clowes |date=2003 |url=http://www.palaeos.com/Proterozoic/Neoproterozoic/Cryogenian/Snowballs.html |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090615181543/http://www.palaeos.com/Proterozoic/Neoproterozoic/Cryogenian/Snowballs.html |archivedate=15. juni 2009 |title="Snowball" Scenarios of the Cryogenian |work=Paleos: Life through deep time }} {{Kilde www |url=http://www.palaeos.com/Proterozoic/Neoproterozoic/Cryogenian/Snowballs.html |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2019-05-02 |arkiv-dato=2009-06-15 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20090615181543/http://www.palaeos.com/Proterozoic/Neoproterozoic/Cryogenian/Snowballs.html |url-status=unfit }}</ref> Dannelse av klimagasser skapte dermed en drivhuseffekt som avsluttet istiden.<ref name=UT/> Det har blitt foreslått at slutten av denne istiden var ansvarlig for den etterfølgende [[Ediacara]] og [[den kambriske eksplosjon]], selv om denne modellen er ny og kontroversiell.

==== Andes-Sahara-istiden ====
Andean-Sahara-istiden for 460 til 420 millioner år siden, i periodene fra tidlig [[ordovicium]] og [[silur]]. Beviser for denne perioden er geologiske prøver fra fjellkjeden [[Tassili n'Ajjer]] i den vestlige delen av Sahara, derav navnet på istiden. Det finnes også korrelerte geologiske prøver fra Andesfjellene i Sør-Amerika og andre steder.<ref name=UT/>

[[Fil:Five Myr Climate Change.svg|mini|Data fra sedimentprøver viser de fluktuerende sekvenser av isbreer og mellomistide i løpet de siste millioner år.]]

==== Karooistiden ====
Utviklingen av planteliv på landjord skjedde ved starten av [[Devon (geologi)|devon]] og førte til en langvarig økning i oksygen-nivået og reduksjon av CO<sub>2</sub>-konsentrasjonen i atmosfæren. Dette resulterte i en global nedkjøling og neste istid, kjent som Karooistiden, for mellom 360 og 260 millioner år siden. Beviser for at denne istiden fant sted er sedimenter i regionen [[Karoo]] i Sør-Afrika, med korrelerte funn i Argentina.<ref>{{Cite journal |last=Montañez |first=Isabel P. |last2=Poulsen| first2=Christopher J.|date=2013-05-30|title=The Late Paleozoic Ice Age: An Evolving Paradigm|journal=Annual Review of Earth and Planetary Sciences |language=en |volume=41 |issue=1 |pages=629–656 |doi=10.1146/annurev.earth.031208.100118|issn=0084-6597}}"The late Paleozoic icehouse was the longest-lived ice age of the Phanerozoic, and its demise constitutes the only recorded turnover to a greenhouse state."</ref><ref name=UT/> Det finnes noen beviser for at det i denne perioden var istider som kom og gikk.<ref name=MM/>

==== Pleistocene- og kvartær-istidene ====
[[Kvartær]] startet for 2,58 millioner år siden, og det var i denne periode at dannelsen isbreer på den nordlige halvkule begynte. Disse istidene er kjent som pleistocene- og kvartær-istidene. Siden da har jorden gjennomløpt sykluser av istider med isbreer som strakte seg ut, og trakk seg tilbake med tidsskalaer på 40 000 og 100 000 år. Disse kalles istider og mellomistider. Jorden er for tiden i en mellomistid, der den siste istiden ble avsluttet for rundt 10 000 år siden. Alt som er igjen av de store kontinentale [[isbre]]ene er [[Grønlandsisen]], isen over [[Antarktis]] og mindre isbreer, som på [[Baffin Island]].<ref name=UT/><ref>{{snl|istid|istid}}</ref>

Definisjonen på kvartær-istiden er dannelsen av den arktiske iskappe. [[Den antarktiske innlandsisen]] begynte sin dannelse tidligere, for om lag 34 millioner år siden, i midten av [[kenozoikum]]. Begrepet [[kenozoiske istid]] brukes for å inkludere denne tidlige fasen.<ref name="UHCL">University of Houston-Clear Lake - Disasters Class Notes - Chapter 12: Climate Change sce.uhcl.edu/Pitts/disastersclassnotes/chapter_12_Climate_Change.doc</ref>

