氣候作為人類賴以生存的自然環境的一個重要組成部分，它的任何變化都會對自然生態系統以及社會經濟系統產生影響。全球氣候變化的影響將是全方位的、多尺度的和多層次的，既包括正面影響，同時也包括負面效應。但目前它的負面影響更受關注，因為不利影響可能會危及人類社會未來的生存與發展。
氣候變化對自然生態系統已造成並將繼續產生明顯影響
觀測表明，全球氣候變暖對全球許多地區的自然生態系統已經產生了影響，如海平面升高、冰川退縮、凍土融化、河（湖）封凍期縮短、中高緯生長季節延長、動植物分布範圍向南、北極區和高海拔區延伸、某些動植物數量減少、一些植物開花期提前，等等。自然生態系統由於適應能力有限，容易受到嚴重的、甚至不可恢復的破壞。正面臨這種危險的系統包括：冰川、珊瑚礁島、紅樹林、熱帶林、極地和高山生態系統、草原溼地、殘餘天然草地和海岸帶生態系統等。隨著氣候變化頻率和幅度的增加，遭受破壞的自然生態系統在數目上會有所增加，其地理範圍也將增加。
自然植被的地理分布與物種組成可能發生明顯變化
氣候是決定生物群落分布的主要因素，全球生物群落的分布型與全球年平均氣溫和年降水量有很好的對應關係。自然植被分布的變化最能體現氣候變化的影響。距今6000年前左右的全新世大暖期的鼎盛階段，我國植被帶明顯偏北。現今西北地區的草原與荒漠區，在全新世曾是廣闊的溫帶森林和森林草原，各種草原動物也非常豐富。但隨著全球氣溫的波動式下降，同時受第四紀冰期氣候波動和青藏高原及其周邊山地隆升的影響，我國自然環境出現了明顯的區域差異，生物多樣性也隨之發生了顯著變化。
氣候變化對生物多樣性的影響，取決於氣候變化後物種相互作用的變化，以及物種遷移後與環境之間的適應性平衡。在移動過程中，生態系統並不是作為一個一個單元整體遷移的，它將產生一個新的生態結構系統，生物物種構成及其優勢物種都將會變化。這種變化的結果可能會滯後於氣候變化幾年、幾十年，甚至幾百年。植被模擬研究顯示，氣候變化時，某些物種由於不能適應新環境而瀕臨滅絕的危險，也可能出現新的物種體系。
全球變暖將對我國植被的水平及垂直分布、面積、結構及生產力等產生很大影響。氣候變化將改變植被的組成、結構及生物量，使森林分布格局發生變化，生物多樣性減少等等。
冰川、凍土和積雪可能減少
高山生態系統對氣候變化非常敏感，冰川將隨著氣候變化而改變其規模。由於全球變暖，一些冰川出現了減少和退縮現象。如非洲乞裡馬扎羅山的冰川面積在1912～2000年間減少了81％。1889年它完全由冰雪圍繞，今天只剩下15％由冰雪圍繞，且主要由季節性冰雪覆蓋。
我國烏魯木齊河源1號冰川，自小冰期後期以來，一直處於後退狀態。1962年至1980年，冰川退縮了80米；1980年至1992年，冰川又退縮了60米。據1959年開始觀測以來所積累的資料顯示，該冰川的物質平衡虧損20世紀60年代平均為-53毫米/年，20世紀80年代增加到-346毫米/年，1990～1991年間更增至-706毫米/年。1959～1986年累積負平衡達6130000立方米，相當於冰川減薄3.25米。在烏魯木齊河流域，1964年航測地形圖上共量算到的冰川面積為48.2平方公裡，1992年再次航測冰川面積已減至40.9平方公裡，損失了15.1％。
據資料推算，我國西北各山系冰川面積自「小冰期」以來減少了24.7％，達7000平方公裡左右。
隨著全球進一步增暖，山地冰川將繼續後退萎縮。根據小冰期以來冰川退縮的規律和未來夏季氣溫和降水量變化的預測，估計到2050年我國西部冰川面積將減少27.2％，折合冰量約16184km3。未來50年西部地區冰川融水總量將處於增加狀態，天山北麓與河西走廊最大融水徑流預計出現在21世紀初期，其年增長量為幾百萬到千萬立方米不等；柴達木及青藏高原的內陸河流域冰川融水高峰預計出現在2030～2050年，年增長約20％～30％；塔裡木盆地周圍高山冰川2050年前徑流增加量可達25％左右。
