Az északi hemiszféra rekonstruált évi középhőmérsékleti eltérése 1961-1990 átlagától az utóbbi 2000 évben és várható alakulása a következő 100 évben

Budapest évi középhőmérsékleti eltérése 1961-1990 átlagától 1780-2001 között, és várható alakulása a következő 100 évben

Nyaranta eltűnő jégtakaró az Északi-sarkvidéken

Az éghajlatváltozás egyik legszembetűnőbb hatásaként a 2040-2060-as évektől minden nyáron eltűnhet a Jeges-tengert borító, hatalmas jégtakaró.

A fenti ábra a tengeri jégborítottság várható mértékét mutatja 2045 és 2099 márciusában és szeptemberben. Az angol Hadley Központban végzett modellkísérlet szerint a XXI. század végére a légköri üvegházhatású gázok koncentrációja közel megduplázódik. Ennek hatására a földi átlaghőmérséklet átlagosan 2,5°C-kal emelkedik, azonban a melegedés jóval nagyobb mértékű lesz az Északi-sarkvidéken. Ezért a sarkvidéket borító tengeri jégtakaró a század végére szinte teljes egészében el fog tűnni a nyári időszakban.

Az észak-atlanti tengeri cirkuláció gyengülése

A hatalmas óceáni szállítószalag egyik legfontosabb része a Golf-áramlat, illetve az Észak-atlanti-áramlat. Az Amazonasnál többszörösen nagyobb vízmennyiséget szállító áramlatok a Karib-tenger térségéből juttatják a meleg tengervizet a magasabb szélességek felé. Útjuk során nagymennyiségű hőt adnak át a légkörnek, ezzel is meleget juttatva Európa fölé. Az áramlatoknak köszönhetően Európa északnyugati részén 6-8 fokkal melegebb az éghajlat annál, mint amely ezen a szélességen általában jellemzi bolygónkat. Az áramlatok lassan lehűlve nem csak hidegebbé, de az erős párolgás miatt sósabbá is válnak. A hideg sós víz az észak-atlanti térségben és a Labrador-tengernél ezért süllyedni kezd, az áramlat az óceán mélye felé veszi útját, ahol azután délnek fordul az Egyenlítő irányába. Az áramlatot tehát a hőmérséklet és sótartalom különbségből adódó nagyon finom sűrűségeltérés hajtja – ezért is nevezték el termohalin cirkulációnak.
Az utóbbi évtizedekben erőteljes melegedés zajlódott le az arktikus térségben. Egyre több jég olvad el a megszokotthoz képest, emiatt az olvadó jégből több hideg édes víz jut a tengerekbe. Ez a hideg édes víz (amely könnyebb a hideg sós víznél) akár fel is hígíthatja a két áramlat vizét, és emiatt lassulhat és módosulhat azok útvonala.

Az IPCC 4. Értékelő Jelentésében foglaltak szerint az áramlat(ok) sebessége a század végére akár 50%-kal vagy még többel is csökkenhet. A vizsgálathoz felhasznált éghajlati modellek eredményei alapján elmondható, hogy bár egyik modell sem mutatja az áramlatok leállását, de mindegyik modell - különböző mértékben - mutatja annak gyengülését. A gyengülés során csökken a tengervíz felszíni hőmérséklete és sótartalma a Golf-áramlat és az Észak-atlanti áramlat térségében. Ennek köszönhetően kevesebb hő szállítódik az alacsonyabb szélességek felől a magasabb szélességek felé. 
 
A kutatók megvizsgálták, hogy mi történne, ha a 21. század közepén az éghajlatváltozás hatására mégis bekövetkezne a termohalin cirkuláció leállása. A vizsgálat során arra az eredményre jutottak, hogy a Föld nagy részén nem okoz hőmérséklet-visszaesést a cirkuláció leállása, azonban az észak-atlanti térségben, Észak-, Északnyugat-Európában jelentősen visszaesik az évi középhőmérséklet. Ez drasztikus éghajlat-módosulást idézne elő az érintett térségekben.