Les prévisions climatiques que l'on trouve dans les rapports du GIEC sont issues de simulations réalisées par des scientifiques en s’appuyant sur des modèles. Ces derniers sont des programmes informatiques complexes qui cherchent à imiter le comportement du système climatique. Ils sont constitués de différents sous-ensembles, nommés « composantes » :  l’atmosphère, l’océan, la banquise, le cycle du carbone… La division en composantes permet de faciliter l'approche du système climatique, bien qu'il forme en réalité un tout indissociable. 

Chaque composante est décrite par de nombreux paramètres qui varient dans le temps, comme la température, les précipitations… L’évolution de ces paramètres est calculée grâce à des lois physiques, comme la conservation de la matière ou de l’énergie par exemple. Ces lois permettent également de prendre en compte les interactions entre les composantes. Pour quantifier les échanges entre les composantes, les scientifiques utilisent des « variables d'interface ». Par exemple, la variation de l’épaisseur de la banquise va dépendre de ce qui se passe dans l’atmosphère (rayonnement solaire, précipitations, vents…) et dans l'eau (température de l'eau, circulation marine...).