- 기온 상승에 따라 전 지구적인 대기 수분 함량이 증가하고 그 결과 전 지구 물 순환을 강화시킬 것이다. 여러 지역에서 더욱 강한 비와 눈이 내릴 것으로 전망된다. 그러나 강수 패턴의 변화는 지역에 따라 그리고 계절에 따라 상당히 다를 것으로 예상된다. 일부 지역에서는 강화된 수문 순환이 더욱 심한 가뭄과 홍수를 일으킬 것이다. 습한 지역과 건조한 지역간 그리고 습한 계절과 건조한 계절간의 강수량 차이는 일부 예외 지역이 있을 수 있지만 전체적으로 커질 것이다. 극지방으로 올라갈수록 나타나는 고위도 육지의 강한 온난화가 대규모 대기 순환을 변화시킬 수 있어 강수 패턴이 광범위하게 이동될 수 있다. 전 지구적 몬순은 강수량이 많아지고 지속 기간이 길어질 가능성이 높다.
호우는 더욱 강하고 자주 발생될 것으로 전망되며 이는 물 자원 관리 및 홍수 조절에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 또한, 강수량이 증가 할 것으로 예상되는 고위도에서는 건조한 기간이 줄어들 것이고, 아열대와 낮은 중위도 사이에서는 건조한 기간이 길어질 가능성이 있다. 산악 빙하의 광범위한 후퇴로 인해 빙하에 의해 공급되는 하천 수량이 건기에 감소될 것으로 예상된다. 가뭄은 아프리카, 유럽, 대부분의 북미 대륙 내부, 특히, 미국 남서 지역에서 증가할 것으로 예상된다. 고기후 관측 자료 분석은 수십 년 지속되는 가뭄이 가능하고 이러한 장기간의 가뭄은 작은 온난화로도 가능할 수 있음을 보여준다.
우리나라의 물순환 전망을 살펴보면, 온실가스 배출 규제에 따라 강수량이 21세기 말에 5~25%로 전반적으로 증가하여 하천 유출량도 증가할 것이다. 그러나 다른 계절에 비해 여름철 증가량이 커져 현재보다도 계절 유출량의 차이가 더욱 커질 것으로 내다본다. 또한, 지상 기온 상승으로 지표 증발량이 많아져 지표 토양은 현재보다 더욱 건조해져 일년생 농작물의 피해가 커질 가능성이 있다. 즉, 동일한 시공간에서 하천에선 홍수 위험이 높아지고 농업 지역은 가뭄 위험이 커지는 상반된 극한 현상이 예상된다.
날씨는 계절에 따라, 매일 매일에 따라 변동이 지속되지만, 특정 패턴과 극한 기후의 빈도는 지구 온난화의 영향을 받는다. 태풍의 발생 빈도는 크게 변화되지 않을 것이지만, 강한 태풍이 발생할 가능성이 증가할 것이다. 또한, 중위도 폭풍 진로가 극쪽으로 이동할 것으로 전망한다. 중요한 대규모 기후 현상(예: 엘니뇨와 라니냐 등)의 경년 변화는 지속되지만 강도, 빈도, 및 발생 위치와 같은 특성 변화가 있을 수 있다. 열파와 한파, 그리고 이와 관련된 기상 현상은 계속 발생되지만, 온난화와 비례하여 더욱 길어진 뜨거운 날들과 더욱 짧아진 추운 기간이 예상된다. 서리일 (동결 온도 이하의 날)은 더욱 줄어들고 성장 기간은 길어질 것이다. 미국 남부와 남부 유럽은 여름철에 더욱 건조하게 되어 심각한 열파가 발생될 것으로 예상된다. 생태계와 작물의 재배와 수확에 심각한 손상을 입히는 일 최고기온의 임계값 이상이 더욱 자주 발생할 가능성이 있다.
해양은 매우 큰 질량과 열용량을 가지고 있으므로, 지구시스템 내에 온난화에 의해 저장된 에너지 증가분의 대부분을 자지하고 있다. 그리고 온실가스 배출을 멈춘다 해도 해양은 지속적으로 천천히 따뜻해질 것이고 이로 인해 열적으로 그 부피가 팽창될 것이다. 2080-2100년 기간의 전 지구 평균 해수면의 높이는 탄소저감 노력을 전혀 하지 않는 경우 45-82cm 상승되고, 지구시스템이 안정한 범위에 머물 수 있을 정도로 탄소 배출을 줄이는 경우 26-55cm 상승될 것으로 전망된다. 이와 함께 태풍 또는 폭풍 해일이 발생할 경우 해안 도시에 엄청난 위협을 가할 것이다. 21세기에 북극 해빙 면적이 지속적으로 줄어들고 얇아질 것이며 북반구 봄철 적설 면적이 줄어들 가능성이 높다. 온실 가스를 얼마나 배출하느냐에 따라, 21세기 말에 북극 해빙 면적의 감소폭은 9월의 경우 43-94% 범위에 있고, 2월에는 8-34% 범위에 있을 것이다.
지구시스템은 되먹임으로 복잡하게 상호 연결되어 있다. 특히, 탄소 순환은 미래 기후 전망 불확실성의 큰 원인이 된다. 육상 생물권과 해양이 탄소를 미래에도 현재 속도로 계속 흡수할 수 있을지는 명확하지 않다. 또 하나 알 수 없는 것은 토양과 식물이 지구 온난화로 탄소 흡수원에서 배출원으로 바뀔지의 여부이다. 또한, 고위도 온난화로 인해 배출될 메탄 양도 정확히 알 수 없다. 알래스카와 다른 북극 지역의 일부 영구 동토층이 이미 녹고 있어 인간 활동에 의해 직접적으로 배출되는 것보다 훨씬 많은 양의 탄소가 대기로 배출될 가능성이 있다. 해양이 흡수한 CO₂는 해양을 더욱 산성화시켜 해양 생물의 껍질과 골격의 형성과 해양 생태계에 부정적인 영향을 일으킬 것이다.
기후는 앞으로 어떻게 변화될 것인가?
IPCC 5차 보고서에 참여한 다중모델을 이용한 9월 북반구 해빙면적의 변화. 평균과 불확실성(음영)을 RCP2.6(지구를 안전하게 보존)와 RCP8.5(온실가스 저감을 전혀 하지않음) 시나리오에 대해 나타냄. 검정(회색 음영)은 과거 복원 강제력을 사용하여 모의된 과거 모사 결과. 실선은 과거 해빙 모사를 잘한 모델들의 결과를 나타내었고, 전체 평균은 점섬으로 표시. 검은 파선은 거의 해빙이 없는 상태를 나타냄. 계산을 위해 사용된 모델의 수를 같은 색깔로 표시. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. IPCC
