سامانه آب و هوایی به کندی در پاسخ به تغییر عواملی مانند غلظت گازهای گلخانه‌ای عمل می‌کند. این پدیده‌ای است که به عنوان «اینرسی آب و هوا» شناخته می‌شود، این بدان معنی است که کربنی که امروز انسان در جو قرار می‌دهد ممکن است برای دهه‌های آینده نیز بر آب و هوا اثر بگذارد. این به ویژه برای CO2 که دهه‌ها در جو دوام می‌آورد صدق می‌کند. حتی اگر امروز انتشار CO2 به صفر برسد ، مقدار مشخصی از آثار گرم شدن هوا در سال‌های آینده در بوم سامانه باقی خواهد ماند. حتی برای گازهایی که طول عمر جوی کوتاه‌تری دارند، مانند متان، عملکرد سریع لزوماً به نتیجه سریع منجر نمی‌شود. سامانه آب و هوایی طوری است که دمای کره زمین در کوتاه مدت در بازه یک ساله نوسان می‌کند حتی اگر در بلند مدت به وضوح در حال افزایش باشد. برای ارزیابی انواع گازهای گلخانه‌ای، از جمله CO2، متان و کربن سیاه (که به آن دوده نیز گفته می‌شود) از مدل‌هایی استفاده می‌شود که همه آن‌ها دهه‌ها طول می‌کشد تا اثرات قابل توجهی ایجاد کنند. نتایج تاخیری، واقعیت سامانه آب‌و‌هوایی است. این بدان معنی نیست که تلاش برای کاهش سریع اثرهای تغییرات آب‌و‌هوایی نتیجه مهمی ندارد، بلکه بدان معنی است که به زمان نیاز داریم. کنترل غلظت گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر، یکی از راه‌های پیگیری میزان سریع انتشار است. صرف نظر از این‌که دقیقاً دانشمندان چگونه بر اقدامات جهانی در زمینه آب و هوا نظارت می‌کنند، کاهش پایدار و بلند مدت انتشار گازهای گلخانه‌ای با اهمیت است.
نحوه واکنش کره‌زمین به گرم شدن هوا، با تغییرات اتمسفری و جریان‌های اقیانوسی نیز در اندازه‌های وسیع بسیار با اهمیت است. پیش‌بینی‌ها نشان از آب‌های گرم بیشتر و بیشتر از بین رفتن ورقه‌های یخ دارد. دانشمندان کشف کردند قطب جنوب با سه برابر سرعت جهانی در حال گرم شدن است و بیشتر این گرم شدن به چرخه‌های آب‌و‌هوایی مربوط می‌شود که هزاران کیلومتر دورتر از مناطق استوایی اتفاق می‌افتد. محققان از ترکیبی از مشاهدات و شبیه سازی مدل دریافته‌اند که تغییر درجه حرارت اقیانوس‌ها در مناطق گرمسیری غربی اقیانوس آرام تأثیر زیادی در گرم شدن قطب جنوب دارد. این دمای اقیانوس‌ها، تا حد زیادی توسط چرخه آب‌و‌هوایی طبیعی تنظیم می‌شود و باعث می‌شود که هر چند دهه، دمای اقیانوس آرام بین فازهای گرم و خنک نوسان کند. وقتی اقیانوس گرم‌تر است، با جوی سردتر همراه می‌شود. این تغییرات جوی هوای گرم بیشتری را به سمت جنوب و به قطب جنوب منتقل می‌کند. در حقیقت، شبیه‌سازی‌های مدل حاکی از آن است که گرم شدن اخیر – به لحاظ نظری – می‌تواند بدون اثرهای بنیادی از تغییرات اقلیمی ناشی از فعالیت‌های انسانی هم اتفاق افتاده باشد. گرم شدن ناشی از فعالیت‌های انسان‌ها احتمالاً روند مشاهده شده