Klimaendringer regnes som irreversible dersom tidsskalaen for gjenoppretting fra denne tilstanden, på grunn av naturlige prosesser, er betydelig lenger enn tiden det tar for systemet å nå den forstyrrede tilstanden. Slike hendelser kan oppstå fordi tidsskalaer for forstyrrelser og gjenopprettingsprosesser er forskjellige, eller fordi klimaendringer kan vedvare på grunn av den lange oppholdstiden for CO i atmosfæren. Mens endringer i arktisk sjøis, langvarig tørke og monsumsirkulasjon vurderes til å være reversibel i løpet av noen år eller årtier, kan tropisk eller boreal skog som dør bare gjenoppstå i løpet av flere århundrer. Endringer relatert til karbonutslipp fra metanklatrat eller permafrost, iskollaps på Grønland eller Antarktis kan være irreversible over flere årtusener etter forstyrrelsen.