Même si l’on tient compte des incertitudes qui subsistent, les nouvelles données dont on dispose permettent de dire que la majeure partie du réchauffement observé au cours des cinquante dernières années est due probablement à l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre. Des études de détection et d’attribution (y compris les gaz à effet de serre et les aérosols sulfatés comme facteurs de forçage anthropique) mettent constamment en lumière les preuves d’un signal anthropique dans les données climatiques des 35 à 50 dernières années, malgré des incertitudes concernant le forçage dû aux aérosols sulfatés anthropiques et aux facteurs naturels (volcans et rayonnement solaire). Les forçages dus aux aérosols sulfatés et le forçage naturel sont négatifs pour cette période et n’expliquent pas le réchauffement (voir Figure 2–4a) ; alors que la plupart de ces études constatent que, au cours des cinquante dernières années, le rythme et l’ampleur du réchauffement dû uniquement à une augmentation des gaz à effet de serre est comparable, ou supérieur, au réchauffement observé (Figure 2–4b). C’est lorsque tous les facteurs de forçages anthropiques et naturels sont combinés (voir Figure 2–4c) que l’on obtient la meilleure concordance entre les simulations et les observations pour les relevés 1860–2000. Ce résultat n’exclut pas la possibilité d’une contribution par d’autres forçages ; en outre, ces études de détection et d’attribution n’ont pas pris en compte certains facteurs anthropiques connus (carbone organique, carbone noir (suie), aérosols générés par la combustion de biomasse, et certains changements d’affectation des terres). Les estimations de l’ampleur et de la distribution géographique de ces forçages anthropiques supplémentaires varient considérablement.

Les changements concernant le niveau de la mer, la couverture neigeuse, la superficie des glaces et les précipitations sont révélateurs d’un réchauffement du climat près de la surface de la terre (voir Tableau 2–1). Certains de ces changements sont régionaux, et d’autres peuvent être le résultat de variations climatiques internes, de forçages naturels, ou d’activités humaines régionales, et non pas exclusivement d’une influence humaine mondiale.

Très probablement, le réchauffement du XXe siècle a contribué de façon importante à l’élévation observée du niveau de la mer, et à l’augmentation du contenu thermique des océans. Le réchauffement entraîne l’élévation du niveau de la mer en raison de la dilatation thermique des mers et de la régression généralisée de la glace terrestre. Calculée à partir des mesures fournies par les marégraphes, et après correction pour les mouvements terrestres, l’élévation moyenne annuelle était de 1 à 2 mm au cours du XXe siècle. Les quelques longs relevés dont on dispose montrent que cette élévation a été moins importante au cours du XIXe siècle (voir Figure 2–5). Sous réserve des incertitudes actuelles, les observations et les modèles confirment l’absence d’accélération significative de l’élévation du niveau de la mer au cours du XXe siècle. Le rythme d’élévation du niveau de la mer observé pendant le XXe siècle est en accord avec les modèles. A l’échelle mondiale, le contenu thermique des océans a augmenté depuis la fin des années 1950, période pour laquelle on dispose de suffisamment de données sur les températures des profondeurs océaniques.

La couverture neigeuse et la superficie des glaces ont diminué. Très probablement, en moyenne, la superficie de la couverture neigeuse a diminué d’environ 10 % dans l’hémisphère Nord depuis la fin des années 1960 (principalement en raison des changements printaniers sur l’Amérique et l’Eurasie) et la durée annuelle du gel des lacs et des fleuves à moyenne et haute latitude dans l’hémisphère Nord a diminué de 2 semaines environ au cours du XXe siècle. On constate également une régression généralisée des glaciers de montagne dans les régions non polaires au cours du XXe siècle. Il est probable que la superficie de la glace marine au printemps et en été dans l’hémisphère Nord a diminué de 10 à 15 % environ entre 1950 et 2000 et que, au cours des 30 dernières années du XXe siècle, l’épaisseur de la glace marine arctique a diminué de 40 % environ pendant la fin de l’été et le début de l’automne. Bien qu’entre 1978 et 2000 il n’existe pas de changement de la superficie d’ensemble de la glace marine antarctique comparable à l’élévation de la température moyenne mondiale à la surface, le réchauffement régional dans la Péninsule antarctique a coïncidé avec l’effondrement des inlandsis du Prince Gustav et de Larsen au cours des années 1990 ; cependant, la disparition de ces inlandsis a eu peu de répercussions directes.

Au cours du XXe siècle, les précipitations ont très probablement augmenté de 5 à 10 % sur la plupart des moyennes et hautes latitudes des continents de l’hémisphère Nord, mais, à l’opposé, il est probable que les pluies ont diminué de 3 % en moyenne sur une grande partie des zones terrestres subtropicales (voir Figure 2–6a). L’élévation de la température moyenne mondiale à la surface entraînera très probablement des variations des précipitations et de l’humidité atmosphérique en raison de la modification de la circulation atmosphérique, d’un cycle hydrologique plus actif, et d’un accroissement de la capacité de rétention d’eau dans l’atmosphère. Pendant la deuxième moitié du XXe siècle, la fréquence des fortes précipitations aux moyennes et hautes latitudes de l’hémisphère Nord a probablement augmenté de 2 à 4 %. Des augmentations à long terme relativement faibles ont été observées au cours du XXe siècle dans les zones terrestres touchées par des sécheresses ou des inondations importantes, mais dans grand nombre de régions, une variabilité climatique interdécennale et multidécennale caractérise les changements, sans qu’aucune tendance importante ne soit évidente pour le XXe siècle.