目前，氣候變化研究已經取得很大進展，對一些重大科學
問題取得了共識，但仍然存在大量的科學部確定性。不論是對過去氣候變化的檢測分析，還是對未來氣候變化趨勢的預估，都還存在著一定的不確定性。產生不確定性的因素很多，但氣候系統觀測資料的缺乏、對自然氣候變化規律的認識不足，對氣候系統各種關鍵的過程和反饋機制還沒有充分了解，以及氣候模式本身還不很完善等，都是造成目前不確定性的主要因素。
由于存在著很多不確定性，目前氣候變化研究領域對一些重要科學問題還存在一定爭議。爭議的焦點在于：全球和區域性氣候、包括極端氣候事件頻率和強度，到底發生了多大程度的變化？過去全球和區域性氣候的變化，特別是全球地表溫度顯著上升，在多大程度上是由人為排放的溫室氣體引起的？如何利用更好的氣候系統模式預估未來人為引起的氣候變化？預計的未來氣候變化是不是嚴重到足以對地球生態系統及人類社會造成無可挽回的重大損失？
科學界對這些問題給予了回答，其中IPCC第四次評估報告和國家氣候變化評估報告給出了科學界的共識結論。但是，鑒于目前觀測和科學上尚存在的大量不確定性，對這些問題仍需要進行深入和系統的研究，未來的IPCC第五次評估報告和第三次國家評估報告也將繼續對這些科學問題進行總結和評估。下邊對當前科學上存在爭議的幾個問題做簡要介紹。
(一)、全球和中國氣候是否顯著變暖了，如果明顯變暖其原因是什么？
科學界對全球和中國地表氣候是否變暖了，不存在爭論，一致認為地表溫度已經顯著變暖。目前對于變暖的程度或速率還有不同認識，爭論的焦點之一是全球大陸地區氣象觀測站記錄是否或在多大程度上受到城市化的影響，爭論的焦點之二是地表以上的對流層自由大氣溫度上升是否明顯。另外，全球還有幾個區域地表溫度表現出下降趨勢，目前也沒有得到很好解釋。
目前的研究表明，城市化對于中國等東亞國家和地區的地面氣溫觀測記錄，具有明顯的影響，這和快速的城市化過程有密切關系，但對于全球陸地平均氣溫趨勢的影響，可能比較小，或許達不到全部觀測到的增溫速率的15%。關于地球對流層自由大氣溫度上升速率和幅度，最近幾年的研究表明與地面增溫速率相近，但仍存在較大的不確定性。
對于氣候變暖原因，有更多的科學家認為主要驅動力是人為排放的大氣溫室氣體，氣候系統內部自然變率和自然外部強迫如太陽活動和火山活動的影響比較小。IPCC報告匯集的科學界的主流觀點。但是，也有不少研究者對此持有不同意見，認為氣候自然變率或人為強迫以外的外部強迫因子（例如太陽活動）可能具有更大的影響。
(二)、全球和中國的降水量是否發生了顯著變化，如果變化明顯其原因是什么？
全球的降水量在過去100年沒有出現明顯的一致變化，盡管北半球高緯度地區降水有一定增加，全球副熱帶地區和一些內陸地區降水卻減少了。中國全國降水也沒有明顯的一致性趨勢變化，但東部地區降水具有比較明顯的多年代變異特點。降水變化在空間上具有極大的不均質性。
理論上，全球氣候變暖將導致水循環加強，海洋蒸發增加，大氣水汽含量增多，海洋和陸地降水增加，但目前全球和次大陸尺度降水觀測事實沒有完全支持這一推斷。中國地區特別是中國東部的長期降水變化，主要還是氣候自然變異性的表現。
(三)、全球和中國的極端氣候事件是否增多了？
與氣溫相關的主要極端氣候事件一般表現出顯著的一致性趨勢變化；但與降水相關的極端氣候事件頻率和強度變化趨勢一般僅具有區域性意義，全球和中國地區總體趨勢不明顯。熱帶氣旋頻率和強度變化在世界各個地區也不一致。登陸和影響中國的熱帶氣旋頻數有減少趨勢，發生在中國北方的沙塵暴頻率也有明顯減少趨勢。在中國地區，過去50年不同的極端氣候事件頻率經歷了不同的趨勢性變化，總體上不存在明顯的一致增加或一致減少趨勢。但是，我國由于極端氣候事件造成的經濟損失在不斷上升，這主要與人口增加、經濟增長及其由此引起的社會系統更高的脆弱性有關。
(四)、大氣中溫室氣體濃度是否顯著增加了？如果是原因是什么？
1750年以來，大氣中CO2等溫室氣體濃度已經顯著升高了。當前全球大氣中CO2和CH4濃度不僅是近千年歷史上最高的，也是最近至少60萬年以來的最高值，說明人類活動已經明顯影響了大氣中溫室氣體的含量。工業革命以來人類使用化石燃料、墾殖土地、飼養牲畜等，向大氣中排放了過量溫室氣體，或者致使生態系統從大氣中吸收了更少的CO2，造成大氣中溫室氣體濃度不斷升高。
(五)、溫室氣體濃度增加是否或在多大程度上引起全球溫度上升？
CO2等氣體作為大氣中輻射活躍氣體，能夠透射太陽短波輻射，吸收地面、大氣長波輻射，引起正的輻射強迫或造成地球低層大氣升溫，即具有―溫室效應。增加的大氣中溫室氣體濃度，可以產生增強的―溫室效應，造成全球氣候變暖。IPCC報告認為，過去100年特別是過去50年的全球氣候變暖，很可能主要是人類活動排放致使大氣中溫室氣體濃度增加造成的，這一結論代表了當前科學界的主流看法。
(六)、氣候模式的模擬能力和可信度到底有多大？
全球和區域氣候模式已經具有一定的模擬能力，其中對于地表溫度空間分布和時間變化的模擬能力比較強。但是，目前的氣候模式對于降水和極端氣候事件氣候態和氣候變化的再現能力比較弱，對于極端強降水和熱帶氣旋等的模擬能力很低。氣候模式對于年代以上時間尺度氣候自然變異性特點也無法再現。因此，氣候模式將來還需要持續改進和完善。就氣候變化預估的可靠性來說，氣候模式對未來溫度變化的預估結果比較可信，但對于降水和極端氣候事件變化的預估，還有很大的不確定性。
(七)、太陽和火山活動是否或在多大程度上影響地球氣候？
太陽活動和火山活動均可對地球氣候造成明顯影響。目前，對于歷史上太陽輻射變化歷史和火山氣溶膠濃度變化歷史了解不夠，對于太陽輻射微小變化如何影響地球氣候的機理認識不清楚，對于未來太陽和火山活動的演化趨勢不能給出準確估計。因此，當前對于太陽和火山活動究竟在過去全球氣候變化中發揮了多大作用，以及未來他們將在多大程度上影響地球氣候演化趨勢，還知之甚少。
綜上所述，氣候變化科學研究已經取得了重大進步，在許多科學問題上存在共識。但是，仍有若干重大科學問題目前還沒有獲得很好的認識。氣候系統觀測和氣候變化基礎科學研究是當前和今后相當長一段時間內解決上述重大科學問題的關鍵。特別地，今后還需要進一步了解全球和區域氣候變化的主要事實和基本規律，加深認識全球氣候系統中各圈層的相互作用和反饋過程，了解溫室氣體和氣溶膠等的循環過程及其機理，發展、改進和完善氣候系統和地球系統模式，深入了解全球和區域長期氣候變化機理和原因，準確預估未來全球和中國地區氣候變化總體趨勢。
