目前，气候变化研究已经取得很大进展，对一些重大科学
问题取得了共识，但仍然存在大量的科学部确定性。不论是对过去气候变化的检测分析，还是对未来气候变化趋势的预估，都还存在着一定的不确定性。产生不确定性的因素很多，但气候系统观测资料的缺乏、对自然气候变化规律的认识不足，对气候系统各种关键的过程和反馈机制还没有充分了解，以及气候模式本身还不很完善等，都是造成目前不确定性的主要因素。
由于存在着很多不确定性，目前气候变化研究领域对一些重要科学问题还存在一定争议。争议的焦点在于：全球和区域性气候、包括极端气候事件频率和强度，到底发生了多大程度的变化？过去全球和区域性气候的变化，特别是全球地表温度显著上升，在多大程度上是由人为排放的温室气体引起的？如何利用更好的气候系统模式预估未来人为引起的气候变化？预计的未来气候变化是不是严重到足以对地球生态系统及人类社会造成无可挽回的重大损失？
科学界对这些问题给予了回答，其中IPCC第四次评估报告和国家气候变化评估报告给出了科学界的共识结论。但是，鉴于目前观测和科学上尚存在的大量不确定性，对这些问题仍需要进行深入和系统的研究，未来的IPCC第五次评估报告和第三次国家评估报告也将继续对这些科学问题进行总结和评估。下边对当前科学上存在争议的几个问题做简要介绍。
(一)、全球和中国气候是否显著变暖了，如果明显变暖其原因是什么？
科学界对全球和中国地表气候是否变暖了，不存在争论，一致认为地表温度已经显著变暖。目前对于变暖的程度或速率还有不同认识，争论的焦点之一是全球大陆地区气象观测站记录是否或在多大程度上受到城市化的影响，争论的焦点之二是地表以上的对流层自由大气温度上升是否明显。另外，全球还有几个区域地表温度表现出下降趋势，目前也没有得到很好解释。
目前的研究表明，城市化对于中国等东亚国家和地区的地面气温观测记录，具有明显的影响，这和快速的城市化过程有密切关系，但对于全球陆地平均气温趋势的影响，可能比较小，或许达不到全部观测到的增温速率的15%。关于地球对流层自由大气温度上升速率和幅度，最近几年的研究表明与地面增温速率相近，但仍存在较大的不确定性。
对于气候变暖原因，有更多的科学家认为主要驱动力是人为排放的大气温室气体，气候系统内部自然变率和自然外部强迫如太阳活动和火山活动的影响比较小。IPCC报告汇集的科学界的主流观点。但是，也有不少研究者对此持有不同意见，认为气候自然变率或人为强迫以外的外部强迫因子（例如太阳活动）可能具有更大的影响。
(二)、全球和中国的降水量是否发生了显著变化，如果变化明显其原因是什么？
全球的降水量在过去100年没有出现明显的一致变化，尽管北半球高纬度地区降水有一定增加，全球副热带地区和一些内陆地区降水却减少了。中国全国降水也没有明显的一致性趋势变化，但东部地区降水具有比较明显的多年代变异特点。降水变化在空间上具有极大的不均质性。
理论上，全球气候变暖将导致水循环加强，海洋蒸发增加，大气水汽含量增多，海洋和陆地降水增加，但目前全球和次大陆尺度降水观测事实没有完全支持这一推断。中国地区特别是中国东部的长期降水变化，主要还是气候自然变异性的表现。
(三)、全球和中国的极端气候事件是否增多了？
与气温相关的主要极端气候事件一般表现出显著的一致性趋势变化；但与降水相关的极端气候事件频率和强度变化趋势一般仅具有区域性意义，全球和中国地区总体趋势不明显。热带气旋频率和强度变化在世界各个地区也不一致。登陆和影响中国的热带气旋频数有减少趋势，发生在中国北方的沙尘暴频率也有明显减少趋势。在中国地区，过去50年不同的极端气候事件频率经历了不同的趋势性变化，总体上不存在明显的一致增加或一致减少趋势。但是，我国由于极端气候事件造成的经济损失在不断上升，这主要与人口增加、经济增长及其由此引起的社会系统更高的脆弱性有关。
(四)、大气中温室气体浓度是否显著增加了？如果是原因是什么？
1750年以来，大气中CO2等温室气体浓度已经显著升高了。当前全球大气中CO2和CH4浓度不仅是近千年历史上最高的，也是最近至少60万年以来的最高值，说明人类活动已经明显影响了大气中温室气体的含量。工业革命以来人类使用化石燃料、垦殖土地、饲养牲畜等，向大气中排放了过量温室气体，或者致使生态系统从大气中吸收了更少的CO2，造成大气中温室气体浓度不断升高。
(五)、温室气体浓度增加是否或在多大程度上引起全球温度上升？
CO2等气体作为大气中辐射活跃气体，能够透射太阳短波辐射，吸收地面、大气长波辐射，引起正的辐射强迫或造成地球低层大气升温，即具有―温室效应。增加的大气中温室气体浓度，可以产生增强的―温室效应，造成全球气候变暖。IPCC报告认为，过去100年特别是过去50年的全球气候变暖，很可能主要是人类活动排放致使大气中温室气体浓度增加造成的，这一结论代表了当前科学界的主流看法。
(六)、气候模式的模拟能力和可信度到底有多大？
全球和区域气候模式已经具有一定的模拟能力，其中对于地表温度空间分布和时间变化的模拟能力比较强。但是，目前的气候模式对于降水和极端气候事件气候态和气候变化的再现能力比较弱，对于极端强降水和热带气旋等的模拟能力很低。气候模式对于年代以上时间尺度气候自然变异性特点也无法再现。因此，气候模式将来还需要持续改进和完善。就气候变化预估的可靠性来说，气候模式对未来温度变化的预估结果比较可信，但对于降水和极端气候事件变化的预估，还有很大的不确定性。
(七)、太阳和火山活动是否或在多大程度上影响地球气候？
太阳活动和火山活动均可对地球气候造成明显影响。目前，对于历史上太阳辐射变化历史和火山气溶胶浓度变化历史了解不够，对于太阳辐射微小变化如何影响地球气候的机理认识不清楚，对于未来太阳和火山活动的演化趋势不能给出准确估计。因此，当前对于太阳和火山活动究竟在过去全球气候变化中发挥了多大作用，以及未来他们将在多大程度上影响地球气候演化趋势，还知之甚少。
综上所述，气候变化科学研究已经取得了重大进步，在许多科学问题上存在共识。但是，仍有若干重大科学问题目前还没有获得很好的认识。气候系统观测和气候变化基础科学研究是当前和今后相当长一段时间内解决上述重大科学问题的关键。特别地，今后还需要进一步了解全球和区域气候变化的主要事实和基本规律，加深认识全球气候系统中各圈层的相互作用和反馈过程，了解温室气体和气溶胶等的循环过程及其机理，发展、改进和完善气候系统和地球系统模式，深入了解全球和区域长期气候变化机理和原因，准确预估未来全球和中国地区气候变化总体趋势。
