تؤدي تغيرات المناخ في القرن الحادي والعشرين إلى إحداث تغيرات كبيرة غير عكوسة  في نظام الأرض. وكمثال على ذلك حدوث تباطؤ في دوران مياه المحيطات التي تنقل الماء الدافئ إلى شمال الأطلسي، ونقص كبير في الغطاء الجليدي في غرينلاند وغرب القطب الجنوبي،  وزيادة في درجة حرارة الأرض نتيجة تغذية من دورة الكربون وإصدار الميثان من الهايدرات والرسوبيات الشاطئية. إن احتمال حدوث هذه التغيرات منخفض، وهي غير معروفة تماماً، لكن احتمال حدوثها سيزداد مع التغير المناخي. وإذا ما حدثت فإن تأثيراتها ستكون شاملة وقوية. وسيؤثر تباطؤ دوران المحيطات على تركيز الأكسجين، وعلى استيعاب المحيطات والنظم البيئية البحرية للكربون، وسيخفض الدفء في مناطق من أوروبا. وسيرفع تفكك الجليد في غرب القطب الجنوبي، وذوبانه في غرينلاند من مستوى البحر بمقدار 3م على مدى 1000 عام، بحيث يغمر أجزاء واسعة من الجزر والمناطق الساحلية. إن معدل فقدان الجليد، وارتفاع مستوى سطح البحر، سيتجاوزان قدرة الإنسان  والنظم البيئية على التكيف معهما. إن إصدار الكربون من مناطق متجمدة، والميثان من هايدرات الترسبات الشاطئية، سيزيدان من تركيز غازات الدفيئة، وبالتالي من الاحتباس الحراري.