Moderne Ozean-Atmosphäre-Klimamodelle benötigen auf Grund ihrer Komplexität auch auf heutigen Höchstleistungsrechnern hohe Rechenzeiten. Deshalb ist die räumliche Auflösung der Modelle auf einige hundert Kilometer beschränkt. Alle Prozesse, deren charakteristischer Raumbereich unterhalb dieser räumlichen Modellauflösung liegt, können nicht ausdrücklich formuliert werden. Sie fallen, bildlich gesprochen, durch die Maschen des Rechengitters und müssen parametrisiert, d.h. in Abhängigkeit der im Modell aufgelösten Prozesse größeren charakteristischen Raumbereiches, formuliert werden. Dazu gehören beispielsweise die Bildung von Wolken und Niederschlag, die turbulenten Austauschprozesse in den Grenzschichten Ozean-Atmosphäre und Landoberfläche-Atmosphäre, die Tiefenwasserbildung im Ozean und viele andere kleinskalige Prozesse, die die Energetik der großskaligen atmosphärischen und ozeanischen Zirkulationssysteme mitbestimmen (UBA).

Klimamodelle haben üblicherweise nur eine Auflösung von 1-3° geographischer Breite, was in der Regel keine verlässlichen Aussagen auf regionaler oder lokaler Ebene (z.B. Länderebene) erlaubt, was jedoch für Klima-Investitionsentscheidungen sehr wichtig wäre (Schiermeier 2010).

In der Klimaforschung und -Modellierung sollten wir beachten, daß wir es mit gekoppelten nichtlinearen chaotischen Systemen zu tun haben und Langzeitprognosen von zukünftigen Klimazuständen deswegen unmöglich sind (3. IPCC Assessment Report 2001, Section 14.2.2.2).

Alle Modelle sind bestenfalls teilweise und unvollständige Darstellungen einer sehr komplexen Wirklichkeit (Argus 2007, S. 48).

Viele wichtige Faktoren wurden und werden in den Modellen nicht bzw. nicht genügend berücksichtigt (wie Interaktion zwischen Ozean und Atmosphäre, Einfluß der Sonne, von Wasserdampf und Wolken) (Argus 2007, S. 48).

Die Parametrisierung der subskaligen Prozesse in Klimamodellen ist in Teilen ein kompliziertes Gebiet, die potentielle Fehlerquellen darstellen. Kritische Prozesse, die weiterhin intensiver Forschungsarbeiten bedürfen, sind dabei die Entstehung und die Strahlungseigenschaften von Wolken, die Bildung von Meereis und Tiefenwasser im Ozean sowie verschiedene Prozesse im hydrologischen Kreislauf wie Verdunstungsprozesse von der Erdoberfläche in Abhängigkeit von der jeweiligen Bedeckung (z.B. Vegetation, Bebauung usw.) (UBA).

Eine besondere Problematik der gegenwärtigen Klimamodelle ist die Darstellung der Kreisläufe von Spurenstoffen wie des Kohlendioxid-, Methan-, Distickstoffoxid-, des Ozonkreislaufs u.a. Es bestehen hier noch Unklarheiten, so dass bestimmte Spurenstoffkonzentrationen nicht berechnet werden können, sondern auf der Grundlage der bisherigen Erkenntnisse (z.B. Trendentwicklung, vorhandene Kenntnisse über Quellen und Senken) vorgegeben werden müssen (UBA).

Die Modelle geben die Fließprozesse von Eisschilden derzeit nur ungenau wieder. Die heute beobachteten Fließgeschwindigkeiten werden in den Modellen fehlerhaft und zu träge abgebildet. Zwally (2002) konnte zeigen, daß die Eisbewegung in Grönland auch 50 km von der Küste entfernt saisonalen Einflüssen unterliegt, was in den Modellen so nicht enthalten ist. Schmelzwasser agiert hier möglicherweise als Schmiermittel (Archer & Rahmstorf 2010, S. 71)

Aktuelle Modelle können das Mittelalterliche Klimaoptimum sowie El Nino Ereignisse nicht befriedigend nachbilden (Prof. Lindzen, IQ2 US Vortrag, März 2007).

Keines der existierenden Klimamodelle hat den fehlenden Temperaturanstieg der vergangenen 10 Jahre vorhergesagt.