Den pågående klimatförändringen sker snabbare än de naturliga klimatvariationer vi haftunder de senaste tusen åren: den varma perioden omkring 800-1200 och den kalla Lilla Istiden omkring 1300-1850. Medeltemperaturen var omkring två-tre grader varmare respektive kallare relativt normalen. Den naturliga temperaturökningen efter Lilla Istiden började omkring 1850- 1870, möjligen tidigare i Sverige med referens till mätserien i Stockholm. Detta följdes av något kallare decennier 1930-1950 (se Bonniers Uppslagsbok). Gradvis under 1900-talet medför den ökning av främst koldioxiden i atmosfären från vårt användande av billig energi från fossila bränslen en av samhället driven temperaturökning.

Klimatpanelen etablerad av FN 1988 bekräftar i sina rapporter att denna klimatändring är påvisad sedan omkring 1950. Ändringen sker något snabbare än den naturliga, vilket kan medföra allvarligare effekter på miljö, ekosystem och vårt samhälle. De tidigare naturliga variationerna hade dock också markanta effekter. Dessa återspeglas mest markant genom återkommande verkliga istider (se Arrhenius 1991, vari också omtalas många svenska banbrytande bidrag till forskningen kring dessa problem). Många av de effekter vi nu upplever eller förväntar oss, kommer från havet som tar upp det mesta av värmeöverskottet och från 40 till nu omkring 25- 30 % av koldioxiden vi släpper ut. Samtidigt påverkar havet luftens sammansättning genom avdunstning, vattenånga vår viktigaste och naturliga växthusgas, syre som vi andas, kvävedioxid, dimethylsulfid och sulfatpartiklar. Havet har mycket stor värmekapacitet och anomalier i havet överlever mycket längre än i atmosfären. Havsströmmarna fördelar värmetillskottet och omblandningen driver värmen mot djupet (Ocean Circulation, The Open University, Pergamon Press, 1989; Stocker 2015).

Observationer över tid visar att uppvärmningen nått omkring 3000 m; under 1900-talet steg temperaturen i ytlagret omkring 0,8 grader globalt. I regioner av Södra Oceanen är ökningen nu upp till 1 grad, i regionala hav mera, i Östersjön upp till 1,4; upp till 1 grad i Nordsjön; snabbare ökning noteras på högre latituder med omkring 0,6 grader över 25 år. Havets inverkan på klimatvariationer är väl känt genom El Nino i Stilla Havet som drivs av ändringar i skillnaden i lufttryck mellan Australien och Sydamerika, monsunen i Indiska Oceanen, och variationer i luftrycksskillnaden mellan Island och Azorerna, som har en ökande trend sedan 1960-talet. Detta framkallar variationer i cirkulationen i Nordatlanten. Östersjöns värmekapacitet påverkar starkt vårt klimat. Genom uppvärmningen ändras det hydrologiska kretsloppet, nederbördens fördelning, intensitet och mängd ändras, liksom salthalten i havet uppvisar ändringar. Delar av haven i subpolära områden blir mindre salta, medan subtropiska områden blir mera salta; Medelhavet har blivit mera salt. Allt detta påverkar cirkulationen i havet globalt. I den Arktiska bassängen avtar istäcket omkring 3 % per decennium sedan 1970-80 talen, och 7-8% under sommarperioden. Under sista istiden blev inflödet av salt, varmt vatten till norra Nordatlanten och den Arktiska bassängen nästan helt avkopplat, fronterna i havet och atmosfären pressades mot syd och Nordatlantiska strömmen fick en sydligare sträckning i riktning mot Portugal. Golfströmmen finns men kan variera i intensitet. Havets biokemi har ändrats. Koldioxiden i saltvattnet omvandlas till kolsyra, havet blir surare. Detta har mycket stora effekter på korallreven, som också påverkas av uppvärmningen, och skaldjur som krabbor, kräftor med flera. Ett varmare hav tar upp mindre koldioxid, och upptaget varierar med latitud; tropiska områden avger koldioxid, Nordatlanten tar upp, medan Södra Oceanen är den dominerande sänkan. Uppvärmningen leder också till större skillnad i täthet mellan ytlagret och djupvattnet, en ökad skiktning, som hämmar det vertikala utbytet. Detta medför mindre näringsämnen i ytlagret och mindre organisk produktion och föda till fisk. Tiden på året när vårblomningen sker kan också förskjutas, vilket medför ändringar i plankton systemet, algblomningar och tillgång till föda för högre delar av ekosystemet. Ett varmare hav har också mindre syre och förbränningen av organiskt materialsker snabbare. Om inte vattenutbytet ändras leder detta till syrebrist och möjligen helt syrefritt vatten i vissa områden. Detta är påvisat i Östersjön, men kartläggningar visar att syrefattiga områden har ökat starkt i antal och utbredning sedan 1960-talet (Diaz ochRosenberg 2008). Observationer över tid visar att havet blir syrefattigare globalt.