
Z přímých pozorování je patrný vzestup teplot. Jedenáct z dvanácti let v období 1995-2006 můžeme zařadit do 12 nejteplejších let od roku 1850. Nárůst teplot za poslední desetiletí je téměř dvojnásobný ve srovnání s trendem posledních sta let (obr.6a).
Průměrný obsah vodní páry v atmosféře se nad pevninou a oceánem i v horní troposféře přinejmenším od 80. let 20. století zvýšil. Tento nárůst je v zásadě v souladu s vyšší schopností teplého vzduchu udržet vodní páru.
Díky přesnému měření víme, že v letech 1993-2003 došlo ke zmenšení ledových štítů Grónska a Antarktidy. Je velmi pravděpodobné, že toto mělo za následek zvýšení mořské hladiny. Dochází k úbytku objemu ledových štítů, ztenčení ledových šelfů a zániku plovoucích ledových jazyků. U horských ledovců a ledových čepic pozorujeme jejich ústup a zmenšení sněhové pokrývky (obr.5). Rozsah sněhové pokrývky na severní polokouli se významným způsobem snížil (viz obr.6c).
Také díky tání ledových štítů dochází ke zvýšení průměrné výšky mořské hladiny. Globální průměrná výška mořské hladiny se v období 1961-2003 zvyšovala průměrnou rychlostí 1,8 mm za rok. V období let 1993 až 2003 byl nárůst rychlejší, asi 3,1 mm za rok. Celkové zvýšení mořské hladiny ve 20. století se odhaduje na 0,17 m (obr.6b). Obsah soli ve vodě poklesl ve středních a vyšších zeměpisných šířkách. Nárůst salinity je zaznamenán naopak v nižších zeměpisných šířkách. Tyto rozdílné hodnoty obsahu soli ve vodě poukazují na změny v systému srážek a výparu nad oceány.
„Od 70. let 20. století byla na větších územích, především v tropech a subtropech pozorována období intenzivnějšího a delšího sucha. Ke změnám výskytu sucha přispívá intenzivnější vysychání spojené s vyššími teplotami a nižšími srážkami. Se suchem souvisejí také změny povrchové teploty oceánů, změny atmosférické cirkulace a zmenšení rozsahu a tloušťky sněhové pokrývky.“ (cit. IPPC WGI, 2007, 8) Nad pevninskými oblastmi došlo ke zvýšení výskytu silných srážek. Toto souvisí s nárůstem teploty a zvýšením obsahu vodní páry v atmosféře.

Obr.5. Velký Aletschký ledovec v letech 1856 a 2001 (převzato od Holzhauser, Häberli, 2004)
Při pozorování extrémních teplot bylo zjištěno, že četnost výskytu chladných dnů, chladných nocí a mrazů poklesla. Přitom počet horkých dnů, horkých nocí a vln vysokých teplot zaznamenal nárůst. Je patrné, že aktivita intenzivních tropických cyklón v severním Atlantiku se zvýšila. Tento zvýšený výskyt souvisí se zvýšením povrchové teploty tropických moří.
Existují také aspekty, u kterých není pozorována žádná změna. Je to rozsah mořského ledu v Antarktidě, který vykazuje jistou meziroční variabilitu, ale tyto změny nejsou statisticky významné. Zároveň neexistuje dostatek důkazů pro posouzení výskytu jevů malých měřítek, jako jsou tornáda, kroupy, blesky a prachové bouře. Tyto aspekty jsou většinou lokálního charakteru.

Obr.6.: Změny teploty, výšky mořské hladiny a rozsahu sněhové pokrývky na severní polokouli (převzato od IPCC WGI, 2007)