Embora as mudanças exatas sejam difíceis de projetar, é altamente provável que alguns lugares fiquem mais secos, enquanto outros ficam mais úmidos ao longo do século 21 como resultado de aquecimento global. Por exemplo, os modelos climáticos atuais indicam que, com o aquecimento global, as altas latitudes no hemisfério norte provavelmente verão mais precipitação.

Mudanças nos tipos de precipitação também podem ocorrer. Alguma precipitação pode mudar para chuva em vez de neve. Isso diminuiria a camada de neve nas montanhas e afetaria o tempo e a quantidade de escoamento sazonal. Mudanças nos padrões de escoamento da primavera dos principais sistemas fluviais alimentados com neve, como aqueles que fluem do Himalaia, impactarão as vidas e meios de subsistência de mais de um bilhão de pessoas que dependem de rios alimentados com neve derretida para uso doméstico, agrícola e industrial use.

À medida que a Terra se aquece, o oceano também se aquece. Conforme a água aquece, ela se expande. A expansão do aquecimento da água representa cerca de metade do aumento atual do nível do mar. O restante do aumento do nível do mar que estamos testemunhando atualmente é o resultado do derretimento da neve e do gelo no oceano. Espera-se que o componente de degelo do nível do mar constitua um componente mais significativo do aumento do nível do mar no decorrer deste século. O relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas de 2013 encontrou um aumento de 0,19 m no nível do mar entre 1901 e 2010 e projetou um aumento adicional de 0,52 a 0,98 m no nível do mar neste século. No entanto, pesquisas recentes sugerem que a quantidade de derretimento das geleiras pode ser significativamente maior, elevando o nível do mar em um metro ou mais. As nações insulares com pouca elevação acima do nível do mar estão em perigo, assim como muitos países com grandes populações costeiras, como os Estados Unidos. Os assentamentos de várzea enfrentarão uma escolha: manter a linha com estruturas projetadas ou recuar para terras mais altas.