Oceani e coste
Insieme all'atmosfera, alla biosfera terrestre e alla criosfera, gli oceani svolgono un ruolo chiave nel sistema climatico globale e nella sua variabilità. Gli oceani immagazzinano grandi quantità di energia assorbita dal sole e questa energia si muove in tutto il mondo attraverso le sue correnti. I cambiamenti nei modelli di circolazione influenzano la ridistribuzione a lungo termine del calore negli oceani che potrebbe avere effetti importanti sul clima mondiale.
Fluttuazioni a breve termine (da anni a decenni) come l'oscillazione El Niño-Southern, l'oscillazione decadale del Pacifico, l'oscillazione del Nord Atlantico e l'oscillazione artica, influenzano il clima su scale temporali brevi.
Vari progetti e programmi internazionali e nazionali si concentrano sulle osservazioni delle caratteristiche degli oceani come la temperatura superficiale del mare e il livello assoluto del mare, proiettando i loro cambiamenti. Il Global Ocean Observing System (GOOS) è un sistema globale permanente per tali osservazioni, modellando e analizzando le variabili marine e oceaniche per supportare i servizi oceanici operativi in tutto il mondo. Progetti come il Servizio permanente del Regno Unito per il livello medio del mare (PSMSL) valutano le variazioni del livello del mare sulla base della rete globale di misuratori delle maree. Tuttavia, la distribuzione geografica irregolare dei calibri e il movimento del terreno su cui si trovano gli indicatori e i cambiamenti nella circolazione oceanica portano a incertezze nelle stime.
Altri gruppi di modelli nazionali e internazionali hanno sviluppato proiezioni per la temperatura del mare e l'innalzamento del livello del mare sulla base di scenari di espansione termica, essendo la componente più importante. Questi includono NASA negli Stati Uniti, PIK in Germania e KNMI nei Paesi Bassi. Proiettano anche cambiamenti nei ghiacciai e nelle calotte glaciali.
Varie organizzazioni monitorano altre caratteristiche dell'acqua di mare, come la temperatura superficiale del mare, che è importante per i modelli meteorologici e gli ecosistemi marini (ad esempio, vedere il servizio di monitoraggio dell'ambiente marino di Copernicus). L'acidificazione degli oceani, o la diminuzione in corso del pH degli oceani, può essere il risultato di emissioni di CO2 antropogeniche aggiuntive a quelle di un cambiamento diretto del clima (per ulteriori informazioni si veda il programma di ricerca sull'acidificazione oceanica del Regno Unito o il progetto europeo sull'acidificazione OCEAN EPOCA).