隨著全球進一步增暖，凍土面積繼續縮小。未來50年，青藏高原多年凍土空間分布格局將發生較大變化，80％～90％的島狀凍土發生退化，季節融化深度增加，形成融化夾層和深埋藏凍土；表層凍土面積減少10％～15％，凍土下界抬升150～250m，亞穩定及穩定凍土溫度將升高0.5～0.7℃。
隨著全球進一步增暖，高山季節性積雪持續時間將縮短，春季大範圍積雪提前消失，積雪量將較大幅度減少，積雪年際變率顯著增大。到2050年，冬季氣溫將升高1℃～2℃，隨著降雪量緩慢增加，青藏高原和新疆、內蒙古穩定積雪區積雪深度將分別以2.3％和0.2％的速度緩慢增加。同時，雪深年振幅將顯著增大，大雪年和枯雪年的出現更為頻繁。到2100年大範圍積雪將可能於3月份提前消失，春旱加劇，融雪對河川徑流的調節作用將大大減小。
氣候變化可能是導致湖泊水位下降和面積萎縮的主要因素之一
湖泊作為降水和有效降水的歷史和現代記錄，更能反映氣候變化的空間變化和區域特徵。以我國青海湖為例，氣候變化可能是導致其水位下降和湖面積萎縮的因素之一。青海湖水位在15～19世紀近500年間儘管存在較大的升降波動，但出現明顯的直線式下降趨勢卻是在近百年，特別是20世紀20年代以來，僅在1908～1986年間就下降了約11米，湖面縮小了676平方公裡。有實測記錄以來，1957～1986年間下降了2～3米，湖面縮小了264平方公裡。
另外，我國西北各大湖泊，除天山西段賽裡木湖外，水量平衡均處於入不敷出的負平衡狀態，自20世紀50年代以來，湖泊均向萎縮方向發展，有的甚至乾涸消亡。
有關研究表明，在未來氣候增暖而河川徑流量變化不大的情況下，平原湖泊由於水體蒸發加劇，入湖河流的來水量不可能增長，將會加快萎縮、含鹽量增長，並逐漸轉化為鹽湖，對湖泊水資源的開發利用不利；高山、高原湖泊中，少數依賴冰川融水補給的小湖（如帕米爾高原的一些湖泊），可能先因冰川融水增加而擴大，後因冰川縮小後融水減少而縮小；地處山間盆地以降水、河川徑流或降水與冰川融水混合補給的大湖，其變化趨勢受人注目，如青海湖長期處於較大的負平衡狀況，湖水位呈下降趨勢。如果未來溫度繼續升高，湖區水面蒸發和陸面蒸散均會有所增加，若多年平均降水量僅增加10％，仍不足以抑制湖面的繼續萎縮，僅趨勢減緩，如降水增加20％或更多，湖泊來水量會增加，湖泊會擴大，水面上升，湖水淡化，有利於湖泊漁業和周圍地區生態與環境的改善。這樣的機遇有可能在下世紀某段時間出現。
海平面升高將影響海岸帶和海洋生態系統
1900年以來，全球變暖引起全球海平面上升了10～20釐米。這將會嚴重影響珊瑚礁、珊瑚島、礁島、鹽沼以及紅樹林等海岸帶生態系統和海洋生物資源，進而影響海岸帶環境和經濟。
沿海主要驗潮站的實測資料顯示，我國海平面近50年呈明顯上升趨勢，上升的平均速率為每年2.6毫米，近幾年上升速率加快。據專家預測，我國未來海平面還將繼續上升。這將使許多海岸區遭受洪水侵襲的機會增大、遭受風暴影響的程度和嚴重性加劇，還會引起海岸灘涂溼地、紅樹林和珊湖礁等生態群喪失，海岸侵蝕，海水入侵沿海地下淡水層，沿海土地鹽漬化等，從而造成海岸、河口、海灣自然生態環境的失衡，給海岸帶生態環境系統帶來災難。
一些極端天氣氣候事件可能增加
目前對氣候變暖後極端天氣氣候事件可能出現的變化了解甚少。現有的研究指出，與全球變暖關係密切的一些極端事件，如厄爾尼諾、乾旱、洪水、熱浪、雪崩和風暴、沙塵暴、森林火災等，其發生頻率和強度可能會增加。由這些極端事件引起的後果也會加劇。如乾旱發生頻率和強度的增加，將加重草地土壤侵蝕，因而將增大荒漠化或沙漠化的趨勢。
綜上所述，全球變暖可能對自然生態系統造成的影響是全方位、多層次的，許多是不利的，甚至是不可逆的。 （來源於2003年3月13日《中國氣象報》 作者：丁一匯）