[[Paleoklimatologi|Paleoklimatologene]] mener at det for 110 000 og 15 000 år siden var flere perioder med nedkjøling og oppvarming på den nordlige halvkule. Disse hendelsene kalles [[Dansgaard-Oeschger-hendelse]]r, oppkalt etter [[Willi Dansgaard]] og [[Hans Oeschger]]. Kunnskapen om dette har en fra iskjerneprøver fra [[Grønlandsisen]] samt sedimentprøver fra Atlanterhavet. Karakteristisk for disse hendelsene er at en oppvarming på 10 °C skjer over noen tiår, etterfulgt av et årtusen med gradvis redusert temperatur.{{sfn|Grønås|2011|p=351–352}} Samtidig med oppvarming på den nordlige halvkule skjedde en nedkjøling på den sørlige, mens det motsatte inntraff ved nedkjøling på den nordlige halvkule.{{sfn|Grønås|2011|p=355}}

Den norske klimaforskeren Morten Hald har sammen med kolleger gjort undersøkelser av fortidens klima basert på sedimenter i [[Andforden]] i Troms. Ut fra dette har en funnet at temperaturen om sommeren for rundt {{nowrap|13 000}} år siden var på cirka 8 °C, noe lavere enn i dag. På denne tiden var [[Weichsel (glasial)|den siste istiden]] på hell. Mye av isdekket over dagens Skandinavia smeltet, således var fjordene og kysten isfrie. Resten av Europa hadde temperaturer som i dag. Så kom det en nedkjøling for rundt 12 800 år siden, med temperaturer ved havnivå ved Andfjorden på rundt 3 °C. Dette førte til at innlandsisen igjen vokste. Enda en gang kom en oppvarming for rundt 11 800 år siden, da temperaturen økte til 10 °C på kort tid. Nye sterke variasjoner fulgte de neste 300 årene, der temperaturen varierte i intervallet 2–10 °C. For cirka 11 500 år siden stabiliserte klimaet seg, og disse ustabilitetene opphørte.{{sfn|Grønås|2011|p=351–352}}

Isbreer etterlater [[morene]]r som inneholder et vell av materiale, blant annet organisk materiale, kvarts og kalium som kan brukes for å datere periodene der en isbre vokste og trakk seg tilbake. Tilsvarende kan [[tefrokronologi]] brukes til å analyser områder der breen har trukket seg tilbake. Her kan tilstedeværelse av jord eller vulkansk [[tefra]] benyttes for å fastslå årstall for når denne deponeringen inntraff.

=== Tap av den arktisk havisen === 
Reduksjonen av den arktiske havisen i omfang og tykkelse i løpet av de siste tiårene er ytterligere bevis for raske klimaendringer.<ref>[http://climate.nasa.gov/evidence/ NASA Global Climate Change "Climate Change: How do we know?"],</ref> Havis er frosset havvann som flyter på havoverflaten. Den dekker millioner av km² i polområdene. Utbredelsen varierer med årstidene. I Arktis vil noe av sjøisen bli igjen hvert eneste år, mens nesten all sjøis i [[Sørishavet]] smelter bort og dannes på nytt hvert år. Satellittobservasjoner viser at havisen i Arktis nå er avtagende med en hastighet på 13,3&nbsp;% per tiår, i forhold til gjennomsnittet i årene 1981-2010.<ref>{{cite web|last1=Shaftel|first1=Holly|title=Arctic Sea Ice Minimum|url=http://climate.nasa.gov/vital-signs/arctic-sea-ice/|website=NASA Global Climate Change|publisher=Earth Science Communications Team at NASA's Jet Propulsion Laboratory|accessdate=21. juni 2015}}</ref>

=== Vegetasjonen === 
[[Fil:Plant Productivity in a Warming World.ogv|mini|Denne filmen oppsummerer hvordan klimaendringene og økte karbondioksidnivåer i atmosfæren har påvirket planteveksten.]]

