מחקרים אקולוגיים ארוכי טווח מאפשרים לעקוב אחר מגמות שינוי במערכות אקולוגיות, ולבדוק את ההשלכות של שינויי אקלים מקומיים ועולמיים על המערכות הטבעיות. מדעני ה-IPCC ניתחו נתונים של מחקרים אקולוגיים, שנערכו במקומות שונים בעולם החל משנות ה-70 של המאה ה-20 ועד היום. בעקבות הניתוח המדעי פורסמה בדו"ח ה-IPCC המסקנה המסכמת ש"קיימת רמת וודאות גבוהה שמערכות טבעיות יבשתיות וימיות מושפעות בדרכים רבות משינויי אקלים אזוריים, ובמיוחד מהעלייה בטמפרטורות". 
המדענים הציגו סיכום של מגמות שינוי בגורמים פיזיים וביולוגיים, הניכרות כבר כיום במערכות אקולוגיות יבשתיות וימיות, למשל:
  • ניכרים שינויים בכמויות השלגים, בנפח הקרח ובשטח האדמה הקפואה באזורים שונים בעולם. השינויים מתבטאים בעלייה במספר ובשטח של האגמים בקרחונים (glacial lakes) כתוצאה מהפשרה של קרחונים; בעלייה בחוסר היציבות של הקרקעות בשכבת האדמה הקפואה (permafrost); בתדירות של מפולות האבנים באזורים הררים; ובשינויים בהרכב המערכות האקולוגיות בקטבים, כולל פגיעה בטורפים הנמצאים ברמות הטרופיות הגבוהות של המערכות האקולוגיות. עם ההתחממות העולמית צפויה עלייה בעובי השכבה הפעילה, הנמסה בקיץ וקופאת בחורף מידי שנה, באדמה הקפואה באלסקה. 
    אובדן נרחב נוסף של שטחי אדמה קפואה שאינם רציפים צפוי להוביל להאצת תהליכי הסחיפה והשקיעה של מפלס הקרקע הקפואה, לשינויים בתהליכים הידרולוגיים ולשחרור של כמויות גדולות של גזי חממה כמו מתאן ופחמן דו-חמצני לאטמוספרה.
  • ניכרות מגמות שינוי בכמות ובאיכות המים במערכות מימיות יבשתיות באזורים הרריים. ניכרת הקדמה של תקופת הפשרת השלגים בהרים ועלייה בכמויות הנגר בנהרות הרריים המוזנים ממי הפשרת שלגים. כמו כן ניכרת התחממות של אגמים ונהרות באזורים רבים, המשפיעה על המבנה התרמי של גוף המים ועל איכות המים.
  • קיימות עדויות להשפעות של ההתחממות העולמית על מחזור החיים של יצורים שונים. ניכרות מגמות של הקדמת לבלוב העצים באביב, הקדמת עונת הנדידה והרבייה של ציפורים והסתת אזורי התפוצה של מינים שונים לכיוון הקטבים.
  • שינויים בתנאים פיזיים, כמו טמפרטורה, מליחות ורמות החמצן המומס במערכות מימיות צפוניות, גורמים לשינויים בהרכב ובתפקוד של המערכות האקולוגית באגמים ובימים. כך למשל ניכרת עלייה בשפע האצות והפלנקטון באגמים הנמצאים במרומי ההרים או באזורים צפוניים קרים. התחממות המים בנהרות גורמת לשינויים בתקופות ובטווחי הנדידה של דגים במעלה הנהרות.

מאגר הידע