Die Beziehung zwischen Wolken und globaler Temperatur ist hochkomplex. Wolken reflektieren Sonnenlicht zurück in den Weltraum und kühlen die Erde. Gleichzeitig fangen sie die von der Oberfläche abstrahlende Wärme ein und wirken erwärmend.
Dieses Gleichgewicht variiert je Wolkenart. Niedrige Wolken sind oft dicht und undurchsichtig, weshalb sie netto eher kühlen als erwärmen.
Dünne Wolken in großer Höhe lassen viel Sonnenlicht durch, halten aber Erdwärme effektiv fest und erzeugen so einen Erwärmungseffekt. Global addiert ergibt das einen netto kühlenden Einfluss: Wolken senken die Temperaturen um rund 5 °C.
Klimaforscher prognostizieren durch gesteigerte Verdunstung zunehmende Niederschläge weltweit – mit starken regionalen Unterschieden. Mehr Niederschlag führt jedoch nicht zwangsläufig zu mehr Wolken; veränderte Bedingungen bestimmen Bildung, Verteilung und Verhalten.
In manchen Regionen fördert der Klimawandel tiefe Wolken, die die Erwärmung abmildern könnten. In mittleren Breiten nimmt jedoch die niedrige Wolkendecke ab.
Tropische Gewitterwolken in mittlerer Höhe wandern polewärts in sonnenärmere Zonen, was ihren Kühleffekt dämpft. Hohe Wolken steigen zudem auf: Kälter, absorbieren sie Erdwärme gleich gut, strahlen sie aber stärker zurück zur Erde statt in den Weltraum.
Die exakte Wirkung ist schwer vorherzusagen, da positive Rückkopplungen den Temperaturanstieg beschleunigen könnten. Wolken sind modellierungsresistent, doch die Mehrheit der Klimamodelle sieht einen netto verstärkenden Effekt auf die Erwärmung.