Endring av type, fordeling og dekning av vegetasjon kan oppstå på grunn en endring i klimaet. Noen endringer i klima kan føre til økt nedbør og varme, noe som resulterer i økt plantevekst og påfølgende lagring av luftbåren CO<sub>2</sub>. En gradvis økning av temperaturen i en region vil føre til tidligere blomstring og modning, noe som gir en endring i livssyklusene for andre organismer. Motsatt vil kaldere klima føre til at plantenes sykluser henge etter.<ref>{{cite web |last=Kinver |first=Mark |date=2011-11-15 |title=UK trees' fruit ripening '18 days earlier' |publisher=Bbc.co.uk |url=http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-15721263 |accessdate=1. november 2012}}</ref> Større, raskere eller mer radikale endringer, kan imidlertid under visse omstendigheter føre til stress på vegetasjon, rask plante tap og [[Ørkenspredning|forørkning]].<ref name="SahneyBentonFalconLang 2010RainforestCollapse">{{cite journal |last1=Sahney |first1=S. |last2=Benton |first2=M. J. |last3=Falcon-Lang |first3=H. J. |year=2010 |title=Rainforest collapse triggered Pennsylvanian tetrapod diversification in Euramerica |journal=Geology |doi=10.1130/G31182.1 |bibcode=2010Geo....38.1079S |volume=38 |issue=12 |pages=1079–1082 |ref=harv |url=http://www.academia.edu/368820/Rainforest_collapse_triggered_Pennsylvanian_tetrapod_diversification_in_Euramerica |format=PDF |url-status=live |accessdate=27. november 2013}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Bachelet |first1=D. |last2=Neilson |first2=R. |last3=Lenihan |first3=J. M. |last4=Drapek |first4=R. J. |year=2001 |title=Climate Change Effects on Vegetation Distribution and Carbon Budget in the United States |journal=Ecosystems |doi=10.1007/s10021-001-0002-7 |volume=4 |issue=3 |pages=164–185 |ref=harv}}</ref> Et eksempel på dette skjedde under kollapset av regnskogen i karbon, en utrydding som skjedde for 300 millioner år siden. På denne tiden dekket store regnskoger ekvatorregionene i Europa og Amerika. Klimaendringene ødela disse tropiske regnskogene, det oppstod en fragmentering av habitatene i isolerte «øyer» og forårsaket utryddelse av mange plante- og dyrearter.<ref name="SahneyBentonFalconLang 2010RainforestCollapse"/>

Selv om dette er et felt med mange usikkerheter, er det forventet at i løpet av de neste 50 årene vil klimaendringene få innvirkning på mangfoldet av arter av trær, dermed vil det kunne skje en endring av fordelingen av treslag og sammensetningen av skog. Mangfold av skogens artsressurser gjør at potensialet for en art (eller en populasjon) til å tilpasse seg klimaendringer, samt fremtidige utfordringer som temperaturendringer, tørke, skadedyr, sykdommer og skogbrann. Imidlertid er ikke artene naturlig i stand til å tilpasse seg tempoet som klimaet endrer seg med, dermed vil økende temperaturer mest sannsynlig legge til rette for spredning av skadedyr og sykdommer, noe som skaper en ekstra trussel mot tær og livsformene som har sitt tilholdssted her.<ref>{{cite journal|last1=Konert, M.; Fady, B.; Gömöry, D.; A'Hara, S.; Wolter,F; Ducci, F.; Koskela,J.; Bozzano,M.; Maaten, T. & Kowalczyk, J.|title=Use and Transfer of forest reproductive material in Europe in the context of climate change|journal=European Forest Genetic Resources Programme|url=http://www.euforgen.org/fileadmin/templates/euforgen.org/upload/Publications/Thematic_publications/EUFORGEN_FRM_use_transfer.pdf}}</ref> For å hindre disse problemene kan menneskelige inngrep avhjelpe utviklingen, for eksempel ved overføring av arter fra et sted til et annet.<ref>{{cite journal|last1=Koskela, J.; Buck, A.; Teissier du Cros, E.|title=Climate change and forest genetic diversity - Implications for sustainable forest management in Europe|journal=European Forest Genetic Resources Programme|url=http://www.euforgen.org/fileadmin/templates/euforgen.org/upload/Publications/Thematic_publications/EUFORGEN_FGR_and_Climate_change_web.pdf}}</ref>

