تظهر القياسات المباشرة لمناخ الأرض، زيادة مقدارها 0.74 درجة مئوية، في متوسط حرارة سطح الأرض خلال السنوات المائة الأخيرة. وقد لوحظت في الفترة نفسها تغيرات واسعة الانتشار، طرأت على نموذج الأمطار، بالإضافة إلى تقلص جليد منطقة القطب الشمالي، بنحو 2.7% كل عشر سنوات. وتدل عمليات إعادة بناء المناخ في الماضي أن ارتفاع درجة الحرارة الملاحظ حالياً، هو الأعلى منه في  أي وقت مضى طوال السنوات الألف والثلاثمائة الأخيرة. وينظر إلى نشاطات التصنيع التي بدأت منذ عام 1750 - إلى جانب حرق الوقود الأحفوري الذي يبدل تركيبة الغلاف الجوي - على أنها السبب الرئيسي في هذا التغير المناخي.

وبالإمكان حساب تغير المناخ في المستقبل، باستخدام نماذج سيناريوهات مختلفة، تفترض مستويات متباينة من النمو السكاني، ومن مستويات المعيشة في المجتمعات وإمداداتها من الطاقة. ووفقاً لثلاثة سيناريوهات رئيسية، تمثل استخدام الوقود الأحفوري بشكل منخفض، ومتوسط، وعالٍ، من المتوقع ارتفاع متوسط درجة حرارة سطح الأرض عالمياً، إلى ما بين 1.1 و6.4 درجات مئوية، مع نهاية القرن الحالي. ويترافق هذا الارتفاع في درجة الحرارة بارتفاع في مستوى سطح البحر، يتراوح بين 20 و60 سنتمتراً؛ بفعل التمدد الحراري. أما الاضطراب في النظام المناخي فسوف يسببه تواصل الاحترار العالمي حتى وقت طويل، يلي انخفاض انبعاثات غاز الدفيئة. وقد استخدمت بيانات مجمعة من ثمانية نماذج أوربية؛ لتقدير تغير المناخ في شبه الجزيرة العربية. وتشير التوقعات الخاصة بدرجة الحرارة إلى احترار متجانس تقريباً، يزيد على 6 درجات مئوية في السيناريو العالي، وإلى أكثر من درجتين مئويتين في السيناريو المنخفض. أما سقوط الأمطار فسيتناقص في الشمال، ويتزايد بشكل طفيف في الجنوب.