وخلال القرن العشرين،  حدث احترار واسع النطاق ومتسق لليابسة وسطح المحيط على السواء، مع حدوث أكبر الزيادات في درجة الحرارة في مناطق خطوط العرض الوسطى والعليا في القارات الشمالية. وحدوث احترار في سطح اليابسة بدرجة أسرع من احترار سطح المحيط خلال الفترة الممتدة من 1976 إلى 2000 (أنظر الشكل 2-6 (ب)) لا يتعارض مع التغيرات المرصودة في التغيرات الطبيعية للمناخ، مثل التذبذبات في شمال الأطلنطي والمنطقة القطبية الشمالية، ومع نمط احترار غازات الدفيئة في النماذج.  وكما هو مبين أدناه، فإن الارتباطات الكبيرة إحصائيا بين الاحترار الإقليمي والتغيرات المرصــودة في النظم الأحيائية تم توثيقها  في بيئات المياه العذبة والبيئات الأرضية والبحرية في جميــع ال‍قــارات.

وازداد تواتر وثبات وشدة الفترات الدافئة لظاهرة النينو/التذبذب الجنوبي منذ منتصف السبعينات  مقارنة بالمائة عام السابقة. وتؤثر النينو بصورة متسقة على التغيرات الإقليمية للتهطال ودرجة الحرارة  في كثير من المناطق المدارية وشبه المدارية وبعض مناطق خطوط العرض الوسطى.  ومع ذلك، لا يتضح من النماذج زيادة تواتر حدوث ظواهر النينو في عالم أكثر احترارا.

ويبدو أن بعض الجوانب الهامة للمناخ لم تتغير. وهناك بضع مناطق من الكرة الأرضية لم  تتعرض للاحترار في العقود الأخيرة، وبصورة أساسية في بعض أجزاء المحيطات في نصف الكرة الأرضية الجنوبي وفي أجزاء من المنطقة القطبية الجنوبية .  (أنظر الشكل 2-6 (ب)).وقد ظل حجم الجليد البحري في المنطقة القطبية الجنوبية ثابتا تقريبا، بل وازداد منذ عام 1978، وهي فترة القياسات الموثوقة باستخدام السواتل.  ولا تستطيع التحليلات الحالية أن تخلص إلى نتائج عن احتمالية حدوث تغييرات في تواتر الأعاصير أو أيام الرعد أو ظواهر البَرَد  في المناطق المحدودة التي خضعت للدراسة.  وبالإضافة إلى ذلك، فإن عدم كفاية البيانات وتضارب التحليلات يحولان دون تقييم التغيرات في شدة الأعاصير المدارية وشبه المدارية ونشاط العواصف المحلية الشديدة في مناطق خطوط العرض الوسطى.