=== Pollenanalyse === 
[[Pollenanalyse]] er studiet av moderne og fossilt [[pollen]] og [[Spore (formering)|sporer]]. Dette brukes til å utlede den geografiske fordelingen av plantearter, som varierer under ulike klimaforhold. Forskjellige grupper av planter har pollen med karakteristiske former og overflatestrukturer, og siden den ytre overflate av pollen er sammensatt av et meget elastisk materiale, motstår de forråtnelse. Endringer i type av pollen som finnes i ulike lag av sedimenter i innsjøer, myrer, eller elvedeltaer indikerer endringer i plantesamfunn. Disse endringene er ofte et tegn på et klima i endring.<ref>{{cite journal |last1=Langdon |first1=PG |last2=Barber |first2=KE |last3=Lomas-Clarke |first3=SH |last4=Lomas-Clarke<!--Previously Morriss--> |first4=S. H. |date=August 2004 |title=Reconstructing climate and environmental change in northern England through chironomid and pollen analyses: evidence from Talkin Tarn, Cumbria |journal=Journal of Paleolimnology |doi=10.1023/B:JOPL.0000029433.85764.a5 |volume=32 |issue=2 |pages=197–213 | ref = harv}}</ref><ref>{{cite journal | last = Birks | first = HH | title = The importance of plant macrofossils in the reconstruction of Lateglacial vegetation and climate: examples from Scotland, western Norway, and Minnesota, USA | journal = Quaternary Science Reviews | volume = 22 | issue = 5–7 | pages = 453–473 |date=mars 2003 | doi = 10.1016/S0277-3791(02)00248-2|bibcode = 2003QSRv...22..453B | ref = harv }}</ref> Som et eksempel har pollenanalyse blitt brukt til å spore endringer av vegetasjonsmønstre gjennom kvartære istider<ref>{{cite journal |last1=Miyoshi |first1=N |title=Palynology of a 250-m core from Lake Biwa: a 430,000-year record of glacial–interglacial vegetation change in Japan |journal=Review of Palaeobotany and Palynology |volume=104 |pages=267–283 |year=1999 |doi=10.1016/S0034-6667(98)00058-X |issue=3–4 |last2=Fujiki |first2=Toshiyuki |last3=Morita |first3=Yoshimune |ref=harv}}</ref> og spesielt siden [[siste istids maksimum]].<ref>{{cite journal |first=I. Colin |last=Prentice |author2=Bartlein, Patrick J|author3=Webb, Thompson|title=Vegetation and Climate Change in Eastern North America Since the Last Glacial Maximum |url=https://archive.org/details/sim_ecology_1991-12_72_6/page/2038 |journal=Ecology |volume=72 |issue=6 |pages=2038–2056 |year=1991 |doi=10.2307/1941558 |jstor=1941558 |ref=harv}}</ref>

=== Skydekke og nedbør === 
[[Fil:Aridity ice age vs early holocene vs modern.jpg|mini|''Øverst:'' [[Arid]]istidsklima </br> ''Midt:'' [[Atlantikum]], varm og våt klima </br> ''Nederst:'' Potensiell vegetasjonsutbredelse i dagens klima uten menneskelig inngripen i form av landbruk.<ref name=ORNL_paleoclimate>Adams J.M. & Faure H. (1997) (eds.), QEN members. [http://www.esd.ornl.gov/projects/qen/nerc.html Review and Atlas of Palaeovegetation: Preliminary land ecosystem maps of the world since the Last Glacial Maximum]  {{Wayback|url=http://www.esd.ornl.gov/projects/qen/nerc.html |date=20080116122058 }}. Oak Ridge National Laboratory, TN, USA.</ref>]]

Fortidens [[nedbør]] kan estimeres i moderne tid på grunn av det globale nettverket av nedbørsmålere. Dekningen med målinger over hav og avsidesliggende områder er relativt sparsom, men ved å benytte [[interpolasjon]], har satellitter gitt data for skyer og nedbør siden 1970-årene.<ref name = IJC_precip>{{cite journal |author=New, M., Todd, M., Hulme, M. and Jones, P. |title=Review: Precipitation measurements and trends in the twentieth century |url=https://archive.org/details/sim_international-journal-of-climatology_2001-12_21_15/page/1889 |journal=International Journal of Climatology |volume=21 |issue=15 |pages=1889–1922 |doi=10.1002/joc.680 |date=desember 2001 |bibcode = 2001IJCli..21.1889N |ref=harv }}</ref> Kvantifisering av klimatisk variasjon av nedbør i tidligere århundrer og epoker er mindre komplett, men tilnærmes ved proksydata i form av marine sedimenter, iskjerner, [[stalagmitt]]er fra huler og årringer fra trær.<ref>{{cite journal |author=Dominic, F., Burns, S.J., Neff, U., Mudulsee, M., Mangina, A. and Matter, A. |title=Palaeoclimatic interpretation of high-resolution oxygen isotope profiles derived from annually laminated speleothems from Southern Oman |journal=Quaternary Science Reviews |volume=23 |issue=7–8 |pages=935–945 |doi=10.1016/j.quascirev.2003.06.019 |date=April 2004 |bibcode = 2004QSRv...23..935F |ref=harv }}</ref> I juli 2016 publiserte forskere tegn på økt skydekke i polarområdene,<ref>http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature18273.html</ref> som tidligere var forutsakt av klimamodellene.<ref>http://www.nature.com/news/clouds-get-high-on-climate-change-1.20230</ref>

