Variações a longo prazo da incidência de radiação solar e dos parâmetros orbitais de Milankovitch são considerados fatores externos das causas naturais das mudanças climáticas.

A injeção de gases, como o metano, o óxido nitroso e o hexafluoreto de enxofre, tanto naturalmente quanto por fontes antrópicas, potencializa o efeito estufa da atmosfera, causando aquecimento.

O aumento da temperatura implica aumento da capacidade higrométrica do ar e, por conseguinte, da formação de nuvens de tempestades que ocasionam chuvas de grande intensidade.

Um dos efeitos das mudanças climáticas é a alteração dos padrões de teleconexões, que são modos preferenciais de variabilidade de baixa frequência, a exemplo da Oscilação Decadal do Pacífico.

Há um balanço entre a expansão dos oceanos devido ao aquecimento e o derretimento do gelo, pois este reduz o nível do mar devido à diferença de salinidade entre água doce e salgada.