در قطب جنوب در دهه‌های اخیر را تقویت کرده‌است. اما در این حالت ، احتمالاً عامل غالب نیست. برخلاف قطب شمال ، که دهه‌هاست با سرعتی نگران‌کننده گرم می‌شود ، نقشه‌برداری از تغییرات اقلیمی قطب جنوب بسیار دشوار بوده‌ است. مناطق مختلف این قاره اغلب به طور همزمان روند‌های آب‌و‌هوایی بسیار متفاوتی را تجربه کرده‌اند. به عنوان مثال در حالی که قطب جنوب در دهه‌های گذشته در حال خنک شدن بود، بیشتر قسمت‌های جنوب، قطب جنوب و شبه‌جزیره قطب جنوب – صدها کیلومتر دورتر- در حال گرم شدن و ذوب شدن بود. اخیراً با گرم شدن قطب جنوب، روند گرم شدن شبه جزیره کاهش یافته است. در بیشتر 35 سال گذشته، یخ دریا در اقیانوس جنوبی در واقع در حال گسترش بود. اما از حدود سال 2014 ، این روند معکوس شد و به سرعت کاهش یافته است. دانشمندان این الگوهای پیچیده را به منابع مختلف، از جمله چرخه‌های آب‌و‌هوایی طبیعی مانند ال‌نینو ، و همچنین اثر پیچیده تغییر آب‌وهوا بر جریان‌های اقیانوسی و جوی اطراف قطب جنوب نسبت داده‌اند. قطب جنوب گرچه به سرعت در حال گرم شدن است، اما هنوز هم یکی از سردترین مناطق، قطب جنوب است و خطر ذوب شدن آن خطری فوری نیست. البته خط ساحلی قطب جنوب داستان دیگری است. به ویژه در بیشتر مناطق قطب جنوب غربی ، یخچال‌های ساحلی وجود دارند. به نظر می‌رسد در حالی که آب گرم اقیانوس در زیر یخ‌ها نفوذ می‌کند، یخ‌ها از پایین به بالا در حال ذوب شدن است. نقش تغییرات آب وهوایی در این نقاط ساحلی و اثر آن‌ها بر سایر نقاط جهان مهم است. قطب جنوب اثر فزاینده‌ای بر افزایش سطح جهانی دریاها دارد و این مساله می‌تواند نشانه‌ای از فاجعه اقلیمی در قرن پیش‌رو باشد. محققان در تاریخ 4 ژانویه 2020 در جزیره کینگ جورج، قطب جنوب، نمونه‌های خاک و یخ را در ساحلی که هنوز نامی از آن در منطقه پونتا اولمان نیامده است، جمع‌آوری کردند، این مطالعه به سرپرستی کایل کلم از دانشگاه ویکتوریا در ولینگتون در نیوزیلند، دمای هوای سطحی را در جنوبی ترین رصدخانه آب و هوای جهان بررسی کرد: ایستگاه آموندسن-اسکات ، تقریباً در بالای قطب جغرافیایی جنوبی قرار دارد. این یک ایستگاه تنها و پوشیده از برف در وسط قاره قطب جنوب، در مکانی است که دمای زمستان می‌تواند به زیر منفی 100 درجه فارنهایت برسد. محققان دریافتند که از ابتدای دهه 1990 تا کنون هر دهه درجه حرارت در حدود یک درجه فارنهایت افزایش یافته است. این حدود سه برابر سریعتر از میانگین جهانی است. حتی بیشتر تعجب آور است، این روند نشان دهنده یک تغییر ناگهانی در قطب جنوب است. در بیشتر قرن بیستم – حداقل به دهه 1950 برمی‌گردد، زمانی که ایستگاه هواشناسی برای اولین بار تاسیس شد – قطب جنوب در حال سرد شدن بود. تغییر الگوهای آب‌و‌هوایی در مناطق گرمسیری احتمالاً سهم بزرگی داشته است.