地球の平均地上気温は、35のシナリオと複数の気候モデルによる計算によって、1990年から2100年までの間に1.4-5.8℃上昇すると予測されている[22]。これは過去1万年の間にも観測されたことがないほどの大きさである可能性が「かなり高い」(90-99%)とされている。
陸域に於いては、最高・最低気温の上昇、気温の日較差の縮小などの可能性がかなり高いと予測されている。
氷床コアの分析から、過去地球が温暖化することによって大気中の二酸化炭素やメタンガスの量が増えているというデータがある。現在起きている温暖化によって、海中からそれらの温室効果ガスが放出され、さらに温暖化が促進されるという正のフィードバック効果が懸念されている。
複数の気候モデルのシミュレーションによれば、大気中の水蒸気量の増加により、平均降水量は21世紀中は増加すると予測されている。平均降水量の変動幅の増大や豪雨の増加の可能性がかなり高い地域が多く、また干ばつの増加の可能性が高い地域もある。
