A maior parte do excesso de energia acumulado pelo sistema climático é absorvida pelos oceanos devido à elevada capacidade térmica da água e à circulação oceânica profunda. A quantidade de energia armazenada é calculada por \(Q = mc\Delta T\), conferindo grande inércia térmica ao sistema.
Diferentes sistemas de observação indicam alterações coerentes:
A composição isotópica do carbono (\({}^{12}\mathrm{C}\), \({}^{13}\mathrm{C}\) e \({}^{14}\mathrm{C}\)) fornece a assinatura característica de combustíveis fósseis, que foram incorporados à matéria orgânica por processos biológicos ao longo de milhões de anos.
Bolhas de ar aprisionadas em camadas de gelo polar ao longo de centenas de milhares de anos constituem amostras diretas da atmosfera antiga, permitindo reconstruir com alta precisão as concentrações passadas de CO2, metano e as variações de temperatura.