Bien que le réchauffement réduise l’absorption du CO₂ par les océans, l’absorption nette de carbone par les océans devrait se poursuivre, en conjonction avec une augmentation du CO₂ atmosphérique, au moins pendant le XXIe siècle. Le transfert du carbone entre la surface et les grandes profondeurs océaniques prend des siècles, et, à ce niveau, son équilibre avec les sédiments océaniques prend des milliers d’années.

Des écosystèmes soumis à des changements climatiques rapides seront probablement perturbés en raison des différences au niveau des temps de réponse des systèmes. En conséquence, la diminution de la capacité de l’écosystème à fournir des services, tels que des denrées alimentaires ou du bois d’œuvre, et à préserver sa biodiversité, peut ne pas être apparente immédiatement. Les changements climatiques peuvent créer des conditions qui ne permettent pas la survie d’espèces clés, mais la réponse lente et différée de plantes longévives dissimule l’importance des changements jusqu’à la mort ou la destruction suite à une perturbation d’espèces bien établies. Si l’on prend, par exemple, le degré de changements climatiques possibles au cours du XXIe siècle, pour certaines forêts, dans le cas d’une perturbation d’un peuplement par des incendies, vents, parasites ou récoltes, au lieu de se régénérer comme par le passé, les espèces risquent probablement de disparaître ou d’être remplacées par d’autres espèces.

Les êtres humains ont su s’adapter aux conditions climatiques moyennes à long terme, mais cette adaptation est plus difficile face à des extrêmes ou des variations climatiques interannuelles. Les changements climatiques au cours du siècle à venir devraient excéder tous les changements auxquels l’humanité a été confrontée au moins au cours des cinq derniers millénaires. L’ampleur et le rythme de ces changements poseront un immense défi à l’humanité. Le temps nécessaire à une adaptation socio-économique varie entre des années et des décennies, en fonction du secteur et des ressources disponibles pour faciliter la transition. L’inertie présente au niveau du processus décisionnel en matière d’adaptation et d’atténuation, et de la mise en œuvre de ces décisions, peut s’exercer pendant des décennies. En général, les décisions concernant l’adaptation et l’atténuation ne sont pas prises par les mêmes entités, ce qui renforce les difficultés inhérentes à l’identification et la mise en œuvre de la meilleure combinaison de stratégies, et contribue à différer la réponse aux changements climatiques.

En règle générale, des années ou des décennies séparent la perception de la nécessité d’une réponse à un problème important, la planification, les recherches et le développement d’une solution et sa mise en œuvre. On peut réduire ce décalage temporel en prévoyant les besoins grâce aux prévisions et au développement anticipé des technologies. Historiquement, la réponse du secteur technologique aux changements des prix de l’énergie a été relativement rapide (normalement, moins de cinq ans entre un choc financier et la réponse en termes d’établissement de brevets et de commercialisation de nouveaux modèles) mais la diffusion de ces nouvelles technologies est beaucoup plus longue. Fréquemment, le rythme de cette diffusion dépend du rythme de la mise hors service d’équipements déjà en place. L’utilisation précoce de technologies évoluant rapidement permet de réduire les coûts de la courbe d’apprentissage (apprentissage pratique), sans retard à cause de systèmes « figés » peu rentables. Le rythme de la diffusion technologique dépend en grande partie non seulement de la faisabilité économique, mais également des pressions socio-économiques. Pour certaines technologies, telles que l’adoption de nouvelles variétés de cultures, l’existence d’options d’adaptation et une information à leur propos facilitent une adaptation rapide. Dans nombre de régions, cependant, les pressions démographiques sur des terres et des ressources hydriques limitées, des politiques gouvernementales freinant les changements, ou un accès limité à l’information ou aux ressources financières expliquent la lenteur et la difficulté de l’adaptation. Une adaptation optimale aux tendances climatiques telles que des sécheresses plus fréquentes peut être différée si ces tendances sont perçues comme étant le résultat d’une variabilité naturelle, alors qu’elles peuvent être en fait liées à l’évolution climatique. De même, il peut y avoir une mauvaise adaptation si l’on croit, à tort, que la variabilité climatique est une tendance.