北极
自从近 150 年前的科学探索以来，关于北极变化（除欧洲阿尔卑斯山外）的记录比其他任何主要冰冻圈地区都要广泛。北极理事会于 2004 年发布的《北极气候影响评估》（ACIA）报告是首次对北极气候变化进行的全面评估，并向世界传达了该地区正在发生变化的严峻信息。理事会随后在 2011 年发布的《北极雪、水、冰和永久冻土》（SWIPA）报告中扩展了这项工作。.
SWIPA的一项关键发现是，北极地区观测到的变化远远超过了科学模型的任何预测，海冰、冰川、积雪和永久冻土的流失速度远远超过了最悲观的IPCC模型情景。这种变化的速度仍在继续，并包括以下近期发展。.
海冰
自1970年代开始卫星观测以来，北极夏季海冰范围缩小了近50%。2012年夏季最低值于8月26日打破了2007年创下的前一纪录，海冰损失持续到9月16日，降至340万平方公里（相比2007年创纪录的420万平方公里的低值）。2013年夏季最低值于9月13日达到510万平方公里；这是有记录以来的第六低值，比1981-2010年的平均最低值低了100多万平方公里（图2）。.
比海冰范围更重要的是，自1979年以来，海冰的总体厚度、体积和年代都减少了80%。过去，更厚、多年的老海冰覆盖了北极的大部分地区；如今，北冰洋的海冰几乎全是新形成的，来自前一到两个冬季，因此非常薄，容易融化。由于海冰非常薄，大多数科学家认为，北冰洋在夏季出现无冰状态在未来一到二十年内是不可避免的。何时会发生这种情况，很大程度上取决于天气、风和洋流的正确组合，在特定年份创造出适宜的条件。任何冰盖的恢复都需要连续几年温度低于过去十年。.
海冰因其反照率效应而很重要：广阔的海冰会将阳光的温暖反射回大气层，从而冷却整个北半球。相反，颜色较深的海洋将吸收热量，加速北极（包括格陵兰岛和北部永久冻土区）的融化以及全球整体变暖。因此，尽可能多地保留海冰对于全球气候系统以及海平面上升和永久冻土甲烷释放等反馈至关重要。上一次北冰洋夏季经常无冰是在 12.5 万年前，当时正值最后一个主要间冰期（埃姆期）的鼎盛时期。今天北极的温度正接近埃姆期最高温时期的水平，当时海平面因格陵兰岛和西南极冰盖（WAIS）的部分融化而高出 4-6 米（同上）。.
格陵兰冰盖
格陵兰岛正以远高于五年前预测或观测到的速度损失冰量。格陵兰冰盖的大部分重要冰川都出现了退缩和变薄，冰川边缘崩解成冰山的现象也在加速。.
格陵兰岛部分地区的表面反照率下降了30%（Stroeve等人，2013年），表面融化加剧。2012年，格陵兰岛几乎整个地区（97%）都发生了表面融化，这是自1979年有卫星数据以来前所未有的现象（冰芯数据显示，过去1000年里可能发生过几次大范围融化）。2013年，尽管融化季节开始较晚，但格陵兰岛的融化面积在高峰期约占45%，是1979-2010年平均值的两倍。格陵兰岛的冰量损失从1995-2000年的约50吉吨/年增加到2004-2008年的200吉吨/年，再到2008-2012年的约350吉吨/年（Box等人，2012年）。近几十年来，北极地区几乎所有陆地冰川都出现了质量损失，损失量约为150吉吨/年（尤其是在北美）。.
如此广泛的融化使许多科学家担心格陵兰冰盖的稳定性，特别是沿边缘的稳定性，可能容易遭受快速的冰量损失和突然崩解成冰山（Bassis and Jacobs 2013），尽管地表损失可能需要数百年（Goelzer et al. 2013）。.
永久冻土
永久冻土覆盖了北极大部分陆地区域，并延伸到沿海附近的北冰洋部分水域。在过去的二三十年里，上层土壤温度上升了高达2摄氏度，尤其是在较冷的永久冻土地区。从斯堪的纳维亚到乌拉尔山以西的俄罗斯北极地区，以及阿拉斯加，每年夏季解冻的永久冻土以上土壤的范围都在扩大。同期，俄罗斯永久冻土的南部边界向北移动了30-80公里；而在过去的50年里，魁北克的南部边界则向北移动了130公里。过去三年夏季破冰船探险活动记录到，在西伯利亚海岸线附近，大量甲烷气泡涌向海面。.
北极永久冻土中储存的碳量仍不确定，但大多数科学家估计，其储量至少等于工业革命以来人为排放的碳量。甲烷尤其令人担忧：SWIPA估计，东西伯利亚海架海底永久冻土中存在的甲烷如果释放出仅1%，其产生的变暖效应将相当于大气中二氧化碳总量翻倍。因此，将北极永久冻土的温度保持在尽可能低的水平是一个全球关注的问题。.
酸化
北冰洋对酸化特别敏感，因为河流和融冰向北冰洋注入了大量的淡水，这降低了北冰洋中和酸化的能力。酸化现象已经在北冰洋中部普遍存在，并在该地区的监测点，尤其是在表层水中得到了证实。由于北冰洋海洋食物网相对简单，当关键物种受到影响时，其生态系统就容易发生变化（Shadwick 等人 2013）。.
北极及其周边水域拥有北半球最大的渔业水域，但这些资源已因历史性过度捕捞和其他环境压力而捉襟见肘。日益加剧的酸化也可能影响这些商业渔业以及北极原住民所使用的海洋资源。.