Effet de serre
C'est un réchauffement de la Terre, des océans et de l'atmosphère dû à la rétention par certains gaz atmosphériques d'une partie de l'énergie solaire (vapeur d'eau, méthane, gaz carbonique, ozone… ). La terre et l'atmosphère reçoivent un rayonnement solaire qui est en grande partie absorbé et transformé en chaleur. La surface terrestre réémet sous forme de rayonnement infrarouge cette énergie qui est alors absorbée en partie par les gaz à effet de serre et redistribuée dans toutes les directions. Une partie retourne vers la surface terrestre, laquelle s'échauffe encore un peu plus. C'est l'effet de serre. Sans lui, la température moyenne de la Terre serait de –18°C. Ce phénomène naturel a toujours fluctué, mais depuis la fin du XIX^e siècle, l'activité humaine a contribué à l'amplifier.

Circulation thermohaline
Circulation à grande échelle dans les océans liée à la température et à la salinité des masses d'eau. Dans les hautes latitudes (au large de la Norvège et du Groenland dans l'Atlantique), les eaux, refroidies et salées, plongent vers les profondeurs pour remonter au niveau des tropiques où elles sont réchauffées, et le cycle peut recommencer. Ce phénomène permet de distribuer la chaleur vers les zones froides et de refroidir les régions chaudes. On estime qu'une molécule d'eau fait le circuit entier en 1 000 ans environ.

El Niño
C'est une anomalie du climat qui survient en moyenne tous les cinq ans dans l'océan Pacifique. En temps normal, les alizés y soufflent d'est en ouest. Les eaux chaudes s'accumulent dans l'ouest du Pacifique, où les précipitations sont importantes. Dans l'est, les eaux froides remontent des profondeurs. Lors d'un El Nino, les alizés faiblissent, voire s'inversent. Les eaux chaudes s'étendent alors petit à petit le long de l'équateur, bloquant la remontée d'eau froide et formant donc des nuages et de la pluie vers le centre et  l'est de l'océan.

Oscillation Nord-Atlantique
Variation climatique due à la différence de pression entre l'anticyclone des Açores et la dépression située au-dessus de l'Islande et le sud du Groenland. Cette différence de pression module la circulation des vents d'ouest. Dans le cas où la différence est grande, la dépression aspire l'air vers les hautes latitudes où le temps est humide. Si cette différence est faible, c'est l'Europe qui connaît un temps humide et la Scandinavie un temps plus sec.

Cycle du carbone
Dans l'histoire de notre climat, un équilibre s'opère entre le gaz carbonique (CO₂) que les océans et la biosphère émettent (respiration) et celui qu'ils absorbent (photosynthèse, échanges thermodynamiques entre océan et atmosphère… ). Actuellement, ce cycle est perturbé par l'homme qui transforme la matière organique vivante (déforestation) ou enfouie (combustion des énergies fossiles) en CO₂. Les océans et la biosphère ne pompent plus que la moitié des émissions de CO₂ humaines l'autre moitié étant injectée dans l'atmosphère. Les simulations montrent même que la biosphère pourrait rejeter plus de carbone qu'en absorber à cause d'une fertilité accrue des plantes, une décomposition plus rapide des végétaux et des sols plus arides.

Chimie de l'atmosphère
Parmi les gaz à effet de serre rejetés dans l'atmosphère par les activités humaines, le CO₂ est le plus abondant. Mais il ne doit pas faire oublier la présence d'autres gaz plus réactifs comme le méthane, le protoxyde d'azote, l'ozone et les constituants halogénés (parmi lesquels les CFC, chlorofluorocarbures). Réunis, ces gaz représentent près de la moitié de l'effet de serre supplémentaire créé par l'homme depuis la période pré-industrielle (vers 1750). Parmi eux, l'ozone est bien surveillé. La découverte dans les années 1980 du « trou d'ozone », détruit par le chlore issu des CFC, avait conduit les autorités mondiales à interdire leur usage.