Klimatologiske temperaturer påvirker i vesentlig grad skydekke og nedbør. For eksempel i løpet av siste istids maksimum for 18&nbsp;000&nbsp;år siden, var den termisk-drevne [[fordampning]]en fra havene og inn på kontinentene lav, noe som forårsaker store områder med ekstrem ørken, også såkalt ''[[polarørken]]er'' (kalde områder, men med lite skydekke og nedbør).<ref name = ORNL_paleoclimate/> I kontrast til dette, var verdens klima våtere og med mer skydekke enn i dag nær begynnelsen av den varme atlantikum-perioden for 8000&nbsp;år siden.<ref name = ORNL_paleoclimate/>

Estimert global nedbør over landområder har økt med cirka 2&nbsp;% i løpet av 1900-tallet, selv om den beregnede trenden varierer om ulike tidsendepunkter velges. Beregningen er igjen kompliseres av El Niño-oscillasjonen. I tillegg kommer andre svingninger som større global nedbør over land i 1950 og 1970, enn det som kom senere 1980- og 1990-årene, til tross for den positive utviklingen i løpet av århundret samlet.<ref name = IJC_precip/><ref name = USGS_watercycletrend>{{cite journal |author=Huntington, T.G. (U.S. Geological Survey) |title=Evidence for intensification of the global water cycle: Review and synthesis |journal=Journal of Hydrology |volume=319 |issue=1–4 |pages=83–95 |doi=10.1016/j.jhydrol.2005.07.003 |date=mars 2006 |bibcode = 2006JHyd..319...83H |ref=harv }}</ref><ref>{{cite journal |author1=Smith, T. M. |author2=Yin, X. |author3=Gruber, A. |title=Variations in annual global precipitation (1979–2004), based on the Global Precipitation Climatology Project 2.5° analysis |journal=Geophysical Research Letters |volume=33 |issue=6 |doi=10.1029/2005GL025393 |year= 2006 |bibcode=2006GeoRL..3306705S |ref= harv}}</ref> Dessuten er det obeservert en svak generell økning i global avrenning via elver, samt gjennomsnittlig jordfuktighet.<ref name = USGS_watercycletrend/>

=== Dendroklimatologi === 
[[Dendroklimatologi]] er analyse av [[dendrokronologi|vekstmønstre for årringer]] for å avgjøre tidligere klimavariasjoner.<ref>{{Cite book | title = Dendroclimatology : progress and prospect | year = 2010 | publisher = Springer | location = New York | isbn = 978-1-4020-4010-8 | pages = }}
</ref> Brede og tykke årringer indikerer en fruktbar, vannrik vekstperiode, mens tynne, smale ringer indikerer en tid med lavere nedbør og ikke ideelle vekstforhold for treet.

=== Iskjerneanalyser===
Analyse av isen i en kjerne boret ut fra en [[innlandsis]] som den antarktiske innlandsisen, kan brukes til å vise en sammenheng mellom temperatur og globale havnivåvariasjoner. Luften som en gang ble fanget i bobler i isen kan også avsløre CO<sub>2</sub>-variasjoner i atmosfæren i en fjern fortid, lenge før moderne miljøpåvirkninger gjorde seg gjeldende. Studiet av disse iskjernene har påvist betydelige endringer i CO<sub>2</sub>-konsentrasjonen over mange årtusener, og fortsetter å gi verdifull informasjon om forskjellene mellom gamle og moderne atmosfæriske forhold. 

=== Dyr === 
Rester av [[biller]] er vanlig i ferskvann og landsedimenter. Ulike arter av biller har tendens til å forekomme under forskjellige klimatiske betingelser. Gitt at billeartenes genetiske sammensetningen ikke har endret seg vesentlig de siste årtusener, kan kunnskap om nåværende klimatiske betingelser for utbredelsen av de ulike artene brukes. Forekomst og omfang av døde biller i sedimenter kan si noe om klimatiske forhold i fortiden.<ref name=Coope1999>{{cite journal | last = Coope | first = G.R. | title = Temperature gradients in northern Europe during the last glacial—Holocene transition(14–9 14 C kyr BP) interpreted from coleopteran assemblages | journal = [Journal of Quaternary Science | volume = 13 | issue = 5 | pages = 419–433 | date = 1999-05-04 | doi = 10.1002/(SICI)1099-1417(1998090)13:5<419::AID-JQS410>3.0.CO;2-D | author2 = Lemdahl, G.; Lowe, J.J.; Walkling, A.|bibcode = 1998JQS....13..419C | ref = harv }}</ref>

På samme måte har den store mengden av historiske fiskearter funnet å være en indikator for sammenheng med observerte klimatiske forhold.<ref>FAO Fisheries Technical Paper. No. 410. Rome, FAO. 2001. [http://www.fao.org/docrep/005/y2787e/y2787e02.pdf Climate Change and Long-Term Fluctuations of Commercial Catches]. United Nations Food and Agriculture Organization.</ref> Endringer i [[primærproduksjon]]en av [[autotrofi]]e organismer i havet kan påvirke marine næringskjeder.<ref>{{cite journal |author=Brown, C. J., Fulton, E. A., Hobday, A. J., Matear, R. J., Possingham, H. P., Bulman, C., Christensen, V., Forrest, R. E., Gehrke, P. C., Gribble, N. A., Griffiths, S. P., Lozano-Montes, H., Martin, J. M., Metcalf, S., Okey, T. A., Watson, R. and Richardson, A. J.|title=Effects of climate-driven primary production change on marine food webs: Implications for fisheries and conservation |journal=Global Change Biology |volume=16 |issue=4 |pages=1194–1212 |doi=10.1111/j.1365-2486.2009.02046.x |date=April 2010 |ref=harv}}</ref>

Analyser av [[foraminifera]] i sedimentkjerner kan brukes på tilsvarende måte.<ref name = "Zachos et al.">{{Cite journal|title = Trends, Rhythms, and Aberrations in Global Climate, 65 Ma to Present|year = 2001|last= Zachos|first=J.C.|author2=Pagani, M. |author3=Sloan, L. |author4=Thomas, E. |author5=Billups, K. |journal = Science|volume = 292|pages =686–693|doi = 10.1126/science.1059412|pmid = 11326091|issue = 5517|bibcode=2001Sci...292..686Z}}</ref>

=== Endret havnivå === 
[[File:Trends in global average absolute sea level, 1880-2013.png|mini|Endring av globalt havnivå fra 1880 til 2013.]]

Global [[havnivåøkning]] i det siste århundret har blitt beregnet ved hjelp av tidevannsmålinger samlet inn over lang tid fra mange stasjoner. Nylig har [[høydemåler|høydemålinger]] i kombinasjon med nøyaktige satellittbaner gitt en forbedret måling av de globale havnivåendringene.<ref>{{cite web|url=http://sealevel.colorado.edu/documents.php|title=Sea Level Change|publisher=University of Colorado at Boulder|accessdate=21. juli 2009|archiveurl=https://web.archive.org/web/20090219163602/http://sealevel.colorado.edu/documents.php|url-status=dead}} {{Kilde www |url=http://sealevel.colorado.edu/documents.php |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2017-02-28 |arkiv-dato=2009-02-19 |arkiv-url=https://web.archive.org/web/20090219163602/http://sealevel.colorado.edu/documents.php |url-status=yes }}</ref> For å bestemme havnivået før det ble foretatt instrumentelle målinger har forskere datert [[korallrev]] som vokser nær overflaten av havet, kystnære sedimenter, marine terrasser, [[ooid]]er i [[kalkstein]], og landnære arkeologiske levninger. De dominerende dateringsmetoder som brukes er [[Uran-thorium-datering|uranserier]] og [[karbondatering]]. [[Kosmogenisk radionuklidedatering]] blir noen ganger brukt til å datere terrasser som har gjennomgått et relativt fall av havnivået. På begynnelsen av pliocen var den globale temperaturen 1-2 °C varmere enn dagens temperaturer, men havnivået var 15-25 meter høyere enn i dag.<ref>{{cite web |last=Hansen |first=James |title=Science Briefs: Earth's Climate History |url=http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/hansen_15/ |publisher=NASA GISS |accessdate=25. april 2013 |archive-date=2019-09-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190929185259/http://www.giss.nasa.gov/research/briefs/hansen_15/ |url-status=yes }}</ref>