政府間氣候變化專門委員會在1990年的第一份報告中預測，如果不採取措施限制溫室氣體排放，氣溫將每十年升高0.5華氏度（0.3攝氏度）。但是，由科學家和其他專家組成的小組錯了：到2001年，該小組估計21世紀的平均氣溫將升高2.7至8.1華氏度（1.5至4.5攝氏度），並在今年的最新報告中將下限提高到3.6華氏度（2攝氏度）。本質上，無論是這個國際專家團隊還是其他任何人都無法確定全球變暖會變得多麼糟糕。
華盛頓大學（U.W.）西雅圖分校的大氣物理學家傑拉德·羅伊說，對此有一個簡單的解釋：地球的氣候極其敏感。換句話說，控制氣候的各種物理過程中的微小變化會導致巨大的結果。“如果僅僅是[變暖]而沒有其他變化，二氧化碳含量翻一番最終將導致氣溫變化約1.2攝氏度，”[（2.1華氏度）]羅伊說。“事實上，由於氣候系統內部的過程，例如大氣中不斷變化的積雪覆蓋率、雲層和水蒸氣，我們最好的估計是實際變暖的幅度將是這個數字的兩到四倍。”
其中一些反饋過程瞭解得不夠透徹——比如氣候變化如何影響雲層——並且許多過程難以建模，因此氣候放大任何微小變化的傾向使得預測氣候變化的速度和幅度變得非常困難。“不確定性和敏感性是密不可分的，”羅伊說。“一些變暖是幾乎可以肯定的，但是變暖的幅度則不太確定。”
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羅伊和他的華盛頓大學合著者、大氣物理學家瑪西婭·貝克在《科學》雜誌上論證說，由於這種固有的氣候效應，無論在理解物理過程或觀測的時間尺度方面做出何種改進，確定性都幾乎是不可能的。
“一旦全球變暖4攝氏度[（7.2華氏度）]，條件將與我們今天可以觀察到的任何情況（以及與上一個冰河時期）如此不同，以至於很難說變暖何時會停止，”牛津大學的物理學家邁爾斯·艾倫和大衛·弗雷姆在隨附該文章的社論中寫道。“如果真正的氣候敏感性真的高達5攝氏度[（9華氏度）]，那麼我們的後代發現這一點的唯一方法是他們頑強地將溫室氣體濃度在我們的目標穩定水平上保持數個世紀不變。”
因此，羅伊說，在採取行動之前等待更多的科學確定性是一個錯誤。“人們已經習慣了股票市場、房價和天氣是不確定的這一觀點，並且習慣於在此基礎上做出決策，”他指出。
但這還意味著，目標（例如將大氣中二氧化碳濃度穩定在百萬分之450（幾乎是工業化前水平的兩倍），以避免溫度升高超過3.6華氏度（2攝氏度））也幾乎是不可能的。不能保證這樣的目標能夠實現其既定目標。“決策者將始終面臨不確定性，因此，最大限度降低風險的唯一明智方法是採取適應性政策，”美國宇航局戈達德空間研究所的氣候學家加文·施密特認為，“該政策根據情況的好壞調整排放目標和激勵措施。”
這也意味著科學家和其他專家將不得不監測除大氣中溫室氣體濃度以外的其他指標，以發現正在發展的災難性氣候變化。“至關重要的是，我們要指定突發和重大變化的先兆，或者，也許更重要的是，要指定在明顯的跡象出現之前就可能使地球發生這些變化的觸發因素和閾值，”康涅狄格州米德爾敦衛斯理大學的經濟學家和 IPCC 作者加里·約赫說。“我們不能完全接受適應性設計，而沒有信心確定要監測的確切內容。”
IPCC 已經對此進行了嘗試，在其最近的評估中確定了 26 個“關鍵脆弱性”，範圍從農業生產力下降到冰蓋融化和極地冰蓋，並確定如何判斷它們是否失控。北極冰的消失已經在幫助放大全球變暖，超出了 IPCC 過去預測的水平。“我們已經對氣候系統對溫室氣體的響應瞭解得足夠多，”羅伊說。“我們已經有了做出我們需要做出的決定的基礎。”