雪氷圏
積雪、特に世界の山岳地帯における季節性の雪層は、水収支において極めて重要な貯蔵構成要素である。広さは限られているが、地球の山岳地帯における季節性の雪層は、中緯度地域の広い範囲において、河川流や地下水の再供給のための表面流去水としての主要な資源となっている。例えば、コロラド川流域からの1年間の流水量の85%以上は雪解け水である。地球上の山々からの雪解け水の表面流出は河川を水で満たし、10億人以上の人が水資源として依存している帯水層に水を供給する。また、世界の保護地域の40%以上は山脈にあり、これらの地域は保護を必要とする独特な生態系として、また人間のレクリエーション地域として、その価値を証明している。気候の温暖化は降雪と降雨の境界や雪解けの時期に大きな変化をもたらすと考えられており、そうした変化は水の利用と管理に関して重要な意義をもつことになるだろう。これらの変化はまた、土壌水分の時間的空間的な変化や海洋への表面流出を通じて、10年あるいはそれ以上の長い期間で気候システムにフィードバックするという潜在的に重要なことに関与する(ウォルシュ 1995)。積雪から海洋環境に流れ込む淡水の流量は、海氷のうちのうね状や岩塊状の脱塩された部分とおそらく同規模であり、重要かもしれない。またこれに加えて、冬に北極海の海氷上に雪に混じって積もり、海氷の消耗(ablation)により海洋に流出する沈着汚染物質とも関連性がある。
海氷は極地域の海洋の大部分を覆い、海水が凍ることによって形成される。1970年代初頭からの人工衛星のデータによって、南北両半球を覆う海氷のかなり季節的、局所的な、1年ごとの変化が示されている。季節によって、南半球の海氷域面積(すきまを含めた海氷が分布する範囲の面積)は5倍の幅で、すなわち最も小さい2月の300~400万km2から最も大きい9月の1700~2000万km2まで変化する。季節的変化は、北半球で、北極海の閉鎖的な性質と緯度の高さゆえにより広い範囲の海域が年中氷に覆われ、またその海域を囲む陸地が冬季に氷が赤道方向へ拡大するのを抑制しているので、南半球よりも非常に小さい。北半球の海氷域面積は2倍の幅で、すなわち最も小さい9月の700~900万km2から最も大きい3月の1400~1600万km2まで変化する。
海氷による被覆は半球規模でみるよりも地域規模でみる方が年々の変化率が大きく表れる。
例えば、オホーツク海域及び日本海域では、海氷域面積の最大値は1983年の130万km2から1984年の85万km2へと35%も減少し、次の1985年では120万km2に再び増加している。南北両半球での地域的な変動はかなり大きいので、人工衛星の記録のどの数年間をとってみても海氷域面積が減少している地域と増加している地域の両方が存在する。1978年から1995年中頃までの受動マイクロ波の記録によって示された全般的な傾向として、北極の海氷域面積は10年に2.7%の割合で減少している。また、続いて人工衛星の受動マイクロ波のデータにより得られた結果からは、1978年10月の終わりから1996年終わりにかけて北極の海氷域面積は10年に2.9%の割合で減少している一方で、南極大陸の海氷域面積は10年に1.3%の割合で増加していることがわかった。