科學上的不確定性是氣候風險的一個主要特征，也是全球氣候治理面臨的主要挑戰。氣候風險的影響涉及自然、社會、經濟、政治、生活等領域，由此增大了作為整體的氣候風險的不確定性，對各國采取氣候治理措施提出了相應的要求。氣候風險的不確定性體現在客觀與主觀兩個層面。

客觀上的不確定性，主要是氣候觀測資料的不確定性和影響因素的不確定性。1990-1950年的50年間，中國氣候觀測站數量極少，監測覆蓋范圍較小，經常由于觀測站搬遷、觀測時次變更等原因，導致監測中斷、監測資料缺失。[6]這樣的問題目前在很多國家仍不同程度存在。由于氣候系統的極端復雜性及現有科技手段的有限性，人類無法準確預測自然因素對氣候變化的影響程度以及人為原因導致氣候變化的程度。政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，以下簡稱IPCC）研究認為，全球升溫很可能是由于二氧化碳等溫室氣體濃度增大所致；只有將人為活動產生的二氧化碳等溫室氣體排放量納入氣候變化應對中，才能對全球升溫問題作出較為科學合理的解釋。[7]但也有觀點認為，從更長的視距來看，氣候變化是地球自然生態系統的正常現象，與人類活動關系不大。[8]與洪水、海嘯、地震等傳統自然災害不同，氣候變化導致的自然災害和生態破壞問題并不迅速顯現，生態系統對氣候變化的反應往往比較遲緩，在相當長的時間內不易察覺。由于氣候變化造成損害的隱蔽性，一些國家在應對氣候變化問題上采取較為消極的態度，一些國家仍適用傳統的法律機制應對氣候變化，應對效果不夠理想。

與氣候風險在客觀層面的不確定性相對應，人類認識的局限性及認知差異帶來主觀層面的不確定性。主觀不確定性的程度會在“完全確定”到“幾乎完全缺乏可信度”的范圍內不斷變化，主要體現在科學研究、決策標準、公眾認識等方面。在科學研究方面，近年來IPCC發布的氣候變化評估報告屢遭質疑。究其原因，一是該報告基于現有科學技術水平，難以對長期以來的氣候變化情況進行全面分析，也難以對未來氣候變化的趨勢進行準確預測；二是由于人類認知能力有限，數據分析和預測能力具有階段性和局限性。人們對這一具有較高權威性的評估報告尚且有疑問，對其他關于氣候變化的研究結論的爭議更大。在決策標準方面，盡管大多數國家對氣候變化影響人類生產生活和生態系統持肯定態度，但在氣候風險的嚴重程度、減排責任承擔等方面存在較大分歧，出于經濟發展和社會需求等方面因素考慮，各國政府制定應對氣候變化政策時所依據的標準存在差異。[9]在公眾認識方面，受生活環境、教育背景、收入水平等因素影響，公眾對氣候變化的風險存在認識分歧，這直接或間接地影響政府為應對氣候變化而采取措施的積極性。[10]在世界上有些地方，相當一部分社會主體還在為基本生存問題憂慮，沒有動力去考慮將來氣候變化會引起什么后果，從而不會積極參與氣候治理。上述三方面因素相互影響、綜合作用，加劇了某些領域、某些時期國際社會對氣候治理的認識差異以及各國在此基礎上采取措施的差異性，在相當程度上影響全球氣候